{"id":4073,"date":"2014-04-25T17:15:38","date_gmt":"2014-04-25T15:15:38","guid":{"rendered":"http:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/?page_id=4073"},"modified":"2026-02-24T09:50:31","modified_gmt":"2026-02-24T08:50:31","slug":"chapitre-8","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/chapitre-8\/","title":{"rendered":"Chapitre 8"},"content":{"rendered":"

<\/a>Lysosomes<\/b><\/span><\/h2>\n

\u00ab It is obvious that no great advance can be made in the study of cell structure unless we succeed in separating the various cell constituents and obtain them in quantities sufficient to permit the application of the usual analytical methods.<\/i><\/p>\n

Albert Claude (1941)<\/i><\/p>\n

<\/a>Glucose 6-phosphatase<\/b><\/span><\/h3>\n

L\u2019insuline est une hormone secr\u00e9t\u00e9e par les cellules \u03b2 des \u00eelots de Langherans du pancr\u00e9as ; elle participe au maintien dans des limites \u00e9troites de la concentration sanguine en glucose : lorsque la glyc\u00e9mie augmente au-del\u00e0 d\u2019une limite sup\u00e9rieure, le pancr\u00e9as d\u00e9verse de l\u2019insuline dans le courant sanguin. L\u2019hormone se fixe sur un r\u00e9cepteur de la surface des cellules h\u00e9patiques ; celles-ci captent des mol\u00e9cules de glucose dans la circulation sanguine et les stockent sous forme de glycog\u00e8ne, un polym\u00e8re de glucose qui s\u2019accumule en \u00ab rosettes \u00bb dans le cytosol des h\u00e9patocytes. Lorsque l\u2019organisme a besoin d\u2019\u00e9nergie, des mol\u00e9cules de glucose sont d\u00e9tach\u00e9es du glycog\u00e8ne et la glycog\u00e8ne phosphorylase transforme le glucose en glucose 1-phosphate puis en glucose 6-phosphate. La glucose 6-phosphatase hydrolyse cet ester phosphate et lib\u00e8re du glucose qui passe dans la circulation sanguine :<\/p>\n

<\/p>\n

Glucose 6-phosphate + H2<\/sub>O → Glucose + Pi<\/p>\n

L\u2019existence de cet enzyme fut d\u00e9couverte par Gerty T. Cori, Carl F. Cori et Gerhard Schmidt G (Department of Pharmacology, Washington University School of Medicine, St Louis<\/i>). Henri G\u00e9ry Hers (Laboratoire de chimie physiologique, Universit\u00e9 Catholique de Louvain) entreprit sa purification \u00e0 partir de foie de rat ; apr\u00e8s pr\u00e9cipitation \u00e0 pH 5, il \u00e9tait impossible de remettre l\u2019enzyme en solution. Dans son article de 1946, dans The Journal of Experimental Medicine<\/i>, Albert Claude (Rockefeller Institute for Medical Research<\/i>) insistait sur le fait que les organites subcellulaires s\u2019agglutinent de mani\u00e8re irr\u00e9versible \u00e0 pH 5 ; il se forme des agr\u00e9gats si le milieu utilis\u00e9 pour homog\u00e9n\u00e9iser les tissus n\u2019est pas ajust\u00e9 \u00e0 un pH voisin de la neutralit\u00e9. Christian de Duve en d\u00e9duisit que la glucose 6-phosphatase est associ\u00e9e \u00e0 un organite subcellulaire. La fa\u00e7on de le v\u00e9rifier \u00e9tait de recourir au fractionnement subcellulaire. Jacques Berthet adapta la technique de Claude au fractionnement d\u2019un homog\u00e9nat de foie de rat, en prenant en compte les am\u00e9liorations apport\u00e9es par George Hogeboom, Walter Schneider et George Palade (Rockefeller Institute for Medical Research<\/i>) : homog\u00e9n\u00e9isation des tissus avec l\u2019appareil en verre et piston en t\u00e9flon de Potter et Elvejhem (Claude utilisait un mortier et un pilon) dans une solution de saccharose 250 millimolaire (Claude utilisait des solutions salines). Le protocole aboutissait \u00e0 la s\u00e9paration de trois fractions particulaires : fraction nucl\u00e9aire, gros granules (Large Granules<\/i>), petits granules (Small Granules<\/i>) et d\u2019un surnageant. La glucose-6 phosphatase s\u00e9dimentait principalement dans la fraction des petits granules (microsomes), mais les fractions nucl\u00e9aires et des gros granules (fraction mitochondriale) en contenaient aussi.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Cori GT, Cori CF, Schmidt G The role of glucose-1-phosphate<\/i> (1939)
\nClaude A Fractionation of mammalian liver cells by differential centrifugation<\/i> (1946)<\/span><\/p>\n\n\n\n\n
 \"chap8-2\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
La glucose 6-phosphatase est pr\u00e9sente en proportions variables dans toutes les fractions particulaires<\/b>. Ordonn\u00e9e : activit\u00e9 sp\u00e9cifique relative ; abscisse : teneur en prot\u00e9ine (en % de l\u2019homog\u00e9nat)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Ce r\u00e9sultat pouvait \u00eatre interpr\u00e9t\u00e9 de deux fa\u00e7ons : (i) les organites ont une composition enzymatique h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne<\/b> ; il y a de la glucose 6-phosphatase en proportions variables dans les noyaux, les mitochondries et les microsomes, ceux-ci \u00e9tant les plus riches en phosphatase ; (ii) les fractions subcellulaires sont h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes<\/b> ; la glucose 6-phosphatase n\u2019est pr\u00e9sente que dans les microsomes ; sa pr\u00e9sence dans les fractions nucl\u00e9aire et mitochondriale s\u2019explique par l\u2019existence d\u2019une contamination par des microsomes. Il \u00e9tait logique de supposer que, pour qu\u2019un organite remplisse une ou des fonctions sp\u00e9cifiques au sein de la cellule, il doit disposer d\u2019un \u00e9quipement enzymatique sp\u00e9cifique. Christian de Duve et Jacques Berthet opt\u00e8rent pour cette interpr\u00e9tation et, \u00e0 l\u2019\u00e9poque, ils furent parmi les premiers sinon les seuls \u00e0 le faire. Le postulat de la localisation unique (un enzyme n\u2019est pr\u00e9sent que dans un seul type d\u2019organite) allait jouer un r\u00f4le essentiel dans l\u2019interpr\u00e9tation des r\u00e9sultats du fractionnement subcellulaire.<\/p>\n

Ce point m\u00e9rite qu\u2019on s\u2019y attarde. Dans une population d\u2019organites comme celle des mitochondries, par exemple, les tailles varient : il y a de grosses mitochondries, des petites et, entre les deux, un \u00e9ventail de mitochondries de taille moyenne. Il en va de m\u00eame pour les lysosomes, dont la taille est en moyenne voisine de celle des mitochondries. Les populations d\u2019organites sont \u00ab polydisperses \u00bb. La taille d\u2019un organite d\u00e9terminant sa vitesse de s\u00e9dimentation, les fractions isol\u00e9es sont des m\u00e9langes en proportions variables d\u2019organites de taille semblable, mais appartenant \u00e0 des populations diff\u00e9rentes, ce qui se traduit sur le plan biochimique par le fait que \u00ab les fractions contiennent un peu de tout \u00bb. De nombreux exp\u00e9rimentateurs commirent l\u2019erreur de conclure que les enzymes de la fraction mitochondriale \u00e9taient tous pr\u00e9sents dans les mitochondries. Au d\u00e9but des ann\u00e9es 1950, la confusion entre fraction et organite conduisit des biochimistes \u00e0 conclure que les chloroplastes contiennent de la peroxydase (un enzyme des peroxysomes). L\u2019interpr\u00e9tation correcte du r\u00e9sultat de l\u2019exp\u00e9rience repr\u00e9sent\u00e9e dans la figure ci-dessus est donc que la glucose 6-phosphatase est un enzyme microsomial et que les fractions nucl\u00e9aire et mitochondriale sont contamin\u00e9es par des microsomes en proportions variables. Les aspects th\u00e9orique et pratique du fractionnement subcellulaire par centrifugation diff\u00e9rentielle furent expos\u00e9s dans l\u2019article publi\u00e9 en 1954 par de Duve et Berthet dans International Review of Cytology<\/i>.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : De Duve C, Berthet J The use of differential centrifugation in the study of tissue enzymes<\/i> (1954)<\/span><\/p>\n

<\/a>Phosphatase acide<\/b><\/span><\/h3>\n

La glucose-6 phosphatase fut le premier enzyme identifi\u00e9 dans les microsomes \u00e0 une \u00e9poque o\u00f9 le lien entre microsomes et r\u00e9ticulum endoplasmique n\u2019\u00e9tait pas encore \u00e9tabli avec certitude. Sa distribution dans les fractions fut compar\u00e9e \u00e0 celle de la phosphatase acide, un enzyme hydrolysant aussi le glucose 6-phosphate, mais \u00e0 une vitesse moins \u00e9lev\u00e9e que la glucose-6 phosphatase. Pour le dosage de la phosphatase acide, le substrat utilis\u00e9 \u00e9tait une mol\u00e9cule synth\u00e9tique : le \u03b2-glyc\u00e9rophosphate. Nous savons aujourd\u2019hui que le substrat in vivo<\/em> de la phosphatase acide est un sucre phosphoryl\u00e9 : le mannose 6-phosphate. Les enzymes destin\u00e9s aux lysosomes sont des glycoprot\u00e9ines synth\u00e9tis\u00e9es dans le reticulum endoplasmique. Elles portent une cha\u00eene glycanique se terminant par un mannose. Dans le cis-Golgi, ce mannose est phosphoryl\u00e9. Dans le trans-Golgi, l\u2019enzyme portant l\u2019\u00ab \u00e9tiquette mannose 6-phosphate \u00bb est reconnu par un r\u00e9cepteur sp\u00e9cifique. Les enzymes li\u00e9s au r\u00e9cepteur sont s\u00e9questr\u00e9s dans des v\u00e9sicules qui se d\u00e9tachent du trans-Golgi et s\u2019acidifient progressivement par fusion avec des endosomes. Au pH lysosomial (4,8), le mannose 6-phosphate se d\u00e9tache du r\u00e9cepteur et les enzymes lysosomiaux sont lib\u00e9r\u00e9s. Le r\u00f4le de la phosphatase acide est d\u2019hydrolyser la liaison ester phosphate du mannose 6-phosphate. La cha\u00eene glycanique des glycoprot\u00e9ines lysosomiales ne porte pas de mannose 6-phosphate.<\/p>\n

Apr\u00e8s fractionnement par centrifugation d\u2019un homog\u00e9nat de foie de rat, la phosphatase acide pr\u00e9sentait une particularit\u00e9 : dans les fractions fra\u00eechement pr\u00e9par\u00e9es, son activit\u00e9 \u00e9tait faible ; dans les fractions conserv\u00e9es quelques jours au r\u00e9frig\u00e9rateur, elle \u00e9tait dix fois plus \u00e9lev\u00e9e. Une partie de l\u2019activit\u00e9 dans les fractions \u00ab fra\u00eeches \u00bb \u00e9tait masqu\u00e9e – ph\u00e9nom\u00e8ne qualifi\u00e9 de \u00ab latence enzymatique \u00bb. Les traitements alt\u00e9rant les membranes (vieillissement, cong\u00e9lation et d\u00e9cong\u00e9lation, traitement m\u00e9canique, d\u00e9tergents) d\u00e9masquaient l\u2019activit\u00e9. Christian de Duve formula l\u2019hypoth\u00e8se que la phosphatase acide \u00e9tait localis\u00e9e \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019un organite entour\u00e9 d\u2019une membrane imperm\u00e9able au substrat (\u03b2-glyc\u00e9rophosphate) et que l\u2019imperm\u00e9abilit\u00e9 de cette membrane \u00e9tait abolie par le vieillissement des fractions. Cet organite hypoth\u00e9tique semblait distinct des mitochondries, sans que l\u2019on puisse exclure qu\u2019il s\u2019agisse de petites mitochondries, de mitochondries \u00ab l\u00e9g\u00e8res \u00bb ou de fragments de mitochondries [1]<\/a>, [2]<\/a> . Deux autres enzymes se comportaient comme la phosphatase acide (s\u00e9dimentation dans la fraction mitochondriale, maximum d\u2019activit\u00e9 \u00e0 pH 5, ph\u00e9nom\u00e8ne de latence) : la \u03b2-glucuronidase (qui hydrolyse les esters d\u2019acide glucuronique) et la cathepsine (une prot\u00e9ase).<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Berthet J, de Duve C Tissue Fractionation Studies. I. The existence of a mitochondria-linked, enzymatically inactive form of acid phosphatase in rat-liver tissues<\/i> (1951)
\nde Duve C, Berthet J, Berthet L, Appelmans F Permeability of Mitochondria<\/i> (1951)<\/span><\/p>\n

