Trafic vésiculaire : endocytose clathrine-dépendante (CME)
5. Détachement de la vésicule
: fission
6. Migration de la vésicule
- Biologie cellulaire et moléculaire
- Constituants de la cellule
- Transport membranaire
- Transports membranaires sans mouvements membranaires
- Transports membranaires avec mouvements membranaires
: trafic vésiculaire
- Fusion/fission membranaire
- Endocytose
- Vue d'ensemble
- Endocytose clathrine-dépendante (CME ou Clathrin-Mediated Endocytosis)
- Reconnaissance de la cargaison
- Adaptateurs à la clathrine
- Formation de la cage de clathrine
- Recrutement des NPF, du complexe Arp2/3 et polymérisation de l'actine
- Détachement de la membrane : fission
- Migration de la vésicule vers l'intérieur de la cellule
- Démontage ou déshabillage de la vésicule de clathrine
- CIE (Clathrin-independant Endocytosis
- Voie sécrétoire
- Protéines membranaires
- Moteurs moléculaires
- Voies de signalisation
Dans vetopsy.fr, pour plus de clarté, nous avons divisé l'endocytose clathrine-dépendante (CME : clathrin-dependant endocytosis) en 8 étapes.
5. La scission (fission en anglais) permet au CCP de se détacher de la membrane et de former une vésicule endocytaire
- Cette scission s'effectue grâce, en général, à la dynamine.
- Dans les deux derniers stades (4. recrutement de l'actine de l'actine et 5. fission de la vésicule), les myosines ont aussi un rôle à jouer.
6. La vésicule migre vers l'intérieur de la cellule.
5. Détachement
de la membrane
Vue d'ensemble
1. La scission ou fission est un processus de base utilisé par toutes les cellules.
La fission et la fusion membranaire sont étudiées pour de nombreux organites dans des chapitres spéciaux.
2. La dynamine est une GTPase ((EC 3.6.5.5) recrutée par les cages recouvertes de clathrine qui catalyse la séparation de la vésicule de la membrane à la fin de l'endocytose.
Toutefois, certaines régulations peuvent être spécifiques : la présence des protéines à domaine N-BAR,, domaine F-BAR ou l'epsine qui courbent la membrane peut, par exemple, compenser l'absence de dynamine pour détacher la vésicule de la membrane.
Lors de la scission, la cage de clathrine ne semble pas être complétée dans la zone où le cou était attaché : ce défaut dans la cage de clathrine permettrait au déhabillage de commencer facilement à partir de ce niveau.
Il semble que ce soit la raison pour laquelle le déshabillage ou désassemblage de la cage de clathrine n'a lieu qu'après la scission des vésicules.
Rôle de la dynamine
La structure et les propriétés de la dynamine, ainsi que les modèles de fission (par démontage et par constrictase/cliquet) sont étudiés dans des chapitres spéciaux.
Les dynamines sont représentées ( isoformes de la dynamine).
- La dynamine 2 est ubiquitaire et omniprésente.
- Les dynamines 1, en grande majorité, et la dynamine 3 sont fortement exprimées dans les neurones.
Pour approfondir le sujet, vous pouver lire : Dynamique d’échange de la dynamine mesurée dans les cellules vivantes pendant la formation de vésicules d’endocytose (2021).
Les dynamines ont trois propriétés majeures (Membrane fission by dynamin: what we know and what we need to know 2016).
1. Elles s'auto-oligomérisent en hélices autour d'un tube membranaire, ici le col des puits recouverts de clathrine ( oligomérisation de la dynamine).
2-3. Les deux autres propriétés de la dynamine sont liées à l'utilisation systématique et coopérative de l'énergie de l'hydrolyse du GTP.
2. Les changements conformationnels induits par les nucléotides conduisent à une constriction du polymère et donc de la membrane eu utilisant l'énergie de .
3. Les dynamines induisent la fission des cols membranaires.
Partenaires de la dynamine
Quelque soit le modèle, de nombreux partenaires se lient à la dynamine et leur rôle précis n'est pas bien déterminé ( liste des partenaires de liaison).
