L’autophagie est un processus d’auto-digestion qui regroupe plusieurs voies de dégradation lysosomale des constituants cellulaires.
1. La machinerie moléculaire qui sous-tend les réponses autophagiques a été caractérisée avec une précision croissante dans de multiples organismes modèles.
De plus, il est devenu clair que l’autophagie et les processus liés à l’autophagie ont de profondes implications pour la physiopathologie humaine.
2. Cependant, une grande confusion persiste quant à l’utilisation de termes appropriés pour désigner des types spécifiques d’autophagie et certains composants de la machinerie de l’autophagie.
1. L'autophagie a pour but de dégrader des éléments défectueux ou surnuméraires au sein de la cellule, aussi bien organites que protéines ou lipides, qui sont recyclés, permettant l’utilisation du produit de dégradation pour reconstituer des éléments fonctionnels et récupérer ainsi de l’énergie.
Ce mécanisme, hautement conservé par l'évolution, survient dans toutes les cellules pour recycler des composants endommagés.
Toutefois, l’autophagie peut être suractivée en conditions de stress, i.e. stress nutritif en cas de jeûne, hypoxie ou encore lors de dommages causés à l’ADN.
Le terme d'autophagie, du grec " αυτο " (" soi-même ") et " φαγειν " (" manger "), est quelquefois sujet à controverse, mais elle doit posséder deux caractéristiques qui impliquent :
du matériel cytoplasmique,
une dégradation lysosomale.
1. L’autophagie opère sur des substrats qui sont librement accessibles aux protéines cytosoliques, même s'ils sont endogènes, i.e. mitochondries ou fragments nucléaires endommagés…, ou exogènes, i.e. virus ou bactéries s’échappant des phagosomes.
Autophagie, lysosomes et exosomes
(Figure : vetopsy.fr d'après Buratta et coll)
b. Cependant, certaines formes d’autophagie, i.e. macroautophagie et microautophagie endosomale, et la voie endocytaire interagissent à plusieurs niveaux (hétérophagie et CASM).
2. La stricte dépendance des réponses autophagiques à l'égard de l'activité lysosomale est importante pour les discriminer des autres voies cataboliques qui impliquent également un matériau cytoplasmique, comme la dégradation par le système ubiquitine-protéasome (UPS).
b. Cependant, lorsque les protéines ubiquitinées s'accumulent, elles ont tendance à s'assembler en agrégats qui sont dégradés par la macroautophagie lors de la liaison aux récepteurs de l'autophagie, comme dans la macroautophagie sélective.
c. Cependant, ces deux voies cataboliques diffèrent radicalement dans leurs produits finaux.
La dégradation protéasomique produit des peptides courts, i.e. 8 à 12 résidus, qui ne sont pas nécessairement dégradés davantage, mais peuvent alimenter des processus supplémentaires.
Les protéases lysosomales catabolisent entièrement les polypeptides à leurs acides aminés constitués, qui deviennent finalement disponibles pour les réactions métaboliques ou les processus de réparation.
De plus, les hydrolases lysosomales dégradent également les lipides, les sucres et les acides nucléiques.
Les différents types d'autophagie
Les différents types d'autophagie sont étudiés dans des chapitres spéciaux.
Trois types classiques d'autophagie
Il existe trois différents types d’autophagie.
1. La macroautophagie, souvent synonyme d'autophagie quand on ne précise pas le terme comme nous le ferons dans vetopsy.fr, implique des vésicules à double membrane appelées autophagosomes, qui peuvent séquestrer de grandes portions de cytoplasme, y compris des organites ou de parties de celui-ci, pour les acheminer vers les lysosomes.
a. Cela confère à la macro-autophagie une grande propriété catabolique qui, dans des contextes spécifiques, peut contribuer à la mort cellulaire ou à l'atrophie cellulaire, provoquant la neurodégénérescence.
b. La macrophagie repose sur la biogenèse d'autophagosomes qui peuvent exercer :
3. L'autophagie médiée par des protéines chaperonnes (CMA) fait référence à la sélection dépendante des chaperons de protéines cytosoliques solubles qui sont ensuite envoyées vers les membranes lysosomales pour leur dégradation.
La CMA implique la livraison directe des protéines cytosoliques aux lysosomes, i.e. ni les vésicules ni les invaginations membranaires ne sont nécessaires, car les substrats atteignent la lumière lysosomale par un complexe de translocation protéine-protéine.
Remarque : les réponses micro- et macroautophagiques peuvent impliquer des composants cytoplasmiques disponibles d'une manière relativement non sélective.
Ainsi, il peut être difficile de différencier les réponses micro- ou macroautophagiques non sélectives et leurs homologues spécifiques, en particulier pour certains substrats comme les mitochondries.
Mitophagie
(Figure : vetopsy.fr)
La mitophagie est sans doute la forme la plus caractérisée de macroautophagie sélective.
Cependant, des parties du réseau mitochondrial sont également dégradées par des besoins bioénergétiques.
hétérophagie et CASM).
