M. Endosomes/Lysosomes

Question 1

Définir la structure et la fonction des différents types d’endosomes et des lysosomes

Answer 1

SYSTÈME ENDOSOMAL (dégrade matériel, envoie aux lysosomes)

Vésicules
- Endosome précoce : matériel en provenance de la membrane plasmique
- Endosome tardif : pH 6, présence d’hydrolases acides en provenance de Golgi (dégradation)
- Endosome de recyclage : protéines retournant à la membrane plasmique

Processus
- Endocytose
- Autophagie
- Transport vésiculaire
- Exocytose (endosomes/lysosomes)

LYSOSOMES
- vésicules acides qui dégradent molécules
- contiennent hydrolases (protéases, phosphatases…)
- membrane contient protéines hautement glycosylées (glycosylation prévient dégradation par lysosomes)
- rupture membrane = mort cellulaire

Question 2

Décrire la relation entre les différents types d’endosomes et les lysosomes

Answer 2

• forment système complexe de vésicules dont structure et fonction sont reliées
• ajout/retrait composantes fonctionnelles + fusion lysosomes primaires = maturation des vésicules

Question 3

Expliquer le mécanisme de formation de nouveaux lysosomes/endosomes (incluant l’import de nouvelles protéines fonctionnelles)

Answer 3

• synthèse de nouveaux lysosomes est régulé au niveau transcriptionnel par facteur de transcription (TFEB) activé en besoin de dégradation accru
  o manque éléments nutritifs (car autophagie)
  o inhibition de la fonction des lysosomes
• protéines fonctionnelles des lysosomes (hydrolases, protéines membranaires) sont synthétisées dans RE puis envoyées aux lysosomes à partir du trans-Golgi (RE → Golgi → lysosomes)

Question 4

Nommer les deux mécanismes généraux permettant la livraison de matériel à dégrader aux lysosomes

Answer 4

Tri des protéines lysosomales : protéines membranaires destinées aux lysosomes ont une séquence spécifique de leur côté cytosolique

• Mannose-6-phosphate = signal
  o dans Golgi : ajoute mannose-6-phosphate sur partie glycosylée
  o c’est signal qui dit qu’elle est destinée aux lysosomes
• Récepteur du Mannose-6-phosphate
  o reconnaît M6P dans trans-golgi → permet transport hydrolases vers endosomes tardifs (clathrine)
  o dissociation du récepteur des protéines avec M6P dans endosomes :
   M6PR se lie au M6P à pH 6,5-6,7 (neutre = reconnaît) et se dissocie à pH plus acide (acide = dissocie)
  o hydrolases ensuite clivées pour être activées (pour activer au bon endroit)
  o partie du récepteur se retrouve à la surface de la cellule où il peut récupérer enzymes lysosomales échappées
  o M6PR doit être recyclé vers Golgi (rétrograde avec rétromère)

Rétromère → retourne certains récepteurs (M6P) au Golgi, structure différente de COPI, COPII et clathrine
 
Source de matériel à digérer dans les lysosomes
- Matériel extracellulaire endocyté
o récepteurs endocytés suite à leur activation
o endocytosee par l’intermédiaire d’un récepteur (ex. : LDL)

• Matériel intracellulaire livré aux lysosomes par autophagie
  o microautophagie
  o macroautophagie
  o autophagie médiée par des chaperonnnes (CMA)

Question 5

Définir les différents types d’endocytose

Answer 5

• Phagocytose
  o cellules spécialisées (macrophage)
  o grosses vésicules
• Pinocytose
  o endocytose non-spécifique/non-sélective du milieu extracellulaire
• Endocytose dépendant d’un récepteur
  o endocytose de molécules spécifiques (à moment particulier)
  o requiers la présence d’un récepteur pour ces molécules

Question 6

Expliquer le mécanisme d’endocytose par l’intermédiaire d’un récepteur, ainsi que le mécanisme de tri du cargo endocyté et de son récepteur

Answer 6

Voir p. 18

Question 7

Expliquer les rôles de l’autophagie

Answer 7

Mécanisme catabolique qui permet dégradation/recyclage des composantes intracellulaires
- organites endommagés
- protéines à longue durée de vie
- molécules et organites inutiles (différentiation cellulaire)
- recyclage de nutriments
- métabolisme des lipides
- rôle dans réponse immunitaire → reconnaissance et dégradation de pathogène intracellulaire

Question 8

Définir les différents types d’autophagie

Answer 8

• Microautophagie
  o la moins connue
  o genre d’endocytose à partir de la membrane du lysosome
• Chaperonne (CMA)
  o dégrade spécifiquement certaines protéines à longue durée de vie
  o présence d’une séquence de dégradation spécifique (KFERQ)
   séquence reconnue par chaperonne → livre protéine à être dégradée par pore protéique à surface du lysosome
• Macroautophagie
  o la plus étudiée
  o activée par manque d’éléments nutritifs (généralement a.a.)
  o dégrade composantes cellulaires endommagées/inutiles

Question 9

Expliquer le rôle et la régulation des deux types de macroautophagie

Answer 9

a. Autophagie induite par manque de nutriments (starvation-induced – SI)
i. incorporation de matériel cytoplasmique de façon non-sélective
ii. permet maintenir viabilité quand nutriments présents en quantités limitées
iii. nécessaire survie → naissance
iv. impliqué dans cancer

b. Autophagie sélective
i. sélection de cargo spécifique
ii. dégradation composantes cellulaires endommagées/inutiles
iii. cargo ubiquitiné et reconnu par molécules adaptatrices
iv. mol. adaptatrices recrutent machinerie autophagique
v. impliqué dans maladies neurodégénératives

• matériel (à être dégradé) emballé dans un autophagosome
  o vésicule à double membrane
  o fusionne ensuite avec lysosome
• formation de l’autophagosome dépend de 3 complexes
  o kinase d’initiation → active
  o complexe PI3K → phosphoryle membrane
  o complexe ATG5 → formation

Question 10

Définir l’exocytose lysosomale et ses rôles

Answer 10

Exocytose du contenu d’un lysosome ou d’une vésicule apparentée

Rôles :
- Sécrétion
o réponse immunitaire (éosinophiles, lymphocytes T cytotoxiques)
o dégradation des os (régulation du calcium)
o fertilisation (spermatozoïde)

• Remodelage des membranes
  o réparation de la membrane plasmique
  o phagocytose (macrophages)
  o croissance neuritique (neurones)