ENDOCYTOSE: TYPES ET LEURS CARACTÉRISTIQUES, FONCTIONS, EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

L' endocytose comprend des processus qui permettent l'entrée efficace de divers matériaux dans la cellule la structure de la membrane cellulaire est un contrôle assez strict, à la fois d'entrée et de sortie, une variété de matériaux extracellulaires et cytoplasmiques, y compris des matériaux. Parallèlement à d'autres processus tels que la simple diffusion et l'osmose, la cellule intègre le matériel nécessaire au bon fonctionnement de la cellule.

Lorsque le processus d'endocytose se produit, des molécules de grande taille moléculaire, des particules et même des mélanges en solution pénètrent. Cela se produit à partir d'invaginations ou de sacs qui prennent naissance dans la membrane et pénètrent dans le cytoplasme sous la forme de vésicules où ils seront traités par l'appareil digestif cellulaire.

Source: Mariana Ruiz Villarreal travail dérivé: Gregor_0492

Le processus d'endocytose (matériel entrant dans la cellule) ainsi que l'exocytose (matériel sortant de la cellule) sont exclusifs dans les organismes eucaryotes.

La cellule eucaryote a de grands besoins énergétiques, car elle est plus grande (en moyenne 1000 fois plus grande) que tout organisme procaryote. C'est pour cette raison que la cellule eucaryote a besoin de mécanismes qui permettent l'entrée de matériaux afin qu'une grande variété de réactions biosynthétiques se produise en elle.

Types et leurs caractéristiques

Grâce au processus d'endocytose, la cellule maintient un échange efficace avec l'environnement extérieur.

Au cours de ce mécanisme cellulaire, des matériaux assez divers peuvent pénétrer dans la cellule; ainsi, le processus d'endocytose peut varier en fonction de la nature du matériau qui est englouti par la cellule et s'il y a des médiateurs dans le processus.

Les processus dans lesquels la cellule de la membrane plasmique englobe de grosses particules sont appelés phagocytose. De même, la cellule peut également englober des molécules et d'autres substances dissoutes, appelant ce type d'endocytose «pinocytose».

En plus de ces processus, le matériau qui pénètre dans la cellule peut être préalablement sélectionné dans des régions spécialisées de la membrane plasmique. Dans ce cas, l'endocytose est médiée par des récepteurs et le matériel qui pénètre dans la cellule est couplé à ces récepteurs pour être transféré à l'intérieur de la cellule dans des vésicules spéciales.

Toutes les cellules eucaryotes absorbent les liquides et les solutés par pinocytose, cependant, seules quelques cellules spécialisées réalisent le processus de phagocytose, comme nous le verrons plus tard.

-Phagocytose

Phagocytose

La phagocytose est une forme spécialisée d'endocytose. Dans cette opportunité, de grosses particules ou molécules, qui comprennent des déchets, des micro-organismes et d'autres cellules, sont ingérées par invagination de la membrane cellulaire. En raison de la nature de ce processus, il est suggéré comme l'action cellulaire de «manger».

Comment se produit la phagocytose?

Les particules reconnues comme «consommées» se lient à des récepteurs (spécialisés) qui les reconnaissent à la surface cellulaire. Ces récepteurs reconnaissent principalement les résidus N-acétylglucosamide, le mannose, en plus de nombreuses autres protéines, qui déclenchent l'extension des pseudopodes qui entourent la particule et l'engloutissent.

Le mouvement de ces pseudopodes est principalement déterminé par l'action des filaments d'actine et de myosine sur la surface cellulaire.

Une fois capturés dans la membrane cellulaire, ils pénètrent dans le cytosol sous forme de grandes vésicules appelées phagosomes. Ceux-ci se lieront à un lysosome (un organite cellulaire qui contient une grande variété d'enzymes digestives) pour former une vacuole pour le traitement, la décomposition et la dégradation du matériel appelé phagolysosome.

Les phagolysosomes peuvent être assez grands et hétérogènes puisque leur taille et leur forme sont déterminées par la quantité de matière digérée.

Au sein de cette vacuole digestive, l'activité enzymatique génère une grande quantité de produits essentiels qui seront disponibles pour être utilisés comme source d'énergie par la cellule.

-Pinocytose

Nutrition des protozoaires. Pinocytose. Image par: Jacek FH (dérivé de Mariana Ruiz Villarreal). Tiré et édité de

Contrairement au processus expliqué ci-dessus, la pinocytose est un processus dans lequel de petites particules sont ingérées en continu, qui dans la plupart des cas sont sous forme soluble. Ici, la cellule engloutit de petites quantités de matière avec la formation de vésicules membranaires qui sont libérées dans le cytoplasme.