A la suite d\u2019une modification du protocole de fractionnement, la fraction des gros granules fut s\u00e9par\u00e9e en deux fractions appel\u00e9es respectivement M (Mitochondria<\/em>) et L (Light Mitochondria<\/em>). Avec le sch\u00e9ma de fractionnement de Claude, la cytochrome oxydase s\u00e9dimentait pour l\u2019essentiel dans la fraction mitochondriale, la glucose 6-phosphatase dans les microsomes et la phosphatase acide occupait une position interm\u00e9diaire entre cytochrome oxydase et glucose 6-phosphatase. Apr\u00e8s modification, le profil de distribution de la phosphatase acide changea radicalement : il pr\u00e9sentait un pic dans la fraction L et se d\u00e9marquait nettement des distributions de la cytochrome oxydase et de la glucose 6-phosphatase. L\u2019hypoth\u00e8se d\u2019une association de la phosphatase acide \u00e0 de petites mitochondries perdait de sa cr\u00e9dibilit\u00e9 ; on \u00e9tait plut\u00f4t en pr\u00e9sence d\u2019un organite de nature inconnue. En parcourant la litt\u00e9rature scientifique, Jacques Berthet dressa une liste d\u2019enzymes pr\u00e9sentant une distribution interm\u00e9diaire entre mitochondries et microsomes. Leur distribution dans les fractions N (Nuclei<\/em>), M (Mitochondria<\/em>), L (Light mitochondria<\/em>), P (Particles<\/em>), S (Supernatant<\/em>) fut compar\u00e9e \u00e0 celle de la phosphatase acide. Deux nucl\u00e9ases montraient des profils de distribution et une latence comparables \u00e0 ceux de la phosphatase acide, de la \u03b2-glucuronidase et de la cathepsine D. Ces enzymes \u00e9taient aussi des hydrolases. Le concept d\u2019organite lytique ou lysosome prit naissance en 1955. Aux crit\u00e8res enzymatiques et physicochimiques, il fallait ajouter des crit\u00e8res morphologiques, c\u2019est-\u00e0-dire \u00ab voir \u00bb les organites lytiques dans la cellule.<\/p>\n\n\n\n\n
 \"chap8-1\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Fractionnement subcellulaire d\u2019un homog\u00e9nat de foie par centrifugation diff\u00e9rentielle.<\/b> A chaque \u00e9tape, la force centrifuge appliqu\u00e9e (vitesse et temps de centrifugation) augmente. Par rapport \u00e0 la m\u00e9thode originale de Claude (voir chapitre VI, paragraphe \u00ab Microsomes \u00bb), dans ce protocole, modifi\u00e9 par de Duve et Berthet, la fraction des gros granules est s\u00e9par\u00e9e en fraction mitochondriale lourde et fraction mitochondriale l\u00e9g\u00e8re.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/a>Voir les lysosomes<\/b><\/span><\/h3>\n

Dans un article publi\u00e9 en 1953 dans The Journal of Histochemistry and Cytochemistry<\/i>, Alex B. Novikoff (Albert Einstein College of Medicine<\/i>) d\u00e9crivait les r\u00e9sultats d\u2019exp\u00e9riences de fractionnement subcellulaire : dans les cinq fractions particulaires isol\u00e9es : nucl\u00e9aire, mitochondriale, mixte, microsomiale I, microsomiale II, et dans le surnageant, il a dos\u00e9 une s\u00e9rie de constituants chimiques et enzymatiques choisis avec une remarquable pertinence car ils seront plus tard universellement utilis\u00e9s comme \u00ab marqueurs \u00bb des principaux organites : ADN (noyaux), ARN (noyaux, reticulum endoplasmique rugueux, surnageant), succinate oxydase (mitochondries), phosphatase acide (lysosomes), uricase (peroxysomes), est\u00e9rase (reticulum endoplasmique), phosphatase alcaline et 5\u2019-nucl\u00e9otidase (membrane plasmique). Les distributions dans les fractions se recouvraient largement les unes les autres et Novikoff en tira la conclusion que la composition biochimique des organites \u00e9tait h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne.<\/p>\n\n\n\n\n
 \"chap8-3\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Lysosomes dans le cytoplasme d\u2019un h\u00e9patocyte<\/b>. Ils sont souvent localis\u00e9s \u00e0 proximit\u00e9 d\u2019un canalicule biliaire. L\u2019h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 du contenu est mise en \u00e9vidence par une r\u00e9action histochimique en pr\u00e9sence d\u2019un sel de plomb.\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

R\u00e9trospectivement, il peut para\u00eetre surprenant que tant de biochimistes aient opt\u00e9 pour le postulat d\u2019h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 ; ce postulat peut s\u2019interpr\u00e9ter de deux fa\u00e7ons : (i) les organites sont biochimiquement h\u00e9t\u00e9rog\u00e8nes ; il y a \u00ab de tout partout \u00bb ; (ii) la composition d\u2019un type d\u2019organite (les mitochondries, par exemple) est h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne ; il y a des mitochondries avec beaucoup de succinate oxydase et d\u2019autres qui en contiennent peu. La premi\u00e8re hypoth\u00e8se semble peu logique. Elle reviendrait \u00e0 dire qu\u2019un organite donn\u00e9 n\u2019exerce pas de fonction sp\u00e9cifique dans la cellule, qu\u2019il n\u2019y a pas de relation entre structure et fonction.<\/p>\n

Alex Novikoff comprit la port\u00e9e de la d\u00e9couverte du Groupe de Louvain et acc\u00e9da \u00e0 la demande de Christian de Duve de collaborer \u00e0 l\u2019identification des lysosomes au microscope. Il profita de la tenue \u00e0 Bruxelles du Third International Congress of Biochemistry<\/i>, en 1955, pour faire un s\u00e9jour dans le Laboratoire de Chimie physiologique, \u00e0 Louvain. Henri Beaufay pr\u00e9para des fractions enrichies en phosphatase acide (fraction L). Le laboratoire ne poss\u00e9dant pas de microscope \u00e9lectronique, Novikoff utilisa celui d\u2019Albert Claude \u00e0 l\u2019Institut Bordet, \u00e0 Bruxelles. Le contact entre les deux microscopistes ayant produit d\u2019importantes d\u00e9charges \u00e9lectriques, Novikoff effectua un repli strat\u00e9gique vers l\u2019Institut de Recherches sur le Cancer du Centre National de la Recherche Scientifique, \u00e0 Villejuif, o\u00f9 il b\u00e9n\u00e9ficia de l\u2019hospitalit\u00e9 de Wilhelm Bernhard. L\u2019article publi\u00e9 en 1956 contenait une micrographie de la fraction L (light<\/i>) montrant des v\u00e9sicules au contenu h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne, de diff\u00e9rentes tailles, entour\u00e9es d\u2019une membrane simple ; il contenait aussi une micrographie de Wilhelm Bernhard et Charles Rouiller montrant des v\u00e9sicules semblables dans le cytoplasme d\u2019h\u00e9patocyte de rat. Rouiller avait d\u00e9couvert ces organites en 1954 et, ignorant leur fonction dans la cellule, les avait baptis\u00e9s \u00ab corps denses p\u00e9ri-canaliculaires \u00bb par r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 leur localisation pr\u00e9f\u00e9rentielle \u00e0 proximit\u00e9 des canaux biliaires.<\/p>\n

En 1961, Novikoff adapta \u00e0 la microscopie \u00e9lectronique la technique de Gyorgy G\u00f6m\u00f6ri (University of Chicago<\/i>) pour r\u00e9v\u00e9ler la pr\u00e9sence de phosphatases dans les tissus. Le principe en \u00e9tait simple : l\u2019hydrolyse du \u03b2-glyc\u00e9rophosphate lib\u00e8re du phosphate qui est captur\u00e9 sous forme de sel de plomb, opaque aux \u00e9lectrons ; la transformation du phosphate de plomb en sulfure de plomb conf\u00e8re aux lysosomes une coloration brun fonc\u00e9. La cellule renferme de nombreuses phosphatases ; pour \u00e9viter leur interf\u00e9rence dans la r\u00e9action cytochimique, le pH du milieu d\u2019incubation est ajust\u00e9 au pH optimum d\u2019activit\u00e9 de la phosphatase acide (4,5). Les lysosomes purent ainsi \u00eatre identifi\u00e9s dans toutes les cellules eucaryotes (sauf les globules rouges), parfois jusqu\u2019\u00e0 plusieurs centaines par cellule. Ils pr\u00e9sentent une grande h\u00e9t\u00e9rog\u00e9n\u00e9it\u00e9 de taille, de forme et de contenu et sont entour\u00e9s d\u2019une membrane. A cause de leur caract\u00e8re h\u00e9t\u00e9rog\u00e8ne (polydisperse, en jargon de physico-chimiste) il est difficile d\u2019isoler par centrifugation une fraction de lysosomes d\u00e9pourvue de contaminants, d\u2019autant que les lysosomes sont des composants \u00ab mineurs \u00bb de la cellule (environ 1% des prot\u00e9ines cellulaires).<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Novikoff AB Biochemical heterogeneity of the cytoplasmic particles isolated from rat liver homogenates<\/i> (1953)
\nAlex B. Novikoff AB, Henri Beaufay H, Christian de Duve C, Electron Microscopy of Lysosome-rich Fractions from Rat Liver, Journal of Biophysical and Biochemical Cytology<\/i> (1956)
\nGomori G Microtechnical demonstration of phosphatase in tissue sections<\/i> (1939)
\nGomori G Alkaline phosphatase of cell nuclei<\/i> (1951)<\/span><\/p>\n

L\u2019appareil cellulaire de d\u00e9gradation des macromol\u00e9cules<\/b><\/span><\/h3>\n

Les lysosomes sont des organites de 0,2 \u00e0 0,5 microm\u00e8tre, responsables de la d\u00e9gradation des macromol\u00e9cules de la cellule et du recyclage des produits de cette d\u00e9gradation. Pour remplir cette fonction de digestion, intra- ou extra-cellulaire chez les ost\u00e9oclastes, chondroblastes et macrophages, ils disposent d\u2019un \u00e9quipement enzymatique tr\u00e8s complet leur permettant d\u2019hydrolyser les acides nucl\u00e9iques, les prot\u00e9ines et les hydrates de carbone complexes. Le mat\u00e9riel \u00e0 dig\u00e9rer parvient aux lysosomes par trois voies : (i) l\u2019endocytose, avec passage du mat\u00e9riel par les endosomes ; (ii) la phagocytose d\u2019organites subcellulaires endommag\u00e9s, avec formation d\u2019un autophagosome et fusion avec un lysosome ; ce m\u00e9canisme est appel\u00e9 : autophagie ; (iii) la phagocytose dans les leucocytes, avec formation d\u2019une v\u00e9sicule contenant une bact\u00e9rie, un parasite ou du mat\u00e9riel \u00e0 d\u00e9grader ; la v\u00e9sicule fusionne avec un lysosome.<\/p>\n

Les lysosomes sont limit\u00e9s par une bicouche phospholipidique unique issue du complexe de Golgi ; sa composition en phospholipides se caract\u00e9rise par une concentration \u00e9lev\u00e9e en sphingomy\u00e9line et cholest\u00e9rol, ce qui lui conf\u00e8re stabilit\u00e9 et r\u00e9sistance. La membrane contient \u00e9galement de l\u2019acide lyso-bis-phosphatidique (bis-mono-acyl glyc\u00e9rol-phosphate), surtout celle des endosomes tardifs (15 \u00e0 20% de leurs phospholipides). <\/p>\n

La membrane des lysosomes contient environ 25 prot\u00e9ines int\u00e9grales dont la moiti\u00e9 sont des glycoprot\u00e9ines. Les plus abondantes sont les prot\u00e9ines LAMPs 1, 2, (Lysosome Associated Membrane Proteins<\/i>), LIMPs 1, 2 (Lysosome Integral Membrane Proteins<\/i>) et CD63, une glycoprot\u00e9ine de la famille des t\u00e9traspanines, impliqu\u00e9es, entre autres fonctions, dans l\u2019adh\u00e9sion cellulaire. Les LAMPs ont un court domaine cytoplasmique, suivi d\u2019une s\u00e9quence d\u2019insertion transmembranaire ; le domaine luminal est hyper glycosyl\u00e9 : les cha\u00eenes oligosaccharidiques li\u00e9es \u00e0 des asparagines contribuent pour plus de la moiti\u00e9 (60 %) du poids mol\u00e9culaire (90 \u00e0 120 kDa) ; elles forment sur la face interne de la membrane un glycocalyx qui la prot\u00e8ge contre l\u2019autodigestion par les lipases et les prot\u00e9ases. R. Kundra et Stuart Kornfeld (Washington University School of Medicine, Division of Hematology, St. Louis<\/i>) ont montr\u00e9 que si l\u2019on retire leurs cha\u00eenes glycaniques par un traitement \u00e0 l\u2019endoglycosidase H, LAMP 1 et LAMP 2 sont rapidement d\u00e9grad\u00e9es.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Kundra R, Kornfeld S Asparagine-linked oligosaccharides protect Lamp-1 and Lamp-2 from intracellular proteolysis<\/i> (1999)
\nSchoer JK, Gallegos AM, McIntosh AL, Starodub O, Kier AB, Billheimer JT, Schroeder F Lysosomal Membrane Cholesterol Dynamics<\/i> (2000)
\nGoder V, Spiess M Topogenesis of membrane proteins: determinants and dynamics<\/i> (2001)<\/p>\n