1. Le domaine C-terminal PRD (riche en proline et en arginine) se lie au domaine SH3 ou aux domaines BAR de nombreux partenaires de liaison.
2. La courbure de la membrane générée par les protéines à domaine BAR auxquels elles se lient pourrait induire la coformation des tétramères de dynamine.
Ces partenaires de liaison de la dynamine sont traités dans un chapitre spécial.
Rôle de l'actine
La liaison avec l'actine est discutée dans le chapitre des modèles de fission par la dynamine.
1. Les positions relatives des activateurs du complexe Arp2/3 et des liens avec des microfilaments d'actine, et le réseau d'actine auto-organisé résultant, s'oriente pour produire une force orthogonale à la base du puits plutôt que de produire une force de pincement sur le cou ( 4. recrutement de l'actine).
- Les forces de pincement sont obtenues par la courbure spontanée de la couche rigide (The role of traction in membrane curvature generation 2018 et Design principles for robust vesiculation in clathrin-mediated endocytosis 2017).
- Toutes les forces de constriction générées par la polymérisation de l'actine au niveau du cou se produisent avant le détachement de la membrane, i.e. dans l'étape 4 (Recrutement des NPF,
du complexe Arp2/3 et polymérisation de l'actine).
Ceci est cohérent avec le fait que la réduction de la tension membranaire retarde la fission in vivo (Actin dynamics counteract membrane tension during clathrin-mediated endocytosis 2011 et Membrane Shape at the Edge of the Dynamin Helix Sets Location and Duration of the Fission Reaction 2012).
2. Les filaments devraient être nucléés :
- soit par un ensemble spatialement distinct de protéines activant Arp2/3 autour du cou,
- soit par une interaction entre d'autres filaments d'actine et de dynamine, mais le mécanisme d'agencement et d'ancrage d'un tel réseau n'a pas été élucidé (Structural organization and energy storage in crosslinked actin assemblies 2018).
La colocalisation de l'actine et de la dynamine aux sites d'endocytose reflète la nécessité d'une force basée sur l'actine (via sa polymérisation ou les moteurs de myosine) pour faciliter la fission dépendante de la dynamine.
Rôles des phosphoinositides
La composition en phosphoinositides, en particulier PI(3,4)P2, d'une vésicule d'endocytose évolue tout au long de l'endocytose ( rôle des phospholipides dans l'endocytose) .
1. La formation du PI(3,4)P2, impliquant la PIK3C2α joue un rôle majeur dans le déshabillage des vésicules.
2. Pourtant, PI(3,4)P2 pourrait, selon certains auteurs, entrer déjà en lice dans la fission par le recrutement par exemple :
- des nexines (SNX), par son domaine PX,
- de la protéine FCHSD2 (FCH and double SH3 domains protein 2) ( rôles de FCHSD2 dans l'endocytose).
Rôles des myosines dans
les stades 4 et 5
Par contre, des études récentes ont montré que dans le processus de détachement de la membrane, les myosines pouvaient intervenir.
Le rôle des myosines dans l'endocytose est étudiée dans un chapitre spécial.
6. Migration de la vésicule vers l'intérieur de la cellule
Une fois l'invagination et l'intériorisation dans la cellule, les vésicules d'endocytose perdent leur revêtement de clathrine, ce qui va permettre leur mouvement intracytoplasmique vers les endosomes (Déshabillage ou démontage des vésicules).
Les mécanismes de cette migration ne sont pas détaillés dans les articles scientifiques.
L'actine pourrait se réorganiser comme une queue de comète et, après la scission, pourrait éloigner la vésicule de la membrane plasmique (Structural Organization of the Actin Cytoskeleton at Sites of Clathrin-Mediated Endocytosis 2011).
7. Déshabillage de la vésicule
Biologie cellulaire et moléculaireConstituants de la celluleTransport membranaireTransports sans mouvements membranairesTransports passifsTransports actifsTransports avec mouvements membranaires : trafic vésiculaireFusion/fission membranaireEndocytoseCavéolesVoie sécrétoireCanaux ioniquesTransporteursUniportsPompesCo-transporteursMoteurs moléculairesVoies de signalisation