5.4 Transport de cargo volumineux

Objectifs d’apprentissage

À la fin de cette section, vous serez en mesure de faire ce qui suit :

• Décrire l’endocytose, y compris la phagocytose, la pinocytose et l’endocytose médiée par les récepteurs
• Comprendre le processus de l’exocytose

En plus de déplacer de petits ions et molécules à travers la membrane, les cellules doivent également éliminer et capter des molécules et des particules plus grosses (voir le Tableau 5.2 pour des exemples). Certaines cellules sont même capables d’engloutir des micro-organismes unicellulaires entiers. Vous avez peut-être correctement posé l’hypothèse que lorsqu’une cellule absorbe et libère de grosses particules, elle a besoin d’énergie. Cependant, une grosse particule ne peut pas traverser la membrane, même avec l’énergie fournie par la cellule.

Endocytose

L’endocytose est un type de transport actif qui déplace des particules, comme de grosses molécules, des parties de cellules et même des cellules entières, dans une cellule. Il existe différentes variations d’endocytose, mais toutes partagent une caractéristique commune : la membrane plasmique de la cellule se replie, formant une poche autour de la particule cible.  La poche se coince, ce qui fait que la particule se renferme dans une nouvelle vésicule intracellulaire formée à partir de la membrane plasmique.

Phagocytose

La phagocytose (la condition de « manger des cellules ») est le processus par lequel une cellule absorbe de grosses particules, comme d’autres cellules ou des particules relativement grosses. Par exemple, lorsque des micro-organismes envahissent le corps humain, un type de globule blanc, un neutrophile, éliminera les envahisseurs par ce processus, entourant et engloutissant le micro-organisme, que le neutrophile détruit ensuite (Figure 5.21).

En préparation à la phagocytose, une partie de la surface vers l’intérieur de la membrane plasmique est recouverte de la protéine clathrine, ce qui stabilise la section de cette membrane. La partie revêtue de la membrane s’étend ensuite à partir du corps de la cellule et entoure la particule et finit par l’enfermer. Une fois que la vésicule contenant la particule est enfermée dans la cellule, la clathrine se désengage de la membrane et la vésicule se fusionne avec un lysosome pour décomposer le matériau dans le compartiment nouvellement formé (endosome). Lorsque des nutriments accessibles provenant de la dégradation du contenu vésiculaire ont été extraits, l’endosome nouvellement formé fusionne avec la membrane plasmique et libère son contenu dans le liquide extracellulaire. La membrane endosomique redevient une partie de la membrane plasmique.

Pinocytose

Une variante de l’endocytose est la pinocytose. Cela signifie littéralement « consommation de cellules ». Découvert par Warren Lewis en 1929, cet embryologiste et biologiste cellulaire américain a décrit un processus selon lequel il supposait que la cellule prenait délibérément du liquide extracellulaire. En réalité, il s’agit d’un processus qui prend en compte les molécules, y compris l’eau, dont la cellule a besoin à partir du liquide extracellulaire. La pinocytose donne une vésicule beaucoup plus petite que la phagocytose, et la vésicule n’a pas besoin de fusionner avec un lysosome (Figure 5.22).

Une variante de la pinocytose est la potocytose. Ce procédé utilise une protéine d’enrobage, la cavéoline, du côté cytoplasmique de la membrane plasmique, qui remplit une fonction similaire à celle de la clathrine. Les cavités de la membrane plasmique qui forment les vacuoles ont des récepteurs membranaires et des radeaux lipidiques en plus de la cavéoline. Les vacuoles ou les vésicules formées dans les cavéoles (cavéole singulière) sont plus petites que celles de la pinocytose. La potocytose amène de petites molécules dans la cellule et les transporte à travers la cellule pour leur libération de l’autre côté, un processus que nous appelons la transcytose.

Endocytose médiée par les récepteurs

Une variation ciblée de l’endocytose utilise des protéines réceptrices dans la membrane plasmique qui ont une affinité de liaison spécifique pour certaines substances (Figure 5.23).

Dans l’endocytose médiée par les récepteurs, comme dans la phagocytose, la clathrine se fixe au côté cytoplasmique de la membrane plasmique. Si l’absorption d’un composé dépend de l’endocytose médiée par les récepteurs et que le procédé est inefficace, la matière ne sera pas retirée des liquides tissulaires ou du sang. Au lieu de cela, il restera dans ces liquides et augmentera en concentration. L’échec de l’endocytose médiée par les récepteurs cause certaines maladies humaines. Par exemple, l’endocytose médiée par les récepteurs élimine les lipoprotéines de faible densité ou les LDL (ou « mauvais » cholestérol) du sang. Dans le cas de maladie génétique humaine familiale hypercholestérolémie, les récepteurs LDL sont défectueux ou complètement absents. Les personnes atteintes de cette maladie ont des taux de cholestérol potentiellement mortels dans le sang, parce que leurs cellules ne peuvent pas éliminer les particules de LDL.

Bien que l’endocytose médiée par les récepteurs soit conçue pour amener dans la cellule des substances spécifiques qui se trouvent normalement dans le liquide extracellulaire, d’autres substances peuvent pénétrer dans la cellule au même endroit. Les virus de la grippe, la diphtérie et la toxine cholérique ont tous des sites qui réagissent de façon croisée avec les sites normaux de liaison aux récepteurs et entrent dans les cellules.

Exocytose

Le processus inverse de déplacement de la matière dans une cellule est le processus d’exocytose. L’exocytose est le contraire des processus dont nous avons parlé ci-dessus dans le sens qu’elle vise à expulser la matière de la cellule dans le liquide extracellulaire. Les déchets sont enveloppés dans une membrane et fusionnent avec l’intérieur de la membrane plasmique. Cette fusion ouvre l’enveloppe membraneuse à l’extérieur de la cellule, et les déchets sont expulsés dans l’espace extracellulaire (Figure 5.24). D’autres exemples de cellules libérant des molécules par exocytose comprennent la sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire et la sécrétion de neurotransmetteurs dans la fente synaptique par les vésicules synaptiques.

Tableau 5.2 Méthodes de transport, besoins énergétiques et types de matériaux transportés