Trafic vésiculaire
Endocytoses clathrine-indépendantes (CIE)
Vue d'ensemble et classification

En règle générale, on peut diviser les endocytoses en ( vue d'ensemble sur l'endocytose) :

• CME (Clathrin-Mediated Endocytosis)ou endocytose clathrine-dépendante,
• CIE (Clathrin-independant Endocytosis) qui comprend toutes les autres endocytoses.

En outre, on peut les diviser selon qu'elles utilisent ou pas la dynamine pour le détachement membranaire de la vésicule.

Bien que l'endocytose clathrine-dépendante (CME ou clathrin-mediated endocytosis) soit la voie d'endocytose la plus étudiée et la mieux caractérisée, les mécanismes indépendants de la clathrine sont maintenant reconnus comme la principale voie d'internalisation du cargo, responsable de la majorité, i.e. plus de 70 %, de la membrane et de l'absorption de fluide dans la cellule (Unconventional Endocytic Mechanisms 2021).

Le processus d'endocytose est particulièrement important au niveau de la terminaison présynaptique des neurones pour renouveler le pool de vésicules de neurotransmetteurs ( endocytoses des vésicules synaptiques).

De nouvelles vésicules synaptiques (VS) sont fabriquées en 100 ms environ, alors que les vésicules de clathrine se forment en 3 à 5 secondes, ce qui exclut la clathrine du processus (Ultrafast endocytosis at mouse hippocampal synapses 2013).

Classification des endocytoses clathrine-indépendantes (CIE)

Les voies d'endocytose indépendante de la clathrine (CIE) comprennent de nombreuses voies dont certaines, basées sur le cargo, n'ont pas trouvé de classement (Clathrin-Independent Pathways of Endocytosis 2014).

La spécificité moléculaire des différentes voies est difficile à définir et les différentes CIE ont la capacité de se compenser, rendant ainsi leur étude plus complexe.

Dynamine ou non

1. On peut les diviser selon qu'elles utilisent pour le détachement membranaire de la vésicule :

• la dynamine, appelée DDE (Dynamin-Dependent Endocytosis) ou endocytose dépendante de la dynamine,
• ou pas, appelée DIE (Dynamin-Independent Endocytosis) ou endocytose indépendante de la dynamine.

2. La dynamine est retrouvée, par exemple, dans l'endocytose des vésicules synaptiques ( dynamine et ADBE).

Petite ou grande échelle

Les CIE peuvent être classées en :

• CIE à petite échelle, dont les vésicules et les tubules ont un diamètre inférieur à 200 nm,
• CIE a grande échelle, i.e. structure pouvant aller jusqu'à plusieurs microns de diamètre.

CIE à petite échelle

Les CIE à petite échelle comprennent plusieurs endocytoses.

1. Dans le système endomembranaire, on distingue :

• la voie cavéolaire,
• la voie médiée par les endophilines (FEME : Fast Endophilin Mediated Endocytosis),
• la voie CLIC/GEEC,
• la voie Arf6,
• la voie IL2R, voie alternative à la FEME,
• la voie flotilline,
• la voie EGFR-NCE (Non Clathrin-Endocytosis)…

2. Dans le cycle des vésicules synaptiques, deux endocytoses conduisent à la formation directe d'endosomes plus ou moins volumineux :

• l'endocytose de masse dépendante de l'activité (ADBE ou Activity-Dependent Bulk Endocytosis), essentielle dans le cycle vésiculaire synaptique,
• l'endocytose ultrarapide, i.e. ultrafast endocytosis (UFE),

3. Dans les deux, semble-t-il, le modèle KAR ou kiss-and-run permet une fermeture rapide des pores par fusion, empêchant un effondrement complet, i.e. full-collapse fusion, i.e. transition Plat ➞ Λ ➞ Ω ➞ Ο, et permettant une exocytose rapide grâce à la transition préformée Λ ➞ Ω ( transitions du profil de la vésicule endocytaire).

Remarque : certaines études récentes, par l'arrivée de méthodes de plus en plus précises, comme la microscopie STED (Stimulated Emission Depletion ou déplétion par émission stimulée), tentent d'insérer les vésicules synaptiques (VS) dans le cadre plus large du système endomembranaire.

CIE à grande échelle

Les CIE à grande échelle comprennent :

• la macropinocytose,
• la phagocytose.

Composition des membranes vésiculaires des CIE

Les vésicules peuvent être formées de différents matériaux ( cf. tableau).

1. Les vésicules peuvent être recouvertes par un manteau (" coat ") et sont dites vésicules enveloppées, comme les cavéoles qui sont des " radeaux lipidiques " (cholestérol, sphingolipides et protéines membranaires).

2. Bien d'autres types d'endocytoses, ne comportant pas de manteau, sont présents dans les cellules (Spoilt for choice: Diverse endocytic pathways function at the cell surface 2020).

3. La formation des vésicules est souvent liés à :

• des adaptateurs,
• d'autres protéines dites accessoires.

Devenir des vésicules de CIE

Suivant le type d'endocytose, le devenir des vésicules est différent.

1. Les vésicules d'endocytose des voies dépendantes de la dynamine se dirigent vers les endosomes dits précoces et les endosomes de tri qui les distribuent :

• vers les endosomes tardifs, puis les lysosomes pour être dégradés ( dégradation lysosomale),
• vers la membrane plasmique pour un recyclage, i.e. recyclage rapide ou recyclage lent par un passage dans les endosomes de recyclage,
• vers un domaine différent, i.e. transcytose, transport sans modification, ne passant pas par les endosomes tardifs ou les lysosomes, qui permet le passage (entrée et sortie) à travers une cellule, comme c'est le cas par exemple des anticorps maternels qui traversent l'épithélium intestinal (Transcytosis to Cross the Blood Brain Barrier, New Advancements and Challenges 2019).

Remarque : certains proposent que les phagosomes, vésicules issues de la phagocytose, et les macropinosomes, issus de la macropinocytose, se dirigent directement vers les lysosomes pour être dégradés, sans passer par les endosomes, ce que des données récentes semblent remettre en question.

2. Les voies indépendantes de la dynamine génèrent, en général, des CLIC (CLathrin-Independent Carriers ou transporteurs indépendants de la clathrine) à structure tubulaire très polymorphe qui fusionnent pour former des GEEC (Glycosylphosphatidyl enriched Early Endocytic Compartment).

Le contenu des GEECS peut, comme celui des endosomes, subir un recyclage rapide, i.e. bourgeonnement des endosomes précoces vers la membrane, ou un recyclage lent par un passage dans les endosomes de recyclage.

Endocytose cavéole-dépendante