Système endo-lysosomal
Vésicules intraluminales (ILV) et
endosomes ou corps multivésiculaires (MVE/MVB)
Devenir des ILV

Devenirs des ILV des MVE

L'accumulation des ILV faire prendre à l'endosome un aspect multivésiculaire (MVE/MVB) qui peut subir deux évolutions principales.

Évolutions principales des ILV

1. Les MVE peuvent fusionner avec des lysosomes :

• 

  soit pour dégrader les cargos ( fusion lysosomale),
• soit pour former des endo-lysosomes sécrétoires ou lysosomes sécrétoires qui sécrètent leur contenu par un processus appelé exocytose lysosomale ( évolution des endosomes tardifs).

2. Les MVB peuvent fusionner avec la membrane plasmique pour exocyter leur contenu sous forme d'exosomes.

Remarque : Les agents pathogènes exploitent la voie de l'endosome multivésiculaire pour infecter l'organisme en utilisant LBPA, ALIX et d'autres ESCRT ( revue dans Life in the lumen: The multivesicular endosome 2020).

Autres Évolutions des ILV

1. Les ILV ont également d'autres fonctions dans des types cellulaires spécialisés en contribuant à (Lysosome Related Organelles as functional adaptations of the endolysosomal system 2019)  :

• la biogenèse des mélanosomes dans les mélanocytes (Electron tomography of early melanosomes: Implications for melanogenesis and the generation of fibrillar amyloid sheets 2008),
• la présentation à la membrane plasmique d'antigène par la présence de molécules du CMH de classe II chargées de peptides (Reorganization of multivesicular bodies regulates MHC class II antigen presentation by dendritic cells 2001).

2. Les ILV peuvent également subir une rétro-fusion avec la membrane limitant le MVE/MVB (Intra-endosomal membrane traffic 2006), comme le font les exosomes après endocytose par la cellule cible (Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles 2018).

Exosomes versus lysosomes

1. L'acidification des MVB par la V-ATPase favoriserait l'évolution vers la dégradation plutôt que la formation d'exosomes (Atg5 Disassociates the V1V0-ATPase to Promote Exosome Production and Tumor Metastasis Independent of Canonical Macroautophagy 2017).

2. Les MVB contenant un niveau élevé de cholestérol sont plus enclins à fusionner avec la membrane plasmique pour libérer les exosomes (Immunoelectron Microscopic Localization of Cholesterol Using Biotinylated and Non-cytolytic Perfringolysin O 2002).

Notamment lors de leur biogenèse, les exosomes capturent de manière sélective les macromolécules spécifiques à la cellule (protéines, lipides, ARN ou ADN) qui sont responsables de leurs fonctions (Lipids in exosomes: Current knowledge and the way forward 2017)..

Dans les LSD

Les dysfonctionnements lysosomiaux dans les maladies de surcharge lysosomale (LSD ou Lysosomal Storage Diseases) induits par le stockage des matériaux non dégradés entraînent la libération des vésicules intraluminales (ILV) dans l'espace extracellulaire pour maintenir l'homéostasie cellulaire (Insight into the Role of Extracellular Vesicles in Lysosomal Storage Disorders 2019).

C'est le cas par exemple dans la LSD due à une mutation du gène NPC1 (Exosome Secretion Ameliorates Lysosomal Storage of Cholesterol in Niemann-Pick Type C Disease 2010). Toutefois, on ne sait pas si ce mécanisme a lieu dans d'autres LSD.

Dans les maladies neurodégénératives

Les dysfonctionnements lysosomiaux sont aussi en oeuvre dans les maladies neurodégénératives, i.e. maladie d'Alzheimer, maladie de Parkinson, maladie de Huntington, caractérisées par une déficience de la voie de l'autophagie (Impact of Lysosome Status on Extracellular Vesicle Content and Release 2016).

1. L'inhibition des fonctions lysosomales rend la cellule incapable de dégrader la surcharge de protéines défectueuses, i.e. ces protéines sont alors libérées via les exosomes pour compenser leur dégradation réduite à l'intérieur de la cellule (Defective Autophagy, Mitochondrial Clearance and Lipophagy in Niemann-Pick Type B Lymphocytes 2016)..

On observe une insuffisance de la biogenèse et de la sécrétion des exosomes causées par des mutations génétiques (Emerging Role of Genetic Alterations Affecting Exosome Biology in Neurodegenerative Diseases 2019).

2. En outre, ces vésicules participent également à la propagation de la dégénération neuronale en propagant des molécules toxiques, i.e. protéines mal repliées, miARN (micro-ARN) ou médiateurs inflammatoires (Exosomes: vehicles for the transfer of toxic proteins associated with neurodegenerative diseases? 2012).

• Ce processus permet aux exosomes de jouer le rôle de biomarqueurs.
• La présence de molécules liées à la maladie, i.e. miARN (micro-ARN) et protéines, dans des exosomes isolés du sang et du liquide céphalo-rachidien des patients, fournit la justification de leur utilisation comme outil diagnostic pour les maladies neurodégénératives (Focus on Extracellular Vesicles: Exosomes and Their Role in Protein Trafficking and Biomarker Potential in Alzheimer’s and Parkinson’s Disease 2015).

3. En outre, les exosomes pourraient être utilisés comme véhicules pour les médicaments dans le traitement des troubles neurologiques ( exosomes et médicaments).

Par exemple, l'emploi d'exosomes transportant des miARN (micro-ARN) spécifiques ou des exosomes dérivés de cellules souches mésenchymateuses a été jugé bénéfique dans la maladie de Parkinson et dans d'autres conditions pathologiques (Potential Roles of Exosomal MicroRNAs as Diagnostic Biomarkers and Therapeutic Application in Alzheimer’s Disease 2017 et Mesenchymal Stem Cells-derived Exosomes: A New Possible Therapeutic Strategy for Parkinson’s Disease? 2019).

Exosomes