Le processus de pinocytose est essentiellement considéré comme l'action cellulaire de «boire», car la plupart du matériel qui pénètre dans la cellule est liquide.

Comment se produit la pinocytose?

La pinocytose peut survenir de deux manières; de manière «fluide ou simple» ou de manière «absorbante».

Les deux types de pinocytose varient en fonction de la façon dont les substances en solution ou les petites particules sont internalisées. Dans la pinocytose fluide, les substances en solution pénètrent dans la cellule en fonction d'un gradient de concentration avec le milieu extracellulaire, et cela dépend à son tour de la vitesse à laquelle les vésicules pinocytaires se forment dans la membrane cellulaire.

La pinocytose absorbante est un processus plus efficace, le taux d'entrée des solutés dans le cytoplasme est 100 à 1000 fois plus élevé que lorsqu'il est réalisé par pinocytose fluide, constituant un processus spécial d'endocytose médiée par les récepteurs.

-L'endocytose médiée par le récepteur

L'endocytose médiée par les récepteurs est un processus de pinocytose spécialisé et le mieux étudié des processus d'endocytose cellulaire. À ce stade, les substances qui pénètrent dans le cytosol pénètrent dans le cytosol d'une manière choisie grâce à la participation de récepteurs spécifiques qui se trouvent en plus grande concentration dans de petits secteurs de la membrane plasmique.

Souvent, les molécules s'associent à l'avance avec des récepteurs trouvés dans les circonvolutions de la surface cellulaire appelées «dépressions recouvertes de clathrine». Ces dépressions contiennent dans certains cas plus de 20 récepteurs, chacun spécifique pour une macromolécule particulière.

Les vésicules formées dans ces régions spécialisées de la membrane seront recouvertes par la protéine de clathrine et comprendront une fois la vésicule libérée dans le cytoplasme les récepteurs membranaires (divers types d'entre eux), et internaliseront également de petites quantités de liquide extracellulaire.

En revanche, dans la pinocytose fluide, le matériau qui pénètre dans la cellule n'est pas sélectionné et les vésicules formées dans la membrane cellulaire ne présentent aucun revêtement de clathrine, mais plus fréquemment par des protéines telles que la cavéoline. Ce processus est également appelé endocytose indépendante de la clathrine.

Il existe également des vacuoles plus grosses qui pénètrent le matériau en solution dans la cellule dans un processus connu sous le nom de «macropinocytose». Pendant ce processus, il n'y a pas de sélectivité matérielle.

Caractéristiques

L'endocytose a une grande variété de fonctions au sein de la cellule, mais celles-ci varient s'il s'agit d'organismes unicellulaires ou multicellulaires ou du type d'exigences que la cellule a à un certain moment.

Fonctions de phagocytose

Le processus peut être considéré comme un processus d'alimentation primaire ou une méthode de défense et d'élimination des déchets. Chez les protozoaires et les organismes des métazoaires inférieurs (par exemple les amibes), la phagocytose est un mécanisme de capture des particules alimentaires, qu'il s'agisse de déchets, de bactéries ou d'autres protozoaires.

Ces organismes détectent le matériau à ingérer via les récepteurs membranaires et l'englobent avec des projections membranaires, formant une grande vésicule qui sera traitée à l'intérieur de l'organisme.

En revanche, dans la plupart des organismes, la phagocytose remplit des fonctions autres que la nutrition cellulaire. Dans ce cas, la phagocytose est utilisée par des cellules spécialisées appelées phagocytes «professionnels», qui éliminent à la fois les déchets et les agents envahissants du corps comme mécanisme de défense.

Fonctions de la pinocytose

La fonction de la pinocytose est essentiellement d'inclure du matériel en solution dans la cellule. Les solutés et métabolites absorbés sont destinés au métabolisme cellulaire et sont également utilisés dans la synthèse de plusieurs protéines d'un grand intérêt pour le fonctionnement de l'organisme.

D'autre part, le matériau entrant peut être sélectionné pour fournir de l'énergie de première main pour le métabolisme cellulaire.

Exemples

L'endocytose se produit à différentes échelles au sein des organismes eucaryotes. Nous citerons ici quelques exemples remarquables:

Phagocytose

Chez les mammifères ainsi que chez d'autres vertébrés, il existe plusieurs classes de cellules qui font partie du tissu sanguin, appelées globules blancs. Ces cellules agissent comme des phagocytes professionnels, ce qui signifie qu'elles sont des cellules spécialisées dans l'ingestion de matériel.

