Lysosome
(1)Nucléole
(2)Noyau
(3)Ribosomes
(4)Vésicule
(5)Réticulum endoplasmique rugueux (ou granuleux)(REG)
(6)Appareil de Golgi
(7)Cytosquelette
(8)Réticulum endoplasmique lisse
(9)Mitochondries
(10)Vacuole
(11)Cytosol
(12) Lysosome
(13)Centrosome(constitué de deuxcentrioles)
(14)Membrane plasmique
Leslysosomessont desorganitescellulairesde 0,2 à 0,5 micromètre présents dans lecytosolde toutes les cellules eucaryotes, animales[1],à l'exception desérythrocytes(« globules rouges »). Ils ont pour fonction d'effectuer la digestion intracellulaire (ou extracellulaire viaexocytosedans le cas des chondroblastes, ostéoclastes et macrophages) grâce à une quarantaine[2]d'enzymes, dont deslipases,despeptidases,desnucléases,desglycosidases,desphosphataseset dessulfatases.
Lamembranelysosomale contient desprotéinesde transport (perméases), despompes à protonspour l'hydronium (protonsH+) et descanaux ioniquesspécifiques aux ionschloruresCl−.Ces pompes à protons et ces canaux ioniques permettent le maintien à l'intérieur des lysosomes d'unpHcompris entre 4,5 et 5, indispensable au fonctionnement deshydrolasesacidesqu'ils contiennent[3].Les lysosomes sont formés dans l'appareil de Golgiou leréticulum endoplasmique.
Christian de Duve,en1949,distinguait leslysosomes primairesn'ayant pas encore rencontré de matériel à digérer, et leslysosomes secondaires.Cependant, cette classification est à présent obsolète.
Actuellement la distinction porte sur la source du matériel digéré. Trois voies sont ainsi considérées:
- des produits d'endocytose,contenus dans desendosomesfusionnent avec lesvésiculesde lysosome, chargées d'hydrolases,pour former lesendolysosomes;
- lesorganites cellulaires détruitss'entourent d'une enveloppe, par fusion de vésicules, provenant peut-être[2]duréticulum endoplasmique.Ceci forme unautophagosome,qui, par fusion avec un endolysosome ou un lysosome, aboutirait à la formation d'unautophagolysosome.Les autophagolysosomes assurent le mécanisme d'autophagiecellulaire. Ce mécanisme est encore mal connu[2];
- dans lescellules phagocytaires,lesphagosomes(vésiculescontenant des déchets ou unebactérie) sont transformés enphagolysosomepar association avec unlysosomeou unendolysosome.
L'activité lysosomale est très importante chez letêtarddont la queue disparaît à l'état adulte. Le lysosome fut décrit et nommé pour la première fois en1955parChristian de Duve. L'anomalie du fonctionnement enzymatique d'une desenzymescontenues dans le lysosome est responsable demaladies lysosomales.Cela donne par exemple des maladies de surcharges lipidiques (génétiques). Il peut y avoir formation decorps résiduels.Ce sont des vacuoles provenant de phagolysosomes ou d'autophagolysosomes dans lesquels persistent des résidus non digérés par lesenzymeslysosomales. Ils peuvent être de deux types: les figures myéliniques, et lalipofuscine,qui résulte de l'oxydation enzymatique des lipides (surtout dans les vieuxneurones). Certaines protéines sont des marqueurs de la membrane lysosomale:LAMP-1etLAMP-2(Lysosomal-associated membrane proteines)
Enzymes du lysosome: leshydrolasesacides[modifier|modifier le code]
Les lysosomes contiennent desenzymesdigestives (hydrolases acides) pour digérer lesmacromolécules.Pour fonctionner correctement, les enzymes digestives requièrent l'environnement acide du lysosome. Pour cette raison, si des hydrolases acides devaient fuir vers le cytosol, leur danger pour la cellule serait réduit, car elles ne seraient pas à leur pH optimum. Toutes ces enzymes sont produites par leréticulum endoplasmique,et transportées et traitées par l'appareil de Golgi. Chaque hydrolase acide est ensuitecibléevers un lysosome. Le lysosome lui-même est apparemment protégé de la digestion par ses structures tridimensionnelles internes uniques qui préviennent une action enzymatique[4].