La prot\u00e9ine LAMP 1 est utilis\u00e9e comme marqueur de s\u00e9nescence des cellules, et de diff\u00e9renciation des cellules des m\u00e9tastases tumorales – elle faciliterait l\u2019adh\u00e9sion et la migration des cellules tumorales. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Meca-Laguna G, Qiu M, Hou Y, Barkovskaya A, Shankar A, Dixit B, Rae MJ, Boominathan A, Sharma A Cell-Surface LAMP1 is a Senescence Marker in Aging and Idiopathic Pulmonary Fibrosis<\/i> (2025)<\/p>\n

LIMP-1 (35 \u00e0 55 kDa) et LIMP-2 (LGP 85) sont des glycoprot\u00e9ines ins\u00e9r\u00e9es dans la membrane par une s\u00e9quence signal NH2-terminale non clivable et par un court domaine C-terminal ; elles ont plusieurs domaines trans-membranaires : deux \u00e0 quatre pour LIMP-1, deux pour LIMP-2. Ces prot\u00e9ines sont des r\u00e9cepteurs actifs dans le transport d\u2019enzymes ; c\u2019est ainsi que LIMP-2 joue un r\u00f4le essentiel dans le transfert de la \u03b2-glucoc\u00e9r\u00e9brosidase dans les lysosomes. Cette hydrolase acide catalyse la r\u00e9action :<\/p>\n

glucoc\u00e9r\u00e9broside → glucose + c\u00e9ramide<\/p>\n

et plus g\u00e9n\u00e9ralement le catabolisme des glycosphingolipides. Dans la maladie de Gaucher et le syndrome myoclonie-insuffisance r\u00e9nale, la d\u00e9ficience en β-glucoc\u00e9r\u00e9brosidase se traduit par une accumulation de lipides dans les macrophages. LIMP-2 est un r\u00e9cepteur actif dans le transport des lipides ; elle s\u2019associe \u00e0 une prot\u00e9ine membranaire des endosomes tardifs : STARD3 (StAR-related lipid transfer Domain-3<\/i>), pour transporter le cholest\u00e9rol exog\u00e8ne vers la membrane lysosomale et les gouttelettes lipidiques, des organites de stockage des triglyc\u00e9rides et des esters de st\u00e9rols. STARD3 \u00e9tablit des contacts avec la prot\u00e9ine VAPB (VAMP-Associated Protein B<\/i>), une prot\u00e9ine membranaire du reticulum endoplasmique. Les sites de contact \u00e9tablis avec les lysosomes servent de lieux d\u2019\u00e9changes de mat\u00e9riel. LIMP-2 est une prot\u00e9ine hyper-glycosyl\u00e9e, travers\u00e9e par une cavit\u00e9 hydrophobe par laquelle transitent les lipides. Elle joue un r\u00f4le dans la biogen\u00e8se et l’hom\u00e9ostasie des lysosomes, ainsi que dans la r\u00e9gulation de l’autophagie, en stimulant la maturation d\u2019auto-phagosomes.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Schneede A, Schmidt CK, H\u00f6ltta-Vuori M, Heeren J, Willenborg M, Blanz J, Domanskyy M, Breiten B, Brodesser S, Landgrebe J, Sandhoff K, Ikonen E, Saftig P, Eskelinen EL Role for LAMP-2 in endosomal cholesterol transport<\/i> (2011)
\nLi J, Pfeffer SR Lysosomal membrane glycoproteins bind cholesterol and contribute to lysosomal cholesterol export<\/i> (2016)
\nHeybrock S, Kanerva K, Meng Y, Ing C, Liang A, Xiong ZJ, Weng X, Kim YA, Collins R, Trimble W, Pom\u00e8s R, Priv\u00e9 GG, Annaert W, Schwake M, Heeren J, L\u00fcllmann-Rauch R, Grinstein S, Ikonen E, Saftig P, Neculai D Lysosomal integral membrane protein-2 (LIMP-2\/SCARB2) is involved in lysosomal cholesterol export<\/i> (2019)<\/p>\n

LIMP-2 jouerait aussi un r\u00f4le dans la r\u00e9gulation du compartiment endolysosomal, en interagissant avec la machinerie mol\u00e9culaire de fusion et fission v\u00e9siculaires. Toshio Kuronita et coll. (Division of Pharmaceutical Cell Biology, Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Kyushu University, Fukuoka<\/i>) ont mis en \u00e9vidence son r\u00f4le dans la biogen\u00e8se, et l\u2019organisation spatiale du compartiment endosomes\/lysosomes.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Kuronita T, Eskelinen EL, Fujita H, Saftig P, Himeno M, Tanaka Y A role for the lysosomal membrane protein LGP85 in the biogenesis and maintenance of endosomal and lysosomal morphology<\/i> (2002)<\/p>\n

La membrane des lysosomes renferme des perm\u00e9ases, une pompe \u00e0 protons \u00e9lectrog\u00e8ne (pompe \u00e0 protons vacuolaire, H+<\/sup>-ATPase de type V) utilisant l\u2019\u00e9nergie lib\u00e9r\u00e9e par l\u2019hydrolyse de l\u2019ATP, et des canaux ioniques aux ions chlorures Cl\u2212<\/sup>. Ces constituants participent au maintien du pH intra-lysosomal entre 5,2 et 5,5, le pH optimal d\u2019activit\u00e9 des hydrolases acides ; ils participent aussi \u00e0 l\u2019importation de mat\u00e9riaux et \u00e0 l\u2019exportation de m\u00e9tabolites.<\/p>\n

La membrane des lysosomes renferme des transporteurs actifs entre le compartiment lysosomal et le cytosol : (i) le Transporteur membranaire d\u2019acides amin\u00e9s cationiques PQLC2 (PQ Loop repeat-Containing protein 2<\/i>) exporte les acides amin\u00e9s Arginine, Histidine, Lysine et r\u00e9gule l\u2019hom\u00e9ostasie des acides amin\u00e9s cationiques ; (ii) la Cystinosine, un co-transporteur (symport) cystine \u2013 H+<\/sup>, exporte la cystine, un produit de d\u00e9gradation des prot\u00e9ines par les prot\u00e9ases lysosomales ; la cystine est form\u00e9e de deux mol\u00e9cules de cyst\u00e9ine, un acide amin\u00e9 portant un groupe sulfhydryle. Le Transporteur d\u2019acides amin\u00e9s cationiques PQLC2 et la cystinosine appartiennent \u00e0 la famille des prot\u00e9ines \u00e0 sept h\u00e9lices transmembranaires, comme la bact\u00e9riorhodopsine, la pompe \u00e0 protons des Arch\u00e9es. Leur structure tridimensionnelle se caract\u00e9rise par deux boucles PQ (PQ loop<\/i>), un motif conserv\u00e9 chez les prot\u00e9ines impliqu\u00e9es dans le changement du potentiel de membrane par transfert de charges \u00e9lectriques (transport \u00e9lectrog\u00e9nique) et l\u2019hom\u00e9ostasie des acides amin\u00e9s cationiques. (iii) Le Transporteur d\u2019acide sialique (sialine) transporte ce sucre acide lib\u00e9r\u00e9 lors de la d\u00e9gradation des glycoprot\u00e9ines, des glycosaminoglycanes et des glycolipides (Havelaar et al., 1999) ; (iv) Il existerait aussi un transporteur de glucose dans les lysosomes de foie de rat.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Kalatzis V, Cherqui S, Antignac C, Gasnier B Cystinosin, the protein defective in cystinosis, is a H(+)-driven lysosomal cystine transporter<\/i> (2001)
\nJ\u00e9z\u00e9gou A, Llinares E, Anne C, Kieffer-Jaquinod S, O’Regan S, Aupetit J, Chabli A, Sagn\u00e9 C, Debacker C, Chadefaux-Vekemans B, Journet A, Andr\u00e9 B, Gasnier B Heptahelical protein PQLC2 is a lysosomal cationic amino acid exporter underlying the action of cysteamine in cystinosis therapy<\/i> (2012)
\nTalaia G, Amick J, Ferguson SM Receptor-like role for PQLC2 amino acid transporter in the lysosomal sensing of cationic amino acids<\/i> (2021)
\nMancini GM, de Jonge HR, Galjaard H, Verheijen FW Characterization of a proton-driven carrier for sialic acid in the lysosomal membrane: Evidence for a group-specific transport system for acidic monosaccharides<\/i> (1989)
\nMancini GM, Beerens CE, Verheijen FW Glucose transport in lysosomal membrane vesicles. Kinetic demonstration of a carrier for neutral hexoses<\/i> (1990)<\/p>\n

Les lysosomes sont au c\u0153ur du syst\u00e8me digestif de toutes les cellules, \u00e0 l\u2019exception des globules rouges. Pour d\u00e9grader les acides nucl\u00e9iques, les prot\u00e9ines, les polysaccharides, les phospholipides, les sphingolipides, les glycoconjugu\u00e9s, ils disposent d\u2019un arsenal d\u2019une cinquantaine d\u2019hydrolases : prot\u00e9ases, peptidases, nucl\u00e9ases, glycosidases, lipases, phospholipases, sulfatases, qui exercent leur fonction en milieu acide (qui d\u00e9nature les prot\u00e9ines et les complexes prot\u00e9iques et facilite ainsi leur digestion). <\/p>\n

La prot\u00e9ine LBP-8 (Fatty Acid-Binding Protein homolog 8<\/i>) est une chaperone qui transfert des acides gras insatur\u00e9s dans le noyau ; elle appartient \u00e0 la famille des prot\u00e9ines intracellulaires fixant les lipides (iLBP, Lipid-Binding Protein 8<\/i>) ; elle est impliqu\u00e9e dans la voie de signalisation r\u00e9trograde entre lysosomes et noyau (lysosome to-nucleus retrograde signaling pathway<\/i>), dans laquelle elle participe \u00e0 l\u2019activation de g\u00e8nes de long\u00e9vit\u00e9.<\/p>\n

Les lysosomes constituent le principal compartiment acide de la cellule. Pour mesurer leur pH interne, on a utilis\u00e9 des macromol\u00e9cules collo\u00efdales ou des liposomes portant une sonde fluorescente sensible \u00e0 la concentration en protons du milieu ; le complexe parvenait aux lysosomes par la voie endocytaire. Les valeurs de pH rapport\u00e9es dans la litt\u00e9rature oscillaient entre 3,5 et 5,5 pour les lysosomes et entre 4,6 et 6,2 pour les endosomes. La faiblesse de cette approche est la d\u00e9pendance de la mesure \u00e0 la quantit\u00e9 de complexe introduite dans l\u2019organite. Ce biais exp\u00e9rimental a \u00e9t\u00e9 corrig\u00e9 en utilisant du dextran auquel on a coupl\u00e9 deux sondes fluorescentes, l\u2019une sensible au pH – l\u2019isothiocyanate de Fluoresc\u00e9ine -, l\u2019autre insensible au pH \u2013 la Rhodamine. La valeur du pH est d\u00e9duite du rapport entre l\u2019intensit\u00e9 de la fluorescence \u00e9mise par les deux signaux (mesur\u00e9e par spectroscopie) ; elle est ind\u00e9pendante de la concentration de la sonde fluorescente que l\u2019on est parvenu \u00e0 introduire dans l\u2019organite. On a aussi utilis\u00e9 des variantes de la Prot\u00e9ine verte fluorescente (Green Fluorescent Protein<\/i>) sensibles \u00e0 la concentration du milieu en protons ; pour cibler les lysosomes, on l\u2019a fusionn\u00e9e \u00e0 la prot\u00e9ine membranaire LAMP1. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Ohkuma S, Poole B Fluorescence probe measurement of the intralysosomal pH in living cells and the perturbation of pH by various agents<\/i> (1978)<\/p>\n

Les mesures les plus pr\u00e9cises sont obtenues en utilisant une nanomachine \u00e0 ADN sensible \u00e0 des stimuli ext\u00e9rieurs en changeant de conformation mol\u00e9culaire. La nanomachine I-switch<\/i>, mise au point par Souvik Modi et coll. (National Centre for Biological Sciences, Tata Institute of Fundamental Research, Bangalore<\/i>), est sensible \u00e0 la concentration en protons du milieu ; c\u2019est un \u00ab senseur \u00bb de l\u2019acidit\u00e9 du milieu (pH), bas\u00e9 sur la capture du transfert d\u2019\u00e9nergie de r\u00e9sonance (F\u00f6rster Resonance Energy Transfer, FRET<\/i>) d\u2019une mol\u00e9cule \u00ab donneuse \u00bb excit\u00e9e. Un ADN bicat\u00e9naire est synth\u00e9tis\u00e9 par ing\u00e9nierie mol\u00e9culaire ; les deux brins sont riches en cytosine, une base pyrimidique avec un groupe amine en position C4<\/sub>. \u00c0 pH neutre, la structure nucl\u00e9otidique est \u00ab ouverte \u00bb. Plac\u00e9e dans un environnement acide, les cytosines fixent des protons et s\u2019intercalent provoquant le repliement de la structure mol\u00e9culaire qui se referme sur elle-m\u00eame (I-motif switch<\/i>) ; ce changement de conformation rapproche deux mol\u00e9cules fluorescentes cr\u00e9ant un signal (FRET), dont la mesure donne la valeur du pH.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Modi S, Swetha MG, Goswami D, Gupta GD, Mayor S, Krishnan Y A DNA nanomachine that maps spatial and temporal pH changes inside living cells<\/i> (2009)<\/p>\n

