Lysosome

Définition

Un lysosome est un organite vésiculaire entouré d'une membrane, contenant des hydrolases impliquées dans les digestions intracellulaires. Il définit un organite renfermant des enzymes digestives.

Les lysosomes sont des organites relativement grandes, formées par l'appareil de Golgi qui contiennent des enzymes hydrolytiques et protéolytiques responsables de la dégradation du matériel intracellulaire (dégradation intracellulaire) d'origine externe (hétérophagie) ou interne (autophagie) qui leur parvient.

La cellule animale contient des lysosomes :

Les lysosomes sont représentés en 12 dans le schéma-diagramme d'une cellule animale typique.

Explications

Les lysosomes sont responsables de la digestion cellulaire. Ce sont des structures sphériques entourées d'une membrane simple. Ce sont des sacs d'enzymes qui, s'ils étaient libérés, détruisent la cellule entière. Cela implique que la membrane lysosomale doit être protégée de ces enzymes. La taille d'un lysosome varie entre 0,1 et 1,2 µm.

Les lysosomes ont été découverts par le biochimiste belge Christian de Duve en 1974. Au début, on pensait que les lysosomes seraient les mêmes dans toutes les cellules, mais on a découvert que leurs dimensions et leur contenu étaient très variables. Ils se trouvent dans toutes les cellules animales.

Chez les eucaryotes, un lysosome a un contenu avec un pH égal à 5 et contient des enzymes protéolytiques. Ces enzymes sont inefficaces au pH intracellulaire (égal à 7) ce qui évite l'autolyse de la cellule en cas de déversement du lysosome dans le cytosol.

Enzymes lysosomales

Le pH à l'intérieur des lysosomes est de 4,8 (beaucoup plus faible que celui du cytosol, qui est neutre) car les enzymes protéolytiques fonctionnent mieux avec un pH acide. La membrane des lysosomes stabilise le pH en pompant des ions H⁺ du cytosol, protège également le cytosol et le reste de la cellule des enzymes digestives présentes dans le lysosome.

Les enzymes lysosomales sont capables de digérer les bactéries et autres substances qui pénètrent dans la cellule par phagocytose ou par d'autres processus d'endocytose.

Les lysosomes utilisent leurs enzymes pour recycler les différents organites de la cellule, les englobant, les digérant et libérant leurs résidus dans le cytosol. De cette manière, les organites de la cellule sont continuellement reconstitués par le processus de digestion des organites appelé autophagie. Par exemple, les cellules du foie sont reconstituées complètement une fois toutes les deux semaines.

Les enzymes les plus importantes du lysosome sont :

• Les lipases, qui digèrent les lipides;
• Les glucosidases, qui digèrent les glucides;
• Les protéases, qui digèrent les protéines;
• Les nucléases, qui digèrent les acides nucléiques.

Certaines des enzymes lysosomales, en particulier les cathepsines, doivent avoir au moins un, et parfois plusieurs, groupes -SH libres de résidus cystéine pour une pleine activité. De telles enzymes sont appelées enzymes sulphydryle ou -SH. Si les groupes -SH sont oxydés en disulfures, -S-S-, ou associés à un agent alkylant tel que l'iodoacétamide, ICH₂CONH₂ + E−SH → E-SCH₂CONH₂ + HI, l'activité enzymatique est détruite. Ces enzymes sont également très sensibles aux ions métalliques, tels que Cu²⁺ et Hg²⁺, qui se combinent avec les groupes -SH.

Formation de lysosomes primaires

Les lysosomes primaires sont des organites dérivés du système endomembranaire. Chaque lysosome primaire est une vésicule provenant de l'appareil de Golgi, avec une teneur en enzymes hydrolytiques (hydrolases). Les hydrolases sont synthétisées dans le réticulum endoplasmique rugueux et voyagent vers l'appareil de Golgi par transport vésiculaire.