Quelques enzymes (hydrolases acides) importantes dans les lysosomes sont:
- lipase,qui dégradent leslipidesenacides gras;
- glycoside hydrolases,qui dégradent leshydrate de carbone(les sucres);
- protéases,qui dégradent lesprotéinesen peptides, dégradés ensuite par peptidase en tripeptides, dipeptides, puis acides aminés;
- nucléases,qui dégradent lesacides nucléiquesen nucléotides.
Il y a donc dans le lysosome tout le matériel nécessaire à la dégradation d'une cellule. Les produits de la digestion peuvent être excrétés ou réutilisés par la cellule
Lysosome chez les végétaux[modifier|modifier le code]
Dans les cellules végétales, c'est lavacuolequi abrite des phytolysosomes (lysosomes végétales), l'équivalent des lysosomes des cellules animales. Elle contient une variété d'enzymes hydrolytiques aux fonctions très diversifiées. La vacuole est un organite de stockage des déchets cellulaires et des nutriments, une fois les déchets digérés[5].
Maladies lysosomales ou maladies lysosomiales[modifier|modifier le code]
Il s'agit de maladies génétiques. De 20 maladies connues dans les années 1990, les scientifiques définissent aujourd'hui plus de 50 maladies causées par un dysfonctionnement des lysosomes ou d'une de leurs protéines digestives. Il s'agit de maladie dites rares, par exemple lamaladie de Tay-Sachs,lamaladie de Pompe,lamaladie de Gaucher,lamaladie de Fabry,lamaladie de Niemann-Pick,lamaladie de Sanfilippo... Elles sont dues à une protéine digestive manquante ou défectueuse, ce qui entraîne une accumulation de substrats dans la cellule, et de là unmétabolisme cellulairemodifié. Globalement, les maladies lysosomales peuvent être classifiées commemucopolysaccharidoses,GM2gangliosidoses,trouble du stockage des lipides,glycoprotéinoses,mucolipidoses,ouleucodystrophies.
Après dégradation de certains produits par le lysosome il subsiste des résidus qui ne peuvent plus être dégradés mais s'accumulent dans le lysosome. Cela pourrait expliquer la courte durée de vie des cellules spécialisées dans laphagocytosecomme les globules blancs (1 à 2 jours). Toutes les cellules sont capables de réaliser une endocytose, et elles le feront par exemple lors d'apoptosede cellule voisine pour « nettoyer ». Si pour les globules blancs l'accumulation de résidus n'est pas grave, elle l'est beaucoup plus pour les cellules qui ne se divisent plus comme les neurones, on pourrait donc déterminer l'âge d'un être par l'état de ses lysosomes neuronaux.
La majorité des maladies lysosomales sont graves, handicapantes et dégénératives, conduisant souvent à des décès prématurés. Mais les premiers traitements par enzymothérapie ont donné un nouvel espoir aux patients de certaines maladies (Gaucher, Fabry, Pompe,etc.). Ces traitements ne guérissent pas mais permettent d'atténuer les conséquences et les effets de la maladie et d'offrir une nouvelle vie aux patients concernés.
Notes et références[modifier|modifier le code]
- Article de l'encyclopédie Universalis
- Bruce Alberts,Biologie moléculaire de la cellule,Lavoisier,(ISBN978-2-257-20433-2et2-257-20433-6)
- .Le pH ducytosolest neutre (environ 7,2)
- Campbell, Neil A.andReece, Jane B.(2002).Biology6thed.Benjamin Cummings. San Francisco.(ISBN0805366245)
- (en)Bruce Albert - Dennis Bray - Julian Lewis - Martin Raff - Keith Roberts - James D. Watson,Molecular biology of th cell, third edition,Garland Publishing,