Revue g\u00e9n\u00e9rale : Mindell JA Lysosomal acidification: mechanisms and diseases<\/i> (2012)<\/p>\n

Les mat\u00e9riaux \u00e0 dig\u00e9rer venant de l\u2019ext\u00e9rieur parviennent aux lysosomes par l\u2019interm\u00e9diaire des endosomes. On a mis en \u00e9vidence l\u2019existence d\u2019une voie endocytaire \u00ab acide \u00bb qui prend naissance avec les v\u00e9sicules d\u2019endocytose, \u00e0 partir d\u2019invaginations de la membrane plasmique, passe par les endosomes pr\u00e9coces (pH 6,2 \u00e0 6,5), les endosomes tardifs (pH 5,0 \u00e0 5,5) et aboutit aux lysosomes (pH 4,5 \u00e0 5,0). Ce processus graduel d\u2019acidification facilite la d\u00e9naturation et la d\u00e9gradation par les hydrolases acides des ligands internalis\u00e9s par la cellule. La fonction digestive est assur\u00e9e par une impressionnante panoplie d\u2019hydrolases : glycosidases (40), prot\u00e9ases (18), sulfatases (7), nucl\u00e9ases, lipases, phospholipases, phosphatases, et les activateurs de d\u00e9gradation des sphingolipides (Sphingo Activator PrO(S)teIN<\/i>) : les saposines. Les macromol\u00e9cules sont internalis\u00e9es dans les cellules par endocytose \u00ab m\u00e9di\u00e9e \u00bb par r\u00e9cepteur. C\u2019est le cas pour les lipoprot\u00e9ines de faible densit\u00e9 circulant dans le sang, comme le montr\u00e8rent Richard G. Anderson, Michael S. Brown et Joseph L. Goldstein (University of Texas<\/i>) ; ces deux derniers se virent attribuer le prix Nobel de m\u00e9decine ou physiologie 1985. Les lipoprot\u00e9ines, charg\u00e9es de cholest\u00e9rol, sont reconnues par un r\u00e9cepteur sp\u00e9cifique de la surface cellulaire. Un m\u00e9canisme similaire a \u00e9t\u00e9 d\u00e9crit pour la transferrine, une β-globuline qui transporte deux atomes de fer par mol\u00e9cule, de l\u2019intestin vers le foie ou les r\u00e9ticulocytes. L\u2019internalisation de la globuline et des atomes de fer complex\u00e9s met en \u0153uvre le r\u00e9cepteur de la transferrine de la membrane plasmique. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Brown MS, Goldstein JL Familial hypercholesterolemia: Defective binding of lipoproteins to cultured fibroblasts associated with impaired regulation of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase activity<\/i> (1974)
\nBrown MS, Goldstein JL Analysis of a mutant strain of human fibroblasts with a defect in the internalization of receptor-bound low density lipoprotein<\/i> (1976)
\nAnderson RG, Goldstein JL, Brown MS A mutation that impairs the ability of lipoprotein receptors to localise in coated pits on the cell surface of human fibroblasts<\/i> (1977)<\/p>\n

Gilbert Ashwell et Anatol G. Morell (National Institute of Arthritis, Metabolism, and Digestive Diseases<\/i>) montr\u00e8rent en 1968 que c\u2019est \u00e9galement le cas pour la c\u00e9rul\u00e9oplasmine, une glycoprot\u00e9ine de la circulation sanguine. La perte de l\u2019acide sialique p\u00e9riph\u00e9rique expose les r\u00e9sidus galactose de la cha\u00eene glycanique ; ils sont reconnus par un r\u00e9cepteur de la membrane plasmique des h\u00e9patocytes, identifi\u00e9 par Ashwell et la c\u00e9rul\u00e9oplasmine est internalis\u00e9e dans la cellule. Ce sont les r\u00e9sultats d\u2019Ashwell et Morell qui ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 l\u2019existence de l\u2019endocytose des glycoprot\u00e9ines circulantes m\u00e9di\u00e9e par un r\u00e9cepteur (Asialoglycoprotein receptor mechanism<\/i>).<\/p>\n

Article de revue : Ashwell G, Morell AG The role of surface carbohydrates in the hepatic recognition and transport of circulating glycoproteins<\/i> (1974)<\/p>\n

L\u2019internalisation des macromol\u00e9cules reconnues par les r\u00e9cepteurs de la membrane p\u00e9ricellulaire commence avec l\u2019invagination de celle-ci au niveau des puits tapiss\u00e9s de mol\u00e9cules de clathrine. L\u2019invagination s\u2019accentue jusqu\u2019\u00e0 la formation d\u2019une v\u00e9sicule tapiss\u00e9e de clathrine formant un squelette (une \u00ab cage \u00bb). Les puits tapiss\u00e9s de clathrine furent observ\u00e9s au microscope \u00e9lectronique par Thomas Roth et Keith Porter en 1964 et isol\u00e9s par Barbara M.F. Pearce (Laboratory of Molecular Biology, Medical Research Council, Cambridge<\/em>) en 1975 \u00e0 partir de tissus nerveux o\u00f9 ces organites sont abondants. En 1976, elle en purifia le principal constituant prot\u00e9ique, la clathrine, une prot\u00e9ine form\u00e9e de trois branches (trisk\u00e9lion) ayant la propri\u00e9t\u00e9 de s\u2019assembler en une structure en forme de poly\u00e8dre. Le mat\u00e9riel endocyt\u00e9 dans les v\u00e9sicules est dirig\u00e9 vers les endosomes primaires o\u00f9 ils sont rejoints par les hydrolases acides synth\u00e9tis\u00e9es dans le reticulum endoplasmique et ayant transit\u00e9 par le trans-Golgi. Les endosomes primaires deviennent des endosomes secondaires ou des lysosomes. Les liquides, contenant g\u00e9n\u00e9ralement des substances dissoutes ou des substances adsorb\u00e9es sur la membrane plasmique, sont int\u00e9rioris\u00e9s dans la cellule par un m\u00e9canisme particulier d\u2019endocytose non sp\u00e9cifique appel\u00e9 pinocytose.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Roth TF, Porter KR Yolk protein uptake in the oocyte of the mosquito Aedes aegypti <\/i>(1964)
\nPearse BMF Clathrin: a unique protein associated with intracellular transfer of membrane by coated vesicles<\/i> (1976)<\/span><\/p>\n

Chez certaines cellules sp\u00e9cialis\u00e9es, les lysosomes sont aliment\u00e9s en mat\u00e9riaux \u00e0 dig\u00e9rer par la phagocytose, une forme d\u2019h\u00e9t\u00e9rophagie active. Elle fut observ\u00e9e pour la premi\u00e8re fois en 1882 chez les larves mobiles d\u2019\u00e9toile de mer par le zoologiste Ilya (Elie) Metchnikov (prix Nobel de m\u00e9decine ou physiologie 1908). Apr\u00e8s avoir ins\u00e9r\u00e9 des \u00e9pines de rosier dans ces larves, il observa que des cellules mobiles s\u2019\u00e9taient rassembl\u00e9es pour \u00ab manger \u00bb (phagein<\/i> en grec) ces corps \u00e9trangers.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Metchnikov E Untersuchungen \u00fcber die mesodermalen Phagocyten einiger Wirbeltiere<\/i> (1883)<\/p>\n

Le sang circulant renferme des phagocytes \u00ab professionnels \u00bb, les macrophages et les leucocytes neutrophiles, aussi appel\u00e9s \u00ab polymorphonucl\u00e9aires \u00bb par r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la forme multilob\u00e9e de leur noyau. Ces cellules jouent un r\u00f4le actif dans la d\u00e9fense de l\u2019organisme : elles poss\u00e8dent la capacit\u00e9 de capturer des bact\u00e9ries ou des d\u00e9bris cellulaires dans le milieu ext\u00e9rieur en les englobant dans un repli de leur membrane plasmique, et de les internaliser dans une v\u00e9sicule entour\u00e9e d\u2019une membrane : le phagosome. Cet organite se d\u00e9place sur les microfilaments d\u2019actine du cytosquelette de la cellule pour aller fusionner avec les endosomes puis avec les lysosomes ; on a d\u00e9sign\u00e9 ce ph\u00e9nom\u00e8ne : \u00ab flux de membrane endolytique \u00bb. Les pompes \u00e0 protons abaissent le pH du phagolysosome jusqu\u2019\u00e0 une valeur comprise entre 4,5 et 5,0. Les hydrolases lysosomiales entrent alors en action pour dig\u00e9rer le contenu. Les produits d\u2019hydrolyse sont export\u00e9s dans le cytoplasme pour \u00eatre recycl\u00e9s. Les r\u00e9sidus non-digestibles, s\u2019il y en a, s\u2019accumulent en un corps r\u00e9siduel qui peut \u00eatre \u00e9limin\u00e9 par exocytose. Chez les amibes, la phagocytose est tr\u00e8s active ; elle joue le r\u00f4le de m\u00e9canisme nutritionnel plut\u00f4t que de m\u00e9canisme de d\u00e9fense.<\/p>\n

Article de revue : Levin R, Grinstein S, Canton J The life cycle of phagosomes: formation, maturation, and resolution<\/i> (2016)<\/p>\n\n\n\n\n
 \"chap8-4\"<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Autophagosome renfermant une mitochondrie et un peroxysome<\/b>. Les mitochondries ont une dur\u00e9e de vie qui est d\u2019une dizaine de jours, en moyenne.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Les lysosomes sont aussi aliment\u00e9s en substrats \u00e0 d\u00e9grader par les autophagosomes. L\u2019autophagie est un m\u00e9canisme d\u2019autodestruction contr\u00f4l\u00e9e de portions de la cellule ; il fut d\u00e9couvert en 1962 par Thomas P. Ashford, un \u00e9tudiant du laboratoire de Keith Porter (The Rockefeller Institute for Medical Research, New York<\/i>), en observant les h\u00e9patocytes d\u2019animaux ayant re\u00e7u une injection de glucagon. Porter pensait \u00eatre en pr\u00e9sence du m\u00e9canisme de formation des lysosomes. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Ashford TP, Porter KR Cytoplasmic Components in Hepatic Cell Lysosomes<\/i> (1962)<\/p>\n

L\u2019autophagie se d\u00e9roule par \u00e9tapes : elle d\u00e9bute par l\u2019apparition d\u2019une membrane en forme de croissant. Les donn\u00e9es de la cryo-tomographie \u00e9lectronique sugg\u00e8rent que cette membrane est issue du reticulum endoplasmique : elles montrent des connexions entre les membranes des vacuoles autophagiques et des citernes du reticulum. Cette membrane, d\u00e9nomm\u00e9e \u00ab phagophore \u00bb, entre dans une phase d\u2019\u00e9longation, s\u00e9questre une partie du cytoplasme et donne naissance \u00e0 une v\u00e9sicule \u00e0 double membrane – l’autophagosome \u2013 contenant du mat\u00e9riel \u00e0 d\u00e9grader. La vacuole autophagique fusionne avec un lysosome donnant naissance \u00e0 un autolysosome. Les hydrolases lysosomales d\u00e9gradent le contenu (prot\u00e9ines malform\u00e9es, organites endommag\u00e9s ou en fin de vie) ainsi que la membrane interne de l’autophagosome ; les micromol\u00e9cules lib\u00e9r\u00e9es sont utilis\u00e9es par la cellule. Christian de Duve, dans le laboratoire duquel les lysosomes ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9couverts, proposa le terme \u00ab autophagie \u00bb pour d\u00e9crire un ph\u00e9nom\u00e8ne observ\u00e9 par plusieurs auteurs dans les cellules h\u00e9patiques et r\u00e9nales.<\/p>\n

A la diff\u00e9rence de la phagocytose, qui est essentiellement un m\u00e9canisme de d\u00e9fense des cellules contre les infections et l\u2019invasion par des bact\u00e9ries, l’autophagie est un m\u00e9canisme de maintenance et de survie par lequel les cellules d\u00e9gradent et recyclent une partie de leur propre substance. L\u2019autophagie intervient dans des ph\u00e9nom\u00e8nes essentiels : (i) le renouvellement des organites subcellulaires : dans des conditions de nutrition normales, la majeure partie des composants d\u2019un h\u00e9patocyte est renouvel\u00e9e chaque semaine ; l\u2019autophagie est le pivot de l\u2019hom\u00e9ostasie cellulaire ; (ii) l\u2019autodestruction contr\u00f4l\u00e9e de certains tissus ; (iii) l\u2019involution de certains organes comme le rein ; au cours de l\u2019embryogen\u00e8se, le tissu r\u00e9nal est partiellement d\u00e9truit puis reconstruit pour former le rein mature. Enfin, l\u2019autophagie est aussi un m\u00e9canisme de survie des cellules en souffrance, par exemple par d\u00e9nutrition : apr\u00e8s un je\u00fbne prolong\u00e9, les cellules consomment leurs propres constituants.<\/p>\n

