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5.4 : Transport en vrac

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    Compétences à développer

    • Décrire l'endocytose, y compris la phagocytose, la pinocytose et l'endocytose médiée par des récepteurs
    • Comprendre le processus d'exocytose

    En plus de déplacer de petits ions et molécules à travers la membrane, les cellules doivent également éliminer et absorber des molécules et des particules plus grosses (voir le tableau\(\PageIndex{1}\) pour des exemples). Certaines cellules sont même capables d'engloutir des microorganismes unicellulaires entiers. Vous avez peut-être correctement émis l'hypothèse que l'absorption et la libération de grosses particules par la cellule nécessitent de l'énergie. Une grosse particule ne peut toutefois pas traverser la membrane, même avec de l'énergie fournie par la cellule.

    Endocytose

    L'endocytose est un type de transport actif qui déplace des particules, telles que de grosses molécules, des parties de cellules et même des cellules entières, dans une cellule. Il existe différentes variantes de l'endocytose, mais elles ont toutes une caractéristique commune : la membrane plasmique de la cellule s'invagine, formant une poche autour de la particule cible. La poche se pince, ce qui fait que la particule est contenue dans une vésicule intracellulaire nouvellement créée formée à partir de la membrane plasmique.

    Phagocytose

    La phagocytose (la condition de « manger des cellules ») est le processus par lequel de grosses particules, telles que des cellules ou des particules relativement grosses, sont absorbées par une cellule. Par exemple, lorsque des microorganismes envahissent le corps humain, un type de globule blanc appelé neutrophile élimine les envahisseurs par ce processus, entourant et engloutissant le microorganisme, qui est ensuite détruit par le neutrophile (Figure\(\PageIndex{1}\)).

    Cette illustration montre une membrane plasmique formant une poche autour d'une particule dans le liquide extracellulaire. La membrane engloutit ensuite la particule, qui est piégée dans une vacuole.
    Figure\(\PageIndex{1}\) : Lors de la phagocytose, la membrane cellulaire entoure la particule et l'engloutit. (crédit : Mariana Ruiz Villareal)

    En vue de la phagocytose, une partie de la surface de la membrane plasmique tournée vers l'intérieur est recouverte d'une protéine appelée clathrine, qui stabilise cette section de la membrane. La partie revêtue de la membrane s'étend alors à partir du corps de la cellule et entoure la particule, pour finalement l'enfermer. Une fois que la vésicule contenant la particule est enfermée dans la cellule, la clathrine se détache de la membrane et la vésicule fusionne avec un lysosome pour dégrader le matériau dans le compartiment nouvellement formé (endosome). Lorsque les nutriments accessibles issus de la dégradation du contenu vésiculaire ont été extraits, l'endosome nouvellement formé fusionne avec la membrane plasmique et libère son contenu dans le liquide extracellulaire. La membrane endosomale fait à nouveau partie de la membrane plasmique.

    Pinocytose

    Une variante de l'endocytose est appelée pinocytose. Cela signifie littéralement « consommation cellulaire » et a été nommé à une époque où l'on supposait que la cellule absorbait délibérément du liquide extracellulaire. En réalité, il s'agit d'un processus qui absorbe des molécules, y compris de l'eau, dont la cellule a besoin dans le liquide extracellulaire. La pinocytose produit une vésicule beaucoup plus petite que la phagocytose, et la vésicule n'a pas besoin de fusionner avec un lysosome (Figure\(\PageIndex{2}\)).

    Cette illustration montre une membrane plasmique formant une poche autour du liquide dans le liquide extracellulaire. La membrane engloutit ensuite le fluide, qui est piégé dans une vacuole.
    Figure\(\PageIndex{2}\) : Lors de la pinocytose, la membrane cellulaire s'invagine, entoure un petit volume de liquide et se pince. (crédit : Mariana Ruiz Villareal)

    Une variante de la pinocytose est appelée potocytose. Ce processus utilise une protéine d'enrobage, appelée cavéoline, située sur le côté cytoplasmique de la membrane plasmique, qui remplit une fonction similaire à celle de la clathrine. Les cavités de la membrane plasmique qui forment les vacuoles possèdent des récepteurs membranaires et des radeaux lipidiques en plus de la cavéoline. Les vacuoles ou vésicules formées dans les cavéoles (cavéoles singulières) sont plus petites que celles qui se forment lors de la pinocytose. La potocytose est utilisée pour introduire de petites molécules dans la cellule et pour les transporter à travers la cellule en vue de leur libération de l'autre côté de la cellule, un processus appelé transcytose.

    Endocytose médiée par des récepteurs

    Une variation ciblée de l'endocytose fait appel à des protéines réceptrices de la membrane plasmique qui ont une affinité de liaison spécifique pour certaines substances (Figure\(\PageIndex{3}\)).