Ils y subissent une glycosylation terminale (processus chimique dans lequel un glucide est ajouté à une autre molécule) à partir de laquelle ils résultent en des chaînes glucidiques riches en mannose-6-phosphate (mannose-6-P). Le mannose-6-P est le marqueur moléculaire qui dirige les enzymes vers la voie des lysosomes.

Une maladie a été étudiée dans laquelle les hydrolases ne portent pas leur marqueur; les membranes de l'appareil de Golgi ne les reconnaissent pas comme telles et les emballent dans des vésicules de sécrétion pour être exocytées, de sorte que ceux qui souffrent de cette maladie accumulent des hydrolases dans le milieu extracellulaire, alors que leurs cellules en sont dépourvues.

Lysosomes secondaires et digestion cellulaire

Les lysosomes secondaires contiennent diverses enzymes hydrolytiques capables de dégrader presque toutes les molécules organiques. Ces hydrolases sont mises en contact avec leurs substrats lorsque les lysosomes primaires fusionnent avec d'autres vésicules et que le produit de fusion est un lysosome secondaire. Par conséquent, la digestion des molécules organiques a lieu dans les lysosomes secondaires, car ils contiennent à la fois des substrats et des enzymes capables de les dégrader.

Il existe plusieurs formes de lysosomes secondaires, en fonction de l'origine de la vésicule qui fusionne avec le lysosome primaire :

• les phagolysosomes : proviennent de la fusion du lysosome primaire avec une vésicule de phagocytose, appelée phagosome. Ils se retrouvent, par exemple, dans les globules blancs, capables de phagocyter des particules étrangères qui sont ensuite digérées par ces cellules.
• les autophagolysosomes : produits de la fusion entre un lysosome primaire et une vacuole ou vésicule autophagique (autophage) ou autophagosome. Certains organites cytoplasmiques sont engloutis dans des vésicules, dont les membranes proviennent des citernes du réticulum endoplasmique, pour être recyclées lorsque ces vésicules autophages se rejoignent avec les lysosomes primaires.

Ce qui reste du lysosome secondaire après absorption est un corps résiduel. Les corps résiduels contiennent des déchets non digestibles qui, dans certains cas, sont exogènes et dans d'autres non, s'accumulent dans le cytosol à mesure que la cellule vieillit. Un exemple de corps résiduels sont les granules de lipofuscine observés dans les cellules à longue durée de vie, telles que les neurones.

Maladies lysosomales

Ce sont des maladies provoquées par le dysfonctionnement de certaines enzymes lysosomales ou par la libération incontrôlée desdites enzymes dans le cytosol, qui produit la lyse de la cellule.

Dans certains cas, la libération d'enzymes joue un rôle physiologique, permettant la réabsorption de structures qui ne sont plus utiles, par exemple la queue des têtards lors de la métamorphose.

Les lysosomes sont des organites à membrane contenant au moins 40 enzymes digestives différentes, qui catalysent la dégradation des acides nucléiques, des protéines, des polysaccharides et des lipides. Un certain nombre de syndromes chez l'homme sont causés par des mutations dans les gènes qui codent pour les enzymes lysosomales. Ces syndromes, appelés maladies de stockage lysosomal, sont généralement causés par des mutations récessives. Le syndrome le plus connu de ce type est le syndrome de Tay-Sachs causé par l'homozygotie due à une rare mutation récessive d'un gène sur le chromosome 15 en position 15q23-q24.

En rapport avec "lysosome"

• autophagosome

  

  Un autophagosome est une structure sphérique à double membrane, une vacuole.

• endolysosome

  

  Un endolysosome qualifie un organite cytoplasmique résultant de la fusion entre un lysosome et une vésicule d'endocytose, un endosome.

• lysotypage

  

  Le lysotypage est, pour les bactériophages, ou phages unicellulaires, la détermination des virus qui infectent les espèces de bactéries.

• lysozyme

  

  Un lysozyme est une enzyme capable d'hydrolyser la paroi cellulaire d'une bactérie.