Les travaux du groupe de Per O. Seglen (Electron Microscopical Unit for Biological Sciences, Institute of Biology, University of Oslo<\/i>) constituent la premi\u00e8re tentative d\u2019\u00e9lucidation du m\u00e9canisme de l\u2019autophagie ; elle est essentiellement bas\u00e9e sur l\u2019observation au microscope \u00e9lectronique de coupes ultrafines de cellules h\u00e9patiques isol\u00e9es. C\u2019est Seglen qui a d\u00e9couvert le pr\u00e9-autophagosome et qui l\u2019a d\u00e9nomm\u00e9 \u00ab phagophore \u00bb. Comme il est dit plus haut, en s\u2019allongeant et en englobant le mat\u00e9riel cytoplasmique la membrane en forme de croissant devient la vacuole autophagique initiale : l\u2019autophagosome. Seglen d\u00e9couvrit aussi un inhibiteur sp\u00e9cifique de l\u2019autophagie : une ad\u00e9nine substitu\u00e9e par un groupe m\u00e9thyle en position N3, la 3-m\u00e9thylad\u00e9nine ; lorsque les cellules de foie de rat sont mises en contact avec ce m\u00e9tabolite, l\u2019examen au microscope \u00e9lectronique r\u00e9v\u00e8le l\u2019absence d\u2019autophagosomes dans leur cytoplasme ; ce m\u00e9tabolite bloque leur formation.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Seglen PO, Gordon PB 3-Methyladenine: specific inhibitor of autophagic\/lysosomal protein degradation in isolated rat hepatocytes<\/i> (1982)<\/p>\n

Dans la suite de leurs travaux, les collaborateurs de Seglen identifi\u00e8rent deux mol\u00e9cules qui provoquent une accumulation d\u2019autophagosomes dans le cytoplasme : l\u2019acide amin\u00e9 asparagine et la vinblastine, l\u2019inhibiteur des microtubules du cytosquelette. Ces deux agents sont des perturbateurs du trafic intracellulaire entre vacuoles autophagiques, endosomes et lysosomes ; avec la 3-m\u00e9thylad\u00e9nine, ils constituent des outils essentiels pour d\u00e9m\u00ealer le m\u00e9canisme de l\u2019autophagie. La 3-m\u00e9thylad\u00e9nine inhibe la phosphatidylinositol 3-kinase de classe III, qui catalyse la formation de phosphatidylinositol-3-phosphate, un phospholipide membranaire pr\u00e9sent dans le syst\u00e8me endosomal ; il joue un r\u00f4le cl\u00e9 dans le tri des prot\u00e9ines dans les endosomes et dans les premi\u00e8res \u00e9tapes de la formation de l\u2019autophagosome. En suivant, dans les h\u00e9patocytes isol\u00e9s, le sort du [14<\/sup>C]-lactose s\u00e9questr\u00e9 dans les vacuoles autophagiques et celui de la beta-galactosidase dans des v\u00e9sicules d\u2019endocytose, Paul B. Gordon et Per O. Seglen (Institute for Cancer Research, Oslo University Hospital<\/i>) ont montr\u00e9 que l\u2019asparagine emp\u00eachait la fusion entre ces deux structures avant l\u2019intervention des lysosomes. Ils ont ainsi d\u00e9finit un nouveau compartiment fonctionnel pr\u00e9 lysosomal commun aux voies autophagique et endocytaire, qu\u2019ils ont d\u00e9nomm\u00e9 \u00ab amphisome \u00bb.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Gordon PB, Seglen PO Prelysosomal convergence of autophagic and endocytic pathways<\/i> (1988)<\/p>\n

Monica Fengsrud et ses coll\u00e8gues firent preuve de beaucoup d\u2019ing\u00e9niosit\u00e9 technique dans la mise au point d\u2019une approche leur permettant de suivre au microscope l\u2019\u00e9volution des diff\u00e9rents organites au cours de l\u2019autophagie. Pour \u00e9valuer la d\u00e9gradation dans les vacuoles autophagiques, ils mesuraient le rapport entre la d\u00e9gradation par les hydrolases lysosomales de deux enzymes cytosoliques : la superoxyde dismutase \u00e0 cuivre-zinc (r\u00e9sistante \u00e0 la d\u00e9gradation) et l\u2019anhydrase carbonique anhydrase (tr\u00e8s sensible \u00e0 la d\u00e9gradation). Pour distinguer les lysosomes des endosomes ils ont utilis\u00e9 la glycoprot\u00e9ine membranaire lgp120 (Lysosomal GlycoProtein 120, LAMP1, Lysosome-Associated Membrane Protein 1<\/i>), absente dans les endosomes pr\u00e9coces. L\u2019endocytose dans les vacuoles autophagiques fut d\u00e9tect\u00e9e par la capture de s\u00e9rum albumine de b\u0153uf marqu\u00e9e \u00e0 l\u2019or collo\u00efdal. Les r\u00e9sultats ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 la convergence, dans les h\u00e9patocytes de rat, entre autophagie et endocytose, deux ph\u00e9nom\u00e8nes impliquant les lysosomes. Les voies autophagiques et endocytaire se rejoignent au point de fusion entre autophagosome et endosomes tardifs : les amphisomes.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Seglen PO, Gordon PB 3-Methyladenine: specific inhibitor of autophagic\/lysosomal protein degradation in isolated rat hepatocytes<\/i> (1982)
\nFengsrud M, Roos N, Berg T, Liou W, Slot JW, Seglen PO Ultrastructural and Immunocytochemical Characterization of Autophagic Vacuoles in Isolated Hepatocytes: Effects of Vinblastine and Asparagine on Vacuole Distributions<\/i> (1995)<\/p>\n

Si Per O. Seglen a abord\u00e9 l\u2019\u00e9tude de l\u2019autophagie par une approche biochimique, dix ans plus tard, Yoshinori Ohsumi et ses collaborateurs, Noboru Mizushima et Tamotsu Yoshimori (National Institute for Basic Biology, Okazaki<\/i>) ont utilis\u00e9 l\u2019approche g\u00e9n\u00e9tique pour \u00e9tudier les m\u00e9canismes mol\u00e9culaires de la macroautophagie chez la levure Saccharomyces cerevisiae<\/i>. Ils commenc\u00e8rent par d\u00e9montrer que l\u2019autophagie existe chez les levures en les soumettant \u00e0 une carence en azote. En 1992, furent publi\u00e9s les r\u00e9sultats sur l\u2019identification des premiers g\u00e8nes APG (AutoPhagGy<\/i>). <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Takeshige K, Baba M, Tsuboi S, Noda T, Ohsumi Y Autophagy in yeast demonstrated with proteinase-deficient mutants and conditions for its induction<\/i> (1992)
\nTsukada M, Ohsumi Y Isolation and characterization of autophagy-defective mutants of Saccharomyces cerevisiae<\/i> (1993) <\/p>\n

En 1994, d\u2019autres g\u00e8nes furent d\u00e9couverts : les g\u00e8nes AUT (autophagy<\/i>), par Michael Thumm et coll. (Institut f\u00fcr Biochemie, Universit\u00e4t Stuttgart<\/i>) et les g\u00e8nes CVT (Cytoplasm to Vacuole Targeting), par le groupe de Daniel J. Klionsky (Life Sciences Institute, University of Michigan<\/i>) ; des travaux ult\u00e9rieurs montr\u00e8rent que ce sont des g\u00e8nes ATG<\/i>. Pour \u00e9viter la multiplication des appellations, la nomenclature \u00ab ATG<\/i> \u00bb fut introduite en 2003 \u00e0 l\u2019initiative de Klionsky. Au total, ce sont 15 g\u00e8nes qui sont impliqu\u00e9s dans le processus autophagique chez les levures. L\u2019intervention des prot\u00e9ines ATG dans la formation de l\u2019autophagosome est s\u00e9quentielle : les syst\u00e8mes de conjugaison ATG12-ATG5 et ATG8-phosphatidyl\u00e9thanolamine sont n\u00e9cessaires pour l\u2019\u00e9longation de la membrane pr\u00e9-autophagosomale, avant la formation de l\u2019autophagosome. \u00c0 la fin des ann\u00e9es 1990, Mizushima, puis Beth Levine et Guido Kroener (Howard Hughes Medical Institute, University of Texas Southwestern Medical Center<\/i>), montr\u00e8rent que des g\u00e8nes ATG<\/i> sont conserv\u00e9s chez les mammif\u00e8res. Yoshinori Ohsumi re\u00e7ut le prix Nobel de physiologie ou m\u00e9decine 2016.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Thumm M, Egner R, Koch B, Schlumpberger M, Straub M, Veenhuis M, Wolf DH Isolation of autophagocytosis mutants of Saccharomyces cerevisiae<\/i> (1994)
\nHarding TM, Morano KA, Scott SV, Klionsky DJ Isolation and characterization of yeast mutants in the cytoplasm to vacuole protein targeting pathway<\/i> (1995)
\nMizushima N, Noda T, Yoshimori T, Tanaka Y, Ishii T, George MD, Klionsky DJ, Ohsumi M, Ohsumi Y A protein conjugation system essential for autophagy<\/i> (1998)
\nKlionsky DJ, Cregg JM, Dunn WA Jr, Emr SD, Sakai Y, Sandoval IV, Sibirny A, Subramani S, Thumm M, Veenhuis M, Ohsumi Y A unified nomenclature for yeast autophagy-related genes<\/i> (2003)
\nLevine B, Kroemer G Autophagy in the pathogenesis of disease<\/i> (2008)<\/p>\n

L\u2019autophagie est un m\u00e9canisme de d\u00e9gradation non s\u00e9lectif d\u2019importance vitale ; dans certains cas, le recrutement du mat\u00e9riel \u00e0 d\u00e9grader (organites, agr\u00e9gats prot\u00e9iques) est un m\u00e9canisme s\u00e9lectif mettant en jeu la prot\u00e9ine LC3 (Light Chain 3<\/i>), associ\u00e9e \u00e0 la membrane de la vacuole autophagique ou, chez la levure, la prot\u00e9ine ATG8 qui intervient dans l\u2019\u00e9longation et la fermeture de l\u2019autophagosome. D\u00e8s la f\u00e9condation de l\u2019ovule, les mitochondries maternelles sont \u00e9limin\u00e9es de l\u2019\u0153uf par autophagie. Ensuite, l\u2019autophagie assure l\u2019hom\u00e9ostasie des tissus et des organes ; sa stimulation ralentit le vieillissement chez la levure et chez les mammif\u00e8res. <\/p>\n

Article de revue : Mizushima N, Komatsu M Autophagy: Renovation of Cells and Tissues<\/i> (2011)<\/p>\n

A la fin de ce sous-chapitre, je voudrais faire mention du r\u00f4le jou\u00e9 par les lysosomes dans la production de peptides antig\u00e9niques. Les lymphocytes T CD4 (lymphocytes T auxiliaires, helper<\/i>) sont des acteurs majeurs de la r\u00e9ponse immunitaire. Ils reconnaissent les peptides antig\u00e9niques pr\u00e9sent\u00e9s par des mol\u00e9cules d’histocompatibilit\u00e9 de classe II – chez l’homme HLA-DR, DP, DQ – \u00e0 la surface des cellules pr\u00e9sentatrices d’antig\u00e8nes (macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B activ\u00e9s). Les lymphocytes T CD4 agissent en activant d\u2019autres cellules du syst\u00e8me immunitaire : ils dirigent les lymphocytes B dans leur diff\u00e9renciation vers la production d’anticorps.<\/p>\n

Les mol\u00e9cules du complexe majeur d’histocompatibilit\u00e9 II sont des glycoprot\u00e9ines dim\u00e9riques, dot\u00e9es d\u2019un peptide signal amino-terminal ; elles sont synth\u00e9tis\u00e9es dans le domaine ribosomal du reticulum endoplasmique, o\u00f9 elles s\u2019associent \u00e0 une prot\u00e9ine membranaire de type 2, la cha\u00eene invariante ; la fonction de cette chaperonne est double : (i) prot\u00e9ger les sites de fixation des peptides contre toute association pr\u00e9matur\u00e9e avec des peptides (ii) accompagner le complexe au cours des \u00e9tapes de glycosylation dans le reticulum endoplasmique et le Golgi. Dot\u00e9 d\u2019un second signal topog\u00e9nique, le signal mannose 6-phosphate, le complexe atteint le r\u00e9seau trans-golgien, d\u2019o\u00f9 il est dirig\u00e9 vers les endosomes. A pH acide, les prot\u00e9ases endosomales d\u00e9gradent la cha\u00eene invariante laissant un peptide (class II associated invariant chain peptide<\/i>, CLIP) associ\u00e9 \u00e0 la fente des cha\u00eenes \u03b1 et \u03b2. Les peptides reconnus par les lymphocytes T auxiliaires sont pr\u00e9sents dans le compartiment endosomes \u2013 lysosomes. Ils ont \u00e9t\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9s \u00e0 partir d\u2019antig\u00e8nes endocyt\u00e9s – ou phagocyt\u00e9s – par les cellules pr\u00e9sentatrices et d\u00e9grad\u00e9s par les prot\u00e9ases \u00e0 pH acide. C\u2019est dans ce compartiment que les mol\u00e9cules du complexe majeur d’histocompatibilit\u00e9 II rencontrent les peptides antig\u00e9niques et que se fait l\u2019\u00e9change CIP \u2013 peptide.<\/p>\n