    Cette illustration montre une partie de la membrane plasmique recouverte de clathrine du côté cytoplasmique et dotée de récepteurs du côté extracellulaire. Les récepteurs se lient à une substance, puis se pincent pour former une vésicule.
    Figure\(\PageIndex{3}\) : Dans l'endocytose médiée par des récepteurs, l'absorption de substances par la cellule est ciblée sur un seul type de substance qui se lie au récepteur sur la surface externe de la membrane cellulaire. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villareal)

    Dans l'endocytose médiée par des récepteurs, comme dans la phagocytose, la clathrine est fixée au côté cytoplasmique de la membrane plasmique. Si l'absorption d'un composé dépend de l'endocytose médiée par les récepteurs et que le processus est inefficace, le matériau ne sera pas éliminé des fluides tissulaires ou du sang. Au lieu de cela, il restera dans ces liquides et augmentera en concentration. Certaines maladies humaines sont causées par l'échec de l'endocytose médiée par les récepteurs. Par exemple, la forme de cholestérol appelée lipoprotéine de basse densité ou LDL (également appelée « mauvais » cholestérol) est éliminée du sang par endocytose médiée par des récepteurs. Dans l'hypercholestérolémie familiale, une maladie génétique humaine, les récepteurs LDL sont défectueux ou totalement absents. Les personnes atteintes de cette maladie ont des taux de cholestérol potentiellement mortels dans le sang, car leurs cellules ne peuvent pas éliminer les particules de LDL présentes dans leur sang.

    Bien que l'endocytose médiée par des récepteurs soit conçue pour introduire dans la cellule des substances spécifiques qui se trouvent normalement dans le liquide extracellulaire, d'autres substances peuvent pénétrer dans la cellule au même endroit. Les virus de la grippe, de la diphtérie et de la toxine cholérique ont tous des sites qui réagissent de manière croisée avec les sites de liaison normaux aux récepteurs et pénètrent dans les cellules.

    Lien vers l'apprentissage

    Vidéo\(\PageIndex{1}\) : Observez l'endocytose médiée par des récepteurs en action et cliquez sur différentes parties pour obtenir une animation ciblée.

    Exocytose

    Le processus inverse de déplacement de matière dans une cellule est le processus d'exocytose. L'exocytose est l'opposé des processus discutés ci-dessus en ce sens qu'elle a pour but d'expulser du matériel de la cellule vers le liquide extracellulaire. Les déchets sont enveloppés dans une membrane et fusionnent avec l'intérieur de la membrane plasmique. Cette fusion ouvre l'enveloppe membraneuse à l'extérieur de la cellule et les déchets sont expulsés dans l'espace extracellulaire (Figure\(\PageIndex{4}\)). D'autres exemples de cellules libérant des molécules par exocytose incluent la sécrétion de protéines de la matrice extracellulaire et la sécrétion de neurotransmetteurs dans la fente synaptique par les vésicules synaptiques.

    Cette illustration montre des vésicules fusionnant avec la membrane plasmique et libérant leur contenu dans le liquide extracellulaire.
    Figure\(\PageIndex{4}\) : Lors de l'exocytose, des vésicules contenant des substances fusionnent avec la membrane plasmique. Le contenu est ensuite libéré vers l'extérieur de la cellule. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villareal)
    Tableau\(\PageIndex{1}\) : Méthodes de transport, besoins énergétiques et types de matériaux transportés.
    Méthode de transport Actif/Passif Matériau transporté
    Diffusion Passif Matériau de faible poids moléculaire
    Osmose Passif Eau
    Transport/diffusion facilités Passif Sodium, potassium, calcium, glucose
    Transport actif principal Actif Sodium, potassium, calcium
    Transport actif secondaire Actif Acides aminés, lactose
    Phagocytose Actif Macromolécules de grande taille, cellules entières ou structures cellulaires
    Pinocytose et potocytose Actif Petites molécules (liquides/eau)
    Endocytose médiée par des récepteurs Actif De grandes quantités de macromolécules

    Résumé

    Les méthodes de transport actives nécessitent l'utilisation directe de l'ATP pour alimenter le transport. Les grosses particules, telles que les macromolécules, les parties de cellules ou les cellules entières, peuvent être englouties par d'autres cellules au cours d'un processus appelé phagocytose. Lors de la phagocytose, une partie de la membrane s'invagine et s'écoule autour de la particule, finissant par se pincer et laisser la particule entièrement enfermée par une enveloppe de membrane plasmique. Le contenu des vésicules est décomposé par la cellule, les particules étant utilisées comme nourriture ou expédiées. La pinocytose est un processus similaire à plus petite échelle. La membrane plasmique s'invagine et se pince, produisant une petite enveloppe de liquide provenant de l'extérieur de la cellule. La pinocytose importe les substances dont la cellule a besoin dans le liquide extracellulaire. La cellule expulse les déchets d'une manière similaire mais inverse : elle pousse une vacuole membraneuse vers la membrane plasmique, permettant à la vacuole de fusionner avec la membrane et de s'intégrer dans la structure de la membrane, libérant ainsi son contenu vers l'extérieur.

    Lexique

    caveline
    protéine qui recouvre le côté cytoplasmique de la membrane plasmique et participe au processus de mise à jour liquide par potocytose
    clathrine
    protéine qui recouvre la surface tournée vers l'intérieur de la membrane plasmique et contribue à la formation de structures spécialisées, telles que des fosses recouvertes, pour la phagocytose
    endocytose
    type de transport actif qui déplace des substances, y compris des fluides et des particules, dans une cellule
    exocