Autophagosome

Définition

Un autophagosome est une structure sphérique à double membrane, une vacuole. Après leur formation, les autophagosomes cèdent ces composants cytoplasmiques aux lysosomes. La membrane externe d'un autophagosome fusionne avec un lysosome pour former un autolysosome. Les hydrolases du lysosome dégradent l'autophagossome contenu transféré et sa membrane interne.

La formation d'un autophagosome :

Schéma de formation d'un autophagosome et d'un autolysosome.

Explications

Cette vacuole autophagique est une structure clé de la macroautophagie, le système de dégradation intracellulaire du contenu du propre cytoplasme de la cellule (par exemple, protéines intracellulaires anormales, organites endommagés ou en excès) et envahissant également les micro-organismes.

Les cellules eucaryotes utilisent l'autophagie pour dégrader les organites et les protéines endommagés ou obsolètes. Au coeur de ce processus se trouve la formation d'autophagosomes, des vésicules à double membrane responsables de la fourniture de matériel cytoplasmique aux lysosomes.

Au cours de la dernière décennie, de nombreux gènes liés à l'autophagie, ATG, ont été identifiés qui sont nécessaires aux fonctions autophagiques sélectives et/ou non sélectives. Dans tous les types d'autophagie, une machinerie moléculaire centrale a un rôle essentiel dans la formation de vésicules séquestrantes, l'autophagosome, qui est la caractéristique morphologique caractéristique de ce processus dynamique. Des composants supplémentaires permettent à l'autophagie de s'adapter aux besoins changeants de la cellule.

Formation et maturation

La formation des autophagosomes est régulée par des gènes qui sont conservés chez les êtres vivants, des levures aux eucaryotes supérieurs. La nomenclature de ces gènes, qui variait selon les publications, a été simplifiée ces dernières années. Les familles de gènes précédemment appelés APG, AUT, CVT, GSA, PAZ et PDD ont maintenant été unifiées en tant que famille ATG (gènes liés à AuTophaGy, gènes liés à l'autophagie).

⭐ Dans les neurones, les autophagosomes sont générés aux extrémités des neurites et mûrissent (s'acidifient) lorsqu'ils se déplacent vers le corps cellulaire le long de l'axone. Ce transport axonal est interrompu lorsque les niveaux de huntingtine ou de la protéine avec laquelle il interagit, HAP1, qui sont localisés avec des autophagosomes dans les neurones.

Le taux de formation et de maturation des autophagosomes et l'efficacité de la fusion autophagosome/lysosome diminuent avec l'âge, ce qui implique qu'il existe un lien direct entre l'autophagie efficace et la jeunesse cellulaire.

La maturation de l'autophagosome et la fusion finale avec le lysosome interviennent à proximité du centrosome et dépendent de plusieurs protéines membranaires lysosomales, telles que la petite GTPase Rab7 (Ras-related protein 7) et la transmembrane LAMP2 (lysosome-associated membrane protein 2).

Commentaires sur l'image

L'image schématique (ci-dessus) de la formation d'autophagosome par autophagie indique : (a) le matériel cytosolique est séquestré par un sac membranaire en expansion, le phagophore, (c) entraînant la formation d'une vésicule à double membrane, un autophagosome; (d) la membrane externe de l'autophagosome fusionne par la suite avec un lysosome, exposant la membrane unique interne de l'autophagosome aux hydrolases lysosomales; (d) le compartiment membranaire contenant la cargaison est ensuite lysé et le contenu est dégradé.

Caractéristiques

La taille des autophagosomes varie entre les mammifères et les levures. Les levures varient de 500 à 900 nm, tandis que les mammifères sont beaucoup plus gros, de 0,5 à 1,5 um. Dans certaines cellules, comme les cellules mères embryonnaires, embryonnaires fibroblastes et hépatocytes, autophagosomes sont visibles au microscope optique et avoir l'aspect des structures en forme d'anneau.

Les autophagosomes (les vésicules à double membrane caractéristiques contenant des composants cytoplasmiques) ont été observés par microscopie électronique dans les cellules de mammifères depuis les années 1950 et cette méthodologie reste l'un des moyens les plus concluants de confirmer la présence d'autophagosomes dans la cellule.

Mitophagie

La mitophagie est le mécanisme par lequel les mitochondries altérées ou superflues sont englouties dans les autophagosomes pour être ensuite dégradées en lysosomes. D'une part, il est impliqué dans le contrôle général de la qualité des mitochondries. D'autre part, la mitophagie en vrac peut conduire à l'élimination physiologique des mitochondries dans les érythrocytes lors de leur formation ainsi que dans les spermatozoïdes-ovocytes après la fécondation ou l'adaptation physiologique à l'hypoxie.

L'intérêt pour la mitophagie a augmenté au cours des dernières années, principalement en raison de la prise de conscience croissante que des mutations dans les protéines clés de la mitophagie, comme PINK1 ou Parkin, interviennent dans plusieurs formes de maladies de Parkinson et d'Alzheimer.

Bien que des progrès aient été réalisés dans ce domaine, l'étude de la mitophagie physiologique et de sa transition vers un processus pathologique nécessite des investigations supplémentaires. L'avènement d'acteurs pertinents de la mitophagie autres que PINK1 et Parkin (tels que BNIP3, FUNDC1 et dernièrement SMURF1) souligne l'attention portée à la complexité de la voie et à tout ce qu'il reste à découvrir à ce sujet.

Comprendre les voies de la mitophagie sous tous ses aspects pourrait non seulement conduire à une meilleure compréhension du processus physiologique d'élimination des mitochondries, mais peut également nous aider à mieux comprendre la pathogenèse des maladies causées par un dysfonctionnement de la machinerie de la mitophagie, comme les maladies de Parkinson et d'Alzheimer.

En rapport avec "autophagosome"

• mitophagie

  

  La mitophagie est un processus cellulaire qui élimine sélectivement les mitochondries vieillies et endommagées via la séquestration et l'engloutissement...

• autophagie

  

  L'autophagie, par opposition à l'hétérophagie, est une autodisgestion d'organites cellulaires par fusion avec les lysosomes pour former des autophagolysosomes...

• phagosome

  

  Un phagosome est une vacuole nutritive d'un phagocyte, aussi appelée vésicule phagocytaire.

• vacuole autophagique

  

  Une vacuole autophagique est un type de vacuole dont le rôle consiste à éliminer des constituants cellulaires superflus.