Note : Pour la r\u00e9daction de ce paragraphe, les informations m\u2019ont \u00e9t\u00e9 fournies par le Dr. Pierre Coulie (de Duve Institute<\/i>, Bruxelles), qui en a aussi supervis\u00e9 le texte.<\/span><\/p>\n

Fonctions des Lysosomes<\/b><\/span><\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Renouvellement (turn over) des constituants et des prot\u00e9ines intra- et extra-cellulaires<\/th>\n<\/tr>\n
D\u00e9gradation et recyclage des organites cellulaires<\/td>\n<\/tr>\n
Maintien de l\u2019hom\u00e9ostasie cellulaire<\/td>\n<\/tr>\n
Contr\u00f4le de qualit\u00e9 des prot\u00e9ines<\/th>\n<\/tr>\n
D\u00e9gradation des prot\u00e9ines mal form\u00e9es ou anormales<\/td>\n<\/tr>\n
D\u00e9gradation des r\u00e9cepteurs non recycl\u00e9s de la membrane plasmique<\/th>\n<\/tr>\n
R\u00e9paration des membranes cellulaires<\/th>\n<\/tr>\n
Fusion des lysosomes avec la membrane endommag\u00e9e<\/td>\n<\/tr>\n
Invagination de la membrane et endocytose du site de la l\u00e9sion<\/td>\n<\/tr>\n
Hom\u00e9ostasie du cholest\u00e9rol et maintien de l\u2019int\u00e9grit\u00e9 de la membrane plasmique<\/th>\n<\/tr>\n
Endocytose des lipoprot\u00e9ines (LDL) plasmatiques<\/td>\n<\/tr>\n
Transfert vers la membrane plasmique du cholest\u00e9rol lib\u00e9r\u00e9 dans les lysosomes<\/td>\n<\/tr>\n
Remodelage du squelette osseux<\/th>\n<\/tr>\n
Hydrolyse de prot\u00e9ines de la matrice extracellulaire osseuse par les ost\u00e9oclastes<\/td>\n<\/tr>\n
(Cathepsine K, phosphatase acide pourpre)<\/td>\n<\/tr>\n
Maturation des pro-hormones<\/th>\n<\/tr>\n
(production de thyroxine dans la lumi\u00e8re des follicules thyro\u00efdiens par prot\u00e9olyse extracellulaire de la thyroglobuline par la cathepsine K)<\/td>\n<\/tr>\n
Digestion des bact\u00e9ries et autres agents pathog\u00e8nes par les hydrolases lysosomiales dans les phagosomes des macrophages<\/th>\n<\/tr>\n
Production de peptides antig\u00e9niques reconnus par des lymphocytes T<\/th>\n<\/tr>\n
Voie de pr\u00e9sentation par les mol\u00e9cules du Complexe majeur d\u2019histocompatibilit\u00e9 de classe II<\/td>\n<\/tr>\n
R\u00e9gulation de la s\u00e9cr\u00e9tion des cellules h\u00e9matopo\u00ef\u00e9tiques<\/th>\n<\/tr>\n
(stockage dans les lysosomes des produits de s\u00e9cr\u00e9tion)<\/td>\n<\/tr>\n<\/table>\n

<\/a>Clairance cellulaire<\/b><\/span><\/h3>\n

Les r\u00e9sultats des travaux d\u2019Andrea Ballabio et de ses associ\u00e9s (Telethon Institute of Genetic and Medicine, Universit\u00e0 di Napoli Federico II<\/i>) ont transform\u00e9 la conception que l\u2019on avait du r\u00f4le des lysosomes dans la d\u00e9gradation et le recyclage des d\u00e9chets ; leur fonction dans la clairance cellulaire est un processus dynamique soumis \u00e0 un contr\u00f4le et \u00e0 une \u00e9troite r\u00e9gulation.<\/p>\n

Marco Sardiello et coll. ont d\u00e9couvert que la biogen\u00e8se et la fonction des lysosomes sont soumises \u00e0 un programme g\u00e9n\u00e9tique ; le r\u00e9seau CLEAR (Coordinated Lysosomal Expression and Regulation<\/i>) rassemble des g\u00e8nes impliqu\u00e9s dans la synth\u00e8se de plusieurs enzymes lysosomaux. L\u2019expression des g\u00e8nes du r\u00e9seau CLEAR est r\u00e9gul\u00e9e au niveau de la transcription par le facteur TFEB (Transcription Factor EB<\/i>) de la sous famille des facteurs de transcription \u00e0 motif h\u00e9lice \u2013 boucle \u2013 h\u00e9lice et tirette \u00e0 leucines bHLH (basic Helix-Loop-Helix<\/i>). TFEB est localis\u00e9 dans le cytoplasme des cellules ; dans des conditions de surcharge lysosomale, de stress ou de je\u00fbne, il se fixe sous forme de dim\u00e8re (par les domaines bHLH) sur un promoteur commun \u00e0 de nombreux g\u00e8nes codant pour les enzymes lysosomaux : l’\u00e9l\u00e9ment CLEAR<\/i> (Coordinated Lysosomal Expression and Regulation<\/i> element), une s\u00e9quence palindromique de dix paires de bases : <\/p>\n

-G-T-C-A-C-G-T-G-A-C-
\n-C-A-G-T-G-C-A-C-T-G-<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Sardiello M, Palmieri M, di Ronza A, Medina DL, Valenza M, Gennarino VA, Di Malta C, Donaudy F, Embrione V, Polischuk RS, Banfi S, Parenti G, Cattaneo E, Ballabio A A gene network regulating lysosomal biogenesis and function<\/i> (2009)<\/p>\n

Carmine Settembre et coll. montr\u00e8rent que le facteur de transcription EB contr\u00f4le aussi l\u2019autophagie. L\u2019activit\u00e9 de TFEB est r\u00e9gul\u00e9e par un processus de phosphorylation (forme inactive) – d\u00e9-phosphorylation (forme active). Sous forme phosphoryl\u00e9 sur une s\u00e9rine par une s\u00e9rine\/thr\u00e9onine kinase membranaire, la kinase mTOR (Mammalian Target Of Rapamycin<\/i>), TEFB est localis\u00e9 dans le cytoplasme des cellules. La kinase mTOR appartient au syst\u00e8me prot\u00e9ique membranaire LYNUS (LYsosome NUtrient Sensing machinery<\/i>) capable d\u2019estimer le niveau des r\u00e9serves de la cellule en nutriments. En cas de je\u00fbne, mais aussi de stress, ou d\u2019accumulation des d\u00e9chets, la kinase mTOR est d\u00e9sactiv\u00e9e et TFEB est d\u00e9-phosphoryl\u00e9 par la calcitonine, activ\u00e9e par les ions Ca2+<\/sup>. Le facteur de transcription subit alors une translocation dans le noyau o\u00f9 il d\u00e9clenche l\u2019expression coordonn\u00e9e des g\u00e8nes codant pour les enzymes et les prot\u00e9ines membranaires (V-ATPases, Na ATPase) des lysosomes, et pour les prot\u00e9ines impliqu\u00e9es dans l\u2019autophagie.<\/p>\n

L\u2019autophagie est un processus au cours duquel une partie des prot\u00e9ines cellulaires sont d\u00e9grad\u00e9es ; elle d\u00e9bute par la s\u00e9gr\u00e9gation d\u2019une portion du cytoplasme et des organites qui s\u2019y trouvent \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur d\u2019une double-membrane ; la fusion de cet auto-phagosome avec des lysosomes aboutit \u00e0 la d\u00e9gradation de son contenu : organites endommag\u00e9s ou agr\u00e9gats prot\u00e9iques toxiques. Ce processus permet la survie en p\u00e9riode de je\u00fbne ; il est \u00e9galement activ\u00e9 au cours de la transformation d\u2019une cellule souche en une cellule diff\u00e9renci\u00e9e fonctionnelle. Dans les cellules o\u00f9 TFEB est surexprim\u00e9, on observe une augmentation du nombre de lysosomes et une d\u00e9gradation des d\u00e9chets accrue (r\u00e9gulation positive).<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Settembre C, Di Malta C, Polito VA, Arencibia MG, Vetrini F, Erdin S, Erdin SU, Huynh T, Medina D, Colella P, Sardiello M, Rubinsztein D, Ballabio A TFEB links autophagy to lysosomal biogenesis<\/i> (2011)
\nMedina DL, Fraldi A, Bouche V, Annunziata F, Mansueto G, Spampanato C, Puri C, Pignata A, Martina JA, Sardiello M, Palmieri M, Polishchuk R, Puertollano R, Ballabio A Transcriptional Activation of Lysosomal Exocytosis Promotes Cellular Clearance<\/i> (2011)
\nSettembre C A lysosome-to-nucleus signalling mechanism senses and regulates the lysosome via mTOR and TFEB<\/i> (2012)
\nMedina DL Lysosomal calcium signals control autophagy through calcineurin and TFEB<\/i> (2015)<\/p>\n

Les lysosomes de certaines cellules pratiquent une forme de digestion extracellulaire ; les lysosomes fusionnent avec la membrane plasmique et d\u00e9versent leur contenu \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur de la cellule. L\u2019exocytose lysosomale est un processus soumis \u00e0 une r\u00e9gulation ; il se d\u00e9roule en deux \u00e9tapes : (i) le facteur de transcription EB stimule le recrutement des lysosomes \u00e0 proximit\u00e9 de la membrane plasmique ; (ii) TFEB active le canal \u00e0 Ca2+<\/sup> MCOLN1 (MuCOLipiN) de la membrane des lysosomes et des endosomes ; l\u2019augmentation de la concentration intracellulaire en Ca2+<\/sup> provoque la fusion entre elles des membranes lysosomale et plasmique. Les ost\u00e9oclastes et les chondroclastes sont des macrophages qui participent au remodelage et au renouvellement du tissu osseux en exportant dans le milieu extracellulaire des hydrolases lysosomales et un suc acide qui d\u00e9gradent les matrices osseuse et cartilagineuse. Le suc acide dissout l\u2019hydroxyapatite, une combinaison de phosphate et d\u2019hydroxyde de calcium, qui constitue la partie min\u00e9rale de l\u2019os. L\u2019\u00e9chafaudage de collag\u00e8ne est attaqu\u00e9 par les enzymes. Les fragments sont int\u00e9rioris\u00e9s dans les ost\u00e9oclastes et dig\u00e9r\u00e9s dans les lysosomes. Les matrices osseuse et cartilagineuse sont ensuite reconstruites par les ost\u00e9oblastes et les chondroblastes. <\/p>\n

Dans la thyro\u00efde, les lysosomes interviennent dans la s\u00e9cr\u00e9tion hormonale. La thyroglobuline synth\u00e9tis\u00e9e dans les cellules de l\u2019\u00e9pith\u00e9lium thyro\u00efdien est s\u00e9cr\u00e9t\u00e9e dans les follicules thyro\u00efdiens o\u00f9 elle subit une iodination. Elle est int\u00e9rioris\u00e9e par endocytose dans les cellules \u00e9pith\u00e9liales. Les endosomes fusionnent avec les lysosomes o\u00f9 la thyroglobuline est d\u00e9grad\u00e9e avec lib\u00e9ration de thyroxine. Les cellules \u00e9pith\u00e9liales lib\u00e8rent l\u2019hormone thyro\u00efdienne dans la circulation sanguine.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Jaiswal JK, Andrews NW, Simon SM Membrane proximal lysosomes are the major vesicles responsible for calcium-dependent exocytosis in nonsecretory cells<\/i> (2002)
\nTucker WC, Weber T, Chapman ER Reconstitution of Ca2+-regulated membrane fusion by synaptotagmin and SNAREs<\/i> (2004)<\/p>\n

Article de revue : Andrews NW Regulated secretion of conventional lysosomes<\/i> (2000)<\/p>\n

<\/a>Pathologie des lysosomes (Lysosomal storage disorders<\/em>)
\nMaladies neurod\u00e9g\u00e9n\u00e9ratives<\/b><\/span><\/h3>\n