Les macrophages, les lymphocytes et les neutrophiles (leucocytes) sont responsables de l'élimination et de l'ingestion des microorganismes infectieux du corps.

Les phagocytes dans le sang fonctionnent généralement mieux lorsqu'ils peuvent piéger l'agent pathogène sur une surface, telle que la paroi d'un vaisseau sanguin ou un caillot de fibrine.

Ces cellules participent à des fonctions immunitaires spécifiques et non spécifiques, il existe même des phagocytes spécialisés dans la présentation d'antigènes pour déclencher la réponse immunitaire

De plus, les macrophages sont "principalement" responsables de l'engloutissement et de l'élimination d'environ 10 ¹¹ globules rouges du sang, ainsi que d'autres cellules anciennes et déchets, pour maintenir un processus de renouvellement cellulaire continu. Avec les lymphocytes, ils agissent dans la destruction de la plupart des agents pathogènes dans le corps.

Pinocytose

Le processus de pinocytose est généralement assez efficace pour incorporer du matériel extracellulaire. Dans la pinocytose absorbante, les récepteurs situés sur les vésicules des fosses membranaires recouvertes de clathrine peuvent reconnaître des facteurs de croissance, diverses hormones, des protéines porteuses, ainsi que des lipoprotéines et d'autres protéines.

Un exemple classique de ce processus est la capture du cholestérol des récepteurs sur la membrane. Le cholestérol est transporté dans la circulation sanguine sous forme de lipoprotéines, les plus couramment mobilisées étant les LDC ou les lipoprotéines de basse densité.

Cependant, une grande variété de métabolites tels que la vitamine B12 et même le fer sont également capturés dans le processus, des matériaux que la cellule ne peut pas internaliser par des processus de transport actifs. Tous deux déterminant les métabolites dans la synthèse de l'hémoglobine, une protéine spécialisée dans le transport de l'oxygène dans le sang.

D'autre part, le matériau est également intégré efficacement dans la cellule, par pinocytose fluide. Dans les cellules endothéliales des vaisseaux sanguins, les vésicules transportent une grande quantité de solutés et de fluides de la circulation sanguine vers l'espace intracellulaire.

L'endocytose, "un processus à grande échelle"

L'endocytose est un processus très courant dans les cellules eucaryotes, dans lequel le matériel est intégré à la fois en solution et sous forme de macromolécules et même de cellules entières et de micro-organismes.

Dans le cas de l'endocytose médiée par les récepteurs, les dépressions recouvertes de clathrine occupent environ 2% de la surface totale de la membrane cellulaire. Chacune de ces dépressions a une demi-vie de deux minutes, ce qui provoque l'internalisation de la membrane cellulaire entière en une période comprise entre 1 et 2 heures.

Cela signifie que 3 à 5% de la membrane est internalisée chaque minute en moyenne, ce qui nous donne une idée de l'ampleur du processus et du renouvellement continu que subit la membrane cellulaire.

Les macrophages présents dans les tissus sanguins, par exemple, «engloutissent» jusqu'à 35% de leur volume cytoplasmique en environ une heure, 3% de la membrane plasmique toutes les minutes et 100% en environ une demi-heure.

Inconvénient de l'endocytose

Bien qu'il s'agisse d'un processus essentiel pour la nutrition cellulaire, l'absorption des déchets et la capture de micro-organismes externes, au cours de processus tels que l'endocytose médiée par les récepteurs, de nombreux virus et agents pathogènes pénètrent dans la cellule. La grippe et le VIH suivent cette voie comme moyen direct d'entrer dans la cellule.

Que se passe-t-il après l'endocytose?

Les vésicules libérées dans le cytoplasme et le matériel qu'elles englobent sont traités par les lysosomes. Dans les lysosomes, il existe une puissante batterie enzymatique où les substances présentes dans les vésicules sont dégradées en produits utilisables par le métabolisme cellulaire.

Cependant, dans le processus de dégradation, divers composants de la membrane plasmique sont récupérés. Les récepteurs spécifiques des dépressions enrobées de clathrine et d'autres matériaux tels que diverses protéines membranaires, sont envoyés vers l'appareil de Golgi ou à la surface cellulaire pour y être réintégrés dans des vésicules de recyclage.

Ce processus de recyclage est très pratique et se produit à la même vitesse que les vésicules se forment, puisque la membrane cellulaire ne synthétise que 5% de sa surface toutes les heures.

Références

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