Système endo-lysosomal : lysosomes
Structure

Membrane lysosomale

1. La membrane lysosomale est pauvre en cholestérol et la présence d'un glycocalyx épais tapisse sa face interne pour empêcher sa dégradation de la membrane lysosomale par les hydrolases acides luminales.

2. La membrane lysosomale contient des centaines de protéines membranaires intégrales et périphériques, y compris divers transporteurs et canaux ioniques qui sont impliquées dans ( pour une revue : An Extended Proteome Map of the Lysosomal Membrane Reveals Novel Potential Transporters 2013) :

• le transport de substances dans et hors de la lumière,
• l'acidification de la lumière lysosomale,
• la fusion des lysosomes avec d'autres structures cellulaires (Nanoparticle-Mediated Therapeutic Application for Modulation of Lysosomal Ion Channels and Functions 2020).

Par contre, les lysosomes sont distingués des endosomes tardifs par l'absence de MPR (Mannose-6-Phosphate Receptors).

3. Les protéines de la machinerie de trafic et de fusion comprennent les protéines SNARE et les petites GTPases Rab.

4. LAMP1 (Lysosomal-associated membrane protein 1) et LAMP2 sont les glycoprotéines membranaires lysosomales les plus abondantes, représentant 50 % des protéines totales de la membrane (Revisiting LAMP1 as a marker for degradative autophagy-lysosomal organelles in the nervous system 2018).

LAMP1 est principalement impliqué (Roles of LAMP-1 and LAMP-2 in lysosome biogenesis and autophagy 2006) :

• dans la fusion lysosomale (LAMP proteins are required for fusion of lysosomes with phagosomes 2007) et Lamp1 Increases the Efficiency of Lassa Virus Infection by Promoting Fusion in Less Acidic Endosomal Compartments 2018),
• dans le rôle de ligand pour les sélectines (CAM ou Cell Adhesion Molecule) et dans l'adhésion cellule-cellule.

L'expression de surface cellulaire de LAMP1 est observée dans les cellules ayant des fonctions migratoires ou invasives comme :

• les cellules T cytotoxiques,

• 

  les plaquettes,
• les macrophages,
• les cellules tumorales, en particulier les cancers à fort potentiel métastatique, tels que le carcinome du côlon et le mélanome (Fucosylation of LAMP-1 and LAMP-2 by FUT1 correlates with lysosomal positioning and autophagic flux of breast cancer cells 2016).

Acidité lysosomale

Le lysosome mature a une lumière acide, pH de 4,5 à 5,5, maintenue par la V-ATPase multi-sous-unité lysosomale (Principles of lysosomal membrane degradation: Cellular topology and biochemistry of lysosomal lipid degradation 2009 et Lysosomal Physiology 2015).

1. L'acidification des endo-lysosomes dépend de la V-ATPase, les endosomes précoces ayant un pH légèrement acide ≈ 6,2 (Lysosomal Physiology 2015).

• De nombreux processus physiologiques, y compris le découplage ligand-récepteur, l'activité enzymatique lysosomale et le trafic membranaire sont contrôlés par les propriétés d'acidification des endo-lysosomes.

• 

  Le faible pH endo-lysosomal est également utilisé par les virus enveloppés pour déclencher la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane endosomale et par certaines toxines pour traverser la membrane endo-lysosomale afin que l'acide nucléique viral ou la toxine puisse atteindre le cytoplasme de la cellule hôte (How Viruses Enter Animal Cells 2004).

2. Le pH des lysosomes peut varier en fonction de leur position par rapport au noyau.

• Les lysosomes périphériques, moins riches en Rab7 et plus riche en Arl8, sont moins acides que les lysosomes périnucléaires (The position of lysosomes within the cell determines their luminal pH 2016).
• Les lysosomes périphériques et centraux pourraient remplir des fonctions différentes (Mechanisms and functions of lysosome positioning 2016)

Calcium lysosomal

1. Le calcium joue un rôle important :

• dans la régulation de la dynamique des membranes endosomes tardifs/lysosomes, lysosome/membrane plasmique et lysosome/autophagosome,
• dans la reformation lysosomale endocytaire (ELR) et phagocyaire (PLR).

2. En outre, lors de lésion, l'efflux de calcium des endosomes endommagés sert de signal pour déclencher un processus de réparation médié par le complexe ESCRT (Triggered recruitment of ESCRT machinery promotes endolysosomal repair 2018).

Lumière endosomale

1. Les propriétés biochimiques et biophysiques du milieu luminal sont peu connues (Lysosomal Ion Channels as Decoders of Cellular Signals 2019).

2. La lumière lysosomale contient des enzymes solubles, i.e. 60 hydrolases intra-lysosomales, normalement inactives au pH physiologique, mais activées par le faible pH ( hydrolases lysosomales).

Ces enzymes digèrent les macromolécules, notamment les protéines, les acides nucléiques, les lipides et les glucides.

Positionnement des lysosomes