En 1929, Edgar von Gierke (Pathologisches Bacteriologisches Institut, St\u00e4dtiches Klinikum Karlsruhe<\/i>) publia dans Beitr\u00e4ge zur Pathologischen Anatomie und zur Allgemeinen Pathologie<\/i> ses observations sur la \u00ab maladie de th\u00e9saurisation du glycog\u00e8ne \u00bb observ\u00e9e chez deux enfants pr\u00e9sentant une hypertrophie du foie et des reins ; le glycog\u00e8ne pr\u00e9sent dans ces organes \u00e9tait anormalement r\u00e9sistant \u00e0 l\u2019hydrolyse. La maladie de von Gierke porte aujourd\u2019hui le nom de glycog\u00e9nose de type I. Les premiers cas cliniques de glycog\u00e9nose de type II (Glycogen storage disease type 2, Acid maltase deficiency<\/i>) furent d\u00e9crits par Johan C. Pompe aux Pays-Bas et par W. Putschar et G. Bishoff en Allemagne. Pompe d\u00e9couvrit, dans le c\u0153ur d\u2019abord mais aussi dans tous les tissus qu\u2019il examina, une accumulation de glycog\u00e8ne, r\u00e9v\u00e9l\u00e9e par la coloration au Carmin de Best. Cette forme de pathologie atteignant principalement le c\u0153ur, amena Pompe, Putschar et Bishoff \u00e0 penser qu\u2019il s\u2019agissait sans doute d\u2019une maladie diff\u00e9rente de la maladie de von Gierke. Pompe fit de cette affection grave entrainant le d\u00e9c\u00e8s du patient \u2013 d\u00e9sormais appel\u00e9e \u00ab Maladie de Pompe \u00bb – l\u2019objet de sa th\u00e8se. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Von Gierke E Glykogenspeicherkrankheit der Leber und Nieren<\/i> (1929)
\nPompe JC Over idiopathische hypertrophie van het hart<\/i> (1932)
\nPutschar W Uber angeborne Glycogenspeicherkrankheit des herzens:Thesaurismosis glycogenica (v.Gierke) <\/i> (1932)
\nBischoff G Zum klinischen Bild der Glykogen-Speicherungskrankheit (Glykogenose) <\/i> (1932)
\nPompe JC Cardiomegalia Glycogenica<\/i> (1936)<\/p>\n

Au d\u00e9but des ann\u00e9es 1950, Gerty Theresa Cori (Washington University, Saint Louis<\/i>, prix Nobel de physiologie ou m\u00e9decine 1947) apporta une contribution essentielle \u00e0 la connaissance des glycog\u00e9noses (Glycogen storage diseases<\/i>) en mettant en lumi\u00e8re la cause de l’accumulation anormale de glycog\u00e8ne dans les tissus. Dans les cas \u00e9tudi\u00e9s, elle mit en \u00e9vidence l\u2019absence ou la d\u00e9ficience d\u2019un enzyme de la voie de d\u00e9gradation du glycog\u00e8ne : (i) la glucose-6-phosphatase dans la Maladie de von Gierke (Glycogen storage disease I<\/i>) ; (ii) l’enzyme d\u00e9branchant du glycog\u00e8ne (Glycogen debranching enzyme<\/i>) dans la Maladie de Cori-Forbes (Glycogen storage disease III<\/i>) ; la glycog\u00e9nose de type III porte son nom. Gerty Cori fut la premi\u00e8re \u00e0 d\u00e9montrer qu\u2019une carence enzymatique est \u00e0 l\u2019origine d\u2019une maladie g\u00e9n\u00e9tique humaine. <\/p>\n

Article de revue : Cori GT Glycogen structure and enzyme deficiencies in glycogen storage disease<\/i> (1954)<\/p>\n

Henri-G\u00e9ry Hers (Laboratoire de Chimie physiologique, Universit\u00e9 catholique de Louvain) montra que dans de la maladie de Pompe la d\u00e9ficience porte sur un enzyme qui, dans les conditions habituelles, joue un r\u00f4le tout \u00e0 fait secondaire dans le catabolisme du glycog\u00e8ne : l\u2019α-1,4-glucosidase hydrolyse \u00e0 pH 5 des polysaccharides, des oligosaccharides et des disaccharides comme le maltose, d\u2019o\u00f9 son nom de \u00ab maltase acide \u00bb et l\u2019appellation \u00ab D\u00e9ficience en maltase acide \u00bb donn\u00e9e \u00e0 la maladie de Pompe. Hers avait pr\u00e9c\u00e9demment d\u00e9couvert un nouveau type de glycog\u00e9nose caus\u00e9e par un d\u00e9ficit en phosphorylase, l\u2019enzyme qui d\u00e9grade le glycog\u00e8ne en glucose-1-phosphate ; la glycog\u00e9nose de type VI<\/b> porte le nom de maladie de Hers. <\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Hers HG α-Glucosidase deficiency in generalized glycogen-storage disease (Pompe’s disease) <\/i> (1963)
\nHers HG \u00c9tude enzymatique des glycog\u00e9noses<\/i> (1959)<\/p>\n

Le fait que la maltase ait un pic d\u2019activit\u00e9 \u00e0 pH acide attira l\u2019attention des chercheurs du Groupe de Louvain, o\u00f9 Christian de Duve et coll. venaient de d\u00e9couvrir les lysosomes : le r\u00e9sultat du fractionnement par centrifugation d\u2019homog\u00e9nat de foie montra que la distribution de la maltase dans les fractions est superposable \u00e0 celle de la phosphatase acide. L\u2019examen au microscope \u00e9lectronique de biopsies provenant d\u2019un jeune patient atteint de la maladie de Pompe r\u00e9v\u00e9la la pr\u00e9sence dans les cellules h\u00e9patiques de lysosomes gorg\u00e9s de rosettes de glycog\u00e8ne. La pr\u00e9sence d\u2019α-1,4-glucosidase dans les lysosomes r\u00e9v\u00e9la l\u2019existence de deux voies m\u00e9taboliques de d\u00e9gradation du glycog\u00e8ne en glucose : une voie \u00ab normale \u00bb passant par la glycog\u00e8ne phosphorylase cytosolique, et une voie passant par l\u2019autophagie. Lorsque le glycog\u00e8ne s\u2019accumule dans le cytosol, il est s\u00e9questr\u00e9 dans des vacuoles et d\u00e9grad\u00e9 par la maltase acide des lysosomes. A l\u2019issue de son travail sur la glycog\u00e9nose de type II, Hers formula l\u2019hypoth\u00e8se que d’autres pathologies de stockage, comme la Maladie de Gaucher ou la Maladie de Tay-Sachs, pourraient avoir pour cause un d\u00e9ficit en enzymes lysosomaux.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rence : Hers HG The role of lysosomes in the pathogeny of storage diseases<\/i> (1972)<\/p>\n

La maladie de Pompe est ainsi devenue la premi\u00e8re maladie de surcharge lysosomale identifi\u00e9e. Elle s\u2019inscrit dans le cadre g\u00e9n\u00e9ral des erreurs inn\u00e9es du m\u00e9tabolisme (Inborn error of metabolism<\/i>) d\u00e9couvertes par Archibald Garrod. Ce sont des maladies g\u00e9n\u00e9tiques rares de surcharge des lysosomes dans lesquelles la mutation d\u2019un g\u00e8ne entra\u00eene l\u2019absence ou le dysfonctionnement d\u2019une hydrolase acide, les d\u00e9chets non dig\u00e9r\u00e9s s\u2019accumulent, ce qui entra\u00eene le dysfonctionnement de la cellule, puis de l’organe ou de plusieurs organes. On a identifi\u00e9 de 50 \u00e0 70 th\u00e9saurismoses lysosomales dont la gravit\u00e9 t\u00e9moigne s\u2019il en \u00e9tait besoin de l\u2019importance du r\u00f4le des lysosomes dans la clairance cellulaire, le recyclage et l\u2019\u00e9limination des d\u00e9chets. On peut tenter de classer les th\u00e9saurismoses de mani\u00e8re plus ou moins arbitraire selon le type de surcharge ; c\u2019est ainsi que l\u2019on distingue : (i) Maladie de Gaucher (d\u00e9ficit en glucoc\u00e9r\u00e9brosidase), Maladie de Niemann-Pick (sphingomy\u00e9linase), Maladie de Fabry (alpha-glucosidase A) ; (ii) Syndrome de Hurler (alpha-L-iduronidase), Syndrome de Hunter (iduronate-2-sulfatase), Maladie de Sanfilippo A (d\u00e9ficit en h\u00e9parane sulfamidase) ; (iii) Alpha-mannosidose, Glycog\u00e9nose de type II. Les th\u00e9saurismoses sont des maladies h\u00e9r\u00e9ditaires le plus souvent autosomiques r\u00e9cessives ; les deux parents doivent \u00eatre porteurs du g\u00e8ne mut\u00e9 ; seules la maladie de Fabry et le Syndrome de Hunter sont des pathologies li\u00e9es \u00e0 l’X.<\/p>\n

Deux approches sont parall\u00e8lement suivies pour traiter les patients atteints de th\u00e9saurismoses : (i) la th\u00e9rapie enzymatique substitutive, qui consiste \u00e0 administrer par perfusion au patient l\u2019enzyme manquant, a \u00e9t\u00e9 essay\u00e9e dans la Maladie de Sanfilippo A (d\u00e9ficit en h\u00e9parane sulfamidase), la Maladie de Gaucher, la Maladie de Fabry, dans la Leucodystrophie m\u00e9tachromatique (d\u00e9ficit en arylsulfatase A) et dans des mucopolysaccharidoses. (ii) la stimulation de la clairance des d\u00e9chets accumul\u00e9s ; un grand espoir est suscit\u00e9 par cette strat\u00e9gie mise en \u0153uvre dans le groupe d\u2019Andrea Ballabio (Telethon Institute of Genetics and Medicine, Napoli<\/i>). Je renvoie le lecteur au sous-chapitre \u00ab Clairance cellulaire \u00bb o\u00f9 je d\u00e9cris la d\u00e9couverte du facteur de transcription TFEB (Transcription Factor EB<\/i>) ; en se fixant sur les sites E-box de leur promoteur, TFEB contr\u00f4le la transcription des g\u00e8nes CLEAR<\/i> (Coordinated Lysosomal Enhancement And Regulation<\/i>) impliqu\u00e9s dans la biogen\u00e8se et l\u2019activit\u00e9 des lysosomes. Dans les cellules o\u00f9 TFEB est surexprim\u00e9, on observe une augmentation du nombre de lysosomes, de l\u2019activit\u00e9 des enzymes lysosomaux (r\u00e9gulation positive), de l\u2019autophagie et de l\u2019exocytose. La capacit\u00e9 des cellules \u00e0 dig\u00e9rer les d\u00e9chets, et \u00e0 expulser leurs produits de d\u00e9gradation est fortement augment\u00e9e. Cette strat\u00e9gie a \u00e9t\u00e9 appliqu\u00e9e avec succ\u00e8s dans la Maladie de Batten (c\u00e9ro\u00efde-lipofuscinose) ou dans des Mucopolysaccharidoses. Cette approche th\u00e9rapeutique n\u2019est pas seulement applicable aux maladies rares que sont les th\u00e9saurismoses ; les maladies neuro-d\u00e9g\u00e9n\u00e9ratives avec accumulation de d\u00e9p\u00f4ts intracellulaires d\u2019agr\u00e9gats de prot\u00e9ine b\u00eata-amylo\u00efde et de prot\u00e9ine tau (maladie d\u2019Alzheimer) ou de prot\u00e9ines anormales comme l\u2019α-synucl\u00e9ine (Maladie de Parkinson) pourraient en b\u00e9n\u00e9ficier.<\/p>\n

Note : Pour la r\u00e9daction de ce sous-chapitre, j\u2019ai tenu compte des remarques formul\u00e9es et des corrections propos\u00e9es par le Dr \u00c9mile Van Schaftingen, qui fut un proche collaborateur d\u2019Henri-G\u00e9ry Hers.<\/p>\n

<\/a>Th\u00e9rapie lysosomotrope<\/b><\/span><\/h3>\n

Les protozoaires flagell\u00e9s Leishmania<\/i> transmettent \u00e0 l\u2019homme des infections graves, voire mortelles. Leishmania donovani<\/i> infecte les macrophages du foie, de la rate et de la moelle osseuse en passant par le syst\u00e8me phagosomes – lysosomes. D\u2019autres protozoaires, responsables d\u2019affections parasitaires, passent aussi par le syst\u00e8me vacuolaire et par les phagosomes \u2013 lysosomes : Toxoplasma gondii<\/i> (toxoplasmose), coccidies (coccidiose), Trypanosoma cruzi<\/i> (maladie de Chagas), Plasmodium<\/i> (malaria). Une th\u00e9rapie lysosomotrope fut envisag\u00e9e pour combattre ces parasitoses ; elle consiste \u00e0 faire p\u00e9n\u00e9trer par endocytose dans les cellules infect\u00e9es des drogues anti-parasitaires coupl\u00e9es \u00e0 des vecteurs macromol\u00e9culaires,; apr\u00e8s hydrolyse du vecteur, ou de la liaison vecteur-drogue par les enzymes lysosomiaux, la substance anti-parasitaire est lib\u00e9r\u00e9e dans un espace confin\u00e9, en contact avec le parasite.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : De Duve C, Trouet A Lysosomes and lysosomotropic drugs in host-parasitic relationship<\/i> (1973)
\nJadin JM, Trouet A, Van Hoof F, Bioul-Marchand M, Maldague P, Jadin-Nyssens M \u00c9tude comparative d\u2019une chimioth\u00e9rapie lysosomotrope dans la maladie de Chagas et dans le Nagana (1977)<\/span><\/p>\n

Partant du m\u00eame principe, Andr\u00e9 Trouet et Christian de Duve (Laboratoire de Chimie physiologique, Universit\u00e9 Catholique de Louvain) imagin\u00e8rent une th\u00e9rapie lysosomotrope pour traiter certaines formes de cancers. De nombreuses substances antin\u00e9oplasiques utilis\u00e9es en th\u00e9rapie anti-tumorale sont aussi des cytostatiques ; elles bloquent l\u2019activit\u00e9 prolif\u00e9rative des cellules canc\u00e9reuses, c\u2019est-\u00e0-dire leur capacit\u00e9 \u00e0 se diviser. Les antin\u00e9oplasiques manquent de sp\u00e9cificit\u00e9 ; les cellules germinales, les cellules souches des globules blancs et des globules rouges et d\u2019une mani\u00e8re plus g\u00e9n\u00e9rale les cellules des tissus \u00e0 taux de renouvellement \u00e9lev\u00e9 – sang, peau, muqueuses -, sont aussi des cibles. De plus, pour un certain nombre d\u2019agents anti-tumoraux, la diff\u00e9rence entre dose th\u00e9rapeutique et dose toxique est faible. Dans les ann\u00e9es 1960-1970, on \u00e9tait en qu\u00eate d\u2019une th\u00e9rapie anti-tumorale efficace et sp\u00e9cifique, ciblant les cellules tumorales \u00e0 l\u2019exclusion des cellules saines. A c\u00f4t\u00e9 de la recherche de nouveaux agents par extraction et criblage \u00e0 partir de mat\u00e9riels divers – une approche longue et co\u00fbteuse -, et de perspectives th\u00e9rapeutiques nouvelles r\u00e9sultant d\u2019une meilleure connaissance des m\u00e9canismes mol\u00e9culaires et cellulaires de la canc\u00e9risation, s\u2019ouvrait l\u2019option de modifier la structure des antin\u00e9oplasiques existants pour les rendre moins toxiques et plus efficaces, par exemple par couplage \u00e0 des macromol\u00e9cules.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : de Duve C, de Barsy T, Poole B, Trouet A, Tulkens P, Van Hoof F Lysosomotropic agents<\/i> (1974)
\nTrouet A, Deprez-de Campeneere D, Maldague P, Jadin JM, Van Hoof F The Concept of Lysosomotropic Chemotherapy: Applications to Neoplastic and Parasitic Diseases<\/i> (1977)
\nTrouet A Carriers for drugs<\/i> (1977)<\/span><\/p>\n

La \u00ab th\u00e9rapie lysosomotrope \u00bb imagin\u00e9e par Trouet et de Duve est essentiellement bas\u00e9e sur l\u2019id\u00e9e que l\u2019endocytose est plus \u00e9lev\u00e9e chez les cellules tumorales que chez les cellules dites normales. Vers le milieu des ann\u00e9es 1950, la croyance s\u2019est impos\u00e9e que les besoins en prot\u00e9ines des cellules tumorales d\u00e9passent leur capacit\u00e9 \u00e0 les synth\u00e9tiser ; pour compenser le d\u00e9ficit, les cellules tumorales \u00e0 croissance rapide sont des \u00ab pi\u00e8ges \u00e0 azote \u00bb qui captent, par pinocytose, des prot\u00e9ines dans le milieu extracellulaire et le plasma. Un certain nombre de r\u00e9sultats font \u00e9tat d\u2019un taux de captation des prot\u00e9ines par pinocytose \u00e9lev\u00e9 dans les cellules de tumeurs exp\u00e9rimentales ou humaines : leuc\u00e9mie, lymphome, r\u00e9ticulosarcome, h\u00e9patome, glioblastome ; je cite quelques articles sur le sujet :<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Cohen S, Beiser SM, Hsu KC Immunohistochemical study of the uptake of serum proteins by neoplastic liver cells<\/i> (1961)
\nGhose T, Nairn RC, Fothergill JE Uptake of proteins by malignant cells<\/i> (1962)
\nEasty GC, Yarnell MM, Andrews RD The uptake of proteins by normal and tumour cells in vitro<\/i> (1964)
\nIoverno L, Levis A, Palumbo A, Ghezzo F, Genetta C, Pegoraro L Phagocytic activity and cytochemical characterization of acute human myeloblastic leukemia cells<\/i> (1982)<\/span><\/p>\n

Voir aussi\u00a0: Anderson D, Bush H, Greene HS, Simbonis S Studies on the metabolism of plasma proteins in tumor-bearing rats. II. Labeling of intracellular particulates of tissues by radioactive albumin and globulin<\/i> (1956)
\nHenderson JF, LePage GA The Nutrition of Tumors: A Review<\/i> (1959)
\nLepage GA, Henderson JF Biochemistry of tumors<\/i> (1960)
\nBusch H, Fujiwara E, Firszt DC Studies on the metabolism of radioactive albumin in tumor-bearing rats<\/i> (1961)<\/span><\/p>\n

En th\u00e9orie, le ciblage d\u2019une substance chimioth\u00e9rapique n\u00e9cessite qu\u2019elle soit li\u00e9e \u00e0 un ligand reconnu par un r\u00e9cepteur sp\u00e9cifique des cellules tumorales. La mise au point pratique d\u2019une telle strat\u00e9gie repr\u00e9sente un travail de tr\u00e8s longue haleine. L\u2019approche choisie par Trouet, bas\u00e9e sur la diff\u00e9rence d\u2019activit\u00e9 endocytaire entre cellules normales et canc\u00e9reuses, vise \u00e0 court-circuiter ce laborieux processus. Elle est plus rapide, mais pr\u00e9sente le d\u00e9faut d\u2019\u00eatre quantitative et non qualitative comme dans le mod\u00e8le ligand-r\u00e9cepteur sp\u00e9cifique. Le vecteur macromol\u00e9culaire s\u00e9lectionn\u00e9 fut l\u2019ADN et l\u2019antin\u00e9oplasique, les anthracyclines daunomycine (daunorubicine) ou adriamycine (doxorubicine, un inhibiteur de la topo-isom\u00e9rase II). La daunomycine p\u00e9n\u00e8tre dans les cellules par diffusion. Son emploi est limit\u00e9 par sa toxicit\u00e9 : inject\u00e9e par voie intramusculaire elle provoque des n\u00e9croses musculaires, notamment du muscle cardiaque. La formation du complexe ADN-daunorubicine se fait par contact entre les deux ingr\u00e9dients dans des conditions d\u00e9finies ; la daunorubicine s\u2019intercale dans le petit sillon de l\u2019ADN. Un certain nombre de conditions doivent \u00eatre remplies : (i) le complexe doit \u00eatre stable dans le sang et les milieux intracellulaires ; (ii) le complexe doit p\u00e9n\u00e9trer dans les cellules par endocytose ou pinocytose ; on a pu le montrer sur des cellules L1210 en culture ; (iii) apr\u00e8s passage des endosomes aux lysosomes, l\u2019association vecteur – agent anti-tumoral doit \u00eatre dissociable, lib\u00e9rant ainsi le principe actif ; le vecteur ADN est dig\u00e9r\u00e9 par les DNAses lysosomiales ; (iv) apr\u00e8s hydrolyse du vecteur, l\u2019agent th\u00e9rapeutique lib\u00e9r\u00e9 doit \u00eatre r\u00e9sistant \u00e0 la digestion par le vaste \u00e9ventail des enzymes hydrolytiques des lysosomes.<\/p>\n

Dans l\u2019espace r\u00e9duit des lysosomes, les anthracyclines atteignent des concentrations \u00e9lev\u00e9es et fragilisent la membrane lysosomiale, ce qui entra\u00eene une lib\u00e9ration de cathepsines dans le cytoplasme. On contourne ainsi un obstacle majeur auquel se heurte la chimioth\u00e9rapie classique : en activant la mort cellulaire par rupture des lysosomes, on compense le blocage de la voie classique de l\u2019apoptose chez les cellules tumorales. Des essais th\u00e9rapeutiques furent entrepris, d\u2019abord sur des cellules L1210 en culture, puis sur la forme intrap\u00e9riton\u00e9ale de la leuc\u00e9mie L1210 chez la souris DBA\/2 (Dilute Brown Non-Agouti<\/i>) et enfin chez des patients. Apr\u00e8s des d\u00e9buts encourageants et quelques succ\u00e8s initiaux, les essais en clinique humaine durent \u00eatre abandonn\u00e9s. La liaison ADN-daunorubycine n\u2019est pas aussi stable dans le plasma sanguin qu\u2019on le croyait, ce qui explique peut-\u00eatre pourquoi des chercheurs du National Cancer Institute<\/i> (Bethesda<\/i>), int\u00e9ress\u00e9s par le ciblage (targeting<\/i>) de substances anti-tumorales, ne sont pas parvenus pas \u00e0 reproduire les r\u00e9sultats de Trouet et de Duve. D\u2019autre part, l\u2019injection d\u2019ADN a des patients n\u2019est pas sans soulever de multiples probl\u00e8mes, notamment sur le plan \u00e9thique. C\u2019est pourquoi la daunorubicine a \u00e9t\u00e9 ult\u00e9rieurement conjugu\u00e9e \u00e0 la s\u00e9rum albumine par une liaison amide entre le groupe amin\u00e9 de l\u2019anthracycline et un groupe carboxyle de la prot\u00e9ine. L\u2019intercalation d\u2019un espaceur de trois acides amin\u00e9s entre la prot\u00e9ine et la drogue augmente la sensibilit\u00e9 \u00e0 l\u2019hydrolyse dans les lysosomes.<\/p>\n

R\u00e9f\u00e9rences : Deprez-de Campeneere D, Trouet A DNA-anthracycline complexes. I. Toxicity in mice and chemotherapeutic activity against L1210 leukemia of daunorubicin-DNA and Adriamycin-DNA<\/i> (1965)
\nTrouet A, Deprez-De Campeneere D, de Duve C Chemotherapy through Lysosomes with a DNA-Daunorubycin Complex<\/i> (1972)
\nLangslet A, Oye I, Lie SO Decreased cardiac toxicity of Adriamycin and daunorubicin when bound to DNA<\/i> (1974)
\nCornu G, Michaux JL, Sokal G, Trouet A Daunorubicin-DNA : Further Clinical Trials in acute non-lymphoblastic leukemia <\/i>(1974)
\nTrouet A, de Duve C, De Smet-Malengreaux M, Atassi G Experimental leukemia chemotherapy with a \u00ab lysosomotropic \u00bb adriamycin-DNA complex<\/i> (1974)
\nTrouet A, Sokal G Clinical Studies with Daunorubicin-DNA Complexes: A Review<\/i> (1974)
\nLongueville J, Maisin H Combined Therapy with Adriamycin-DNA, Vincristine and Medoxy-Progesterone Acetate in Metastatic Breast Cancer<\/i> (1975)
\nMichaux JL, Cornu G, Sokal G, Trouet A Preliminary clinical trials with the adriamycin-DNA complex in human leukemias and non-Hodgkin lymphomas<\/i> (1975)
\nDeprez-De Campeneere D, Baurain R, Huybrechts M, Trouet A A Comparative study in mice of the toxicity, pharmacology, and therapeutic activity of daunorubicin-DNA and doxorubicin-DNA complexes<\/i> (1979)
\nTrouet A, Masquelier M, Baurain R, Deprez-De Campeneere D A covalent linkage between daunorubicin and proteins that is stable in serum and reversible by lysosomal hydrolases, as required for a lysosomotropic drug-carrier conjugate: in vitro and in vivo studies<\/i> (1982)<\/span><\/p>\n

Note. L\u2019implication des lysosomes dans une th\u00e9rapie anti-tumorale continue \u00e0 faire l\u2019objet de recherches. Je cite comme exemple les travaux de Teodora Krol et de Wojciech et Ewa Trybus (Jan Kochanowski University, Kielce<\/i>) :
\nTrybus W, Trybus E, Krol T Lysosomes as a Target of Anticancer Therapy<\/i> (2023)<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Lysosomes \u00ab It is obvious that no great advance can be made in the study of cell structure unless we succeed in separating the various cell constituents and obtain them in quantities sufficient to permit the application of the usual analytical methods. Albert Claude (1941) Glucose 6-phosphatase L\u2019insuline est une hormone secr\u00e9t\u00e9e par les cellules \u03b2 … Continue reading Chapitre 8<\/span> →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"class_list":["post-4073","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/4073","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=4073"}],"version-history":[{"count":14,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/4073\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":17764,"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/4073\/revisions\/17764"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/perso.uclouvain.be\/alain.amar-costesec\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4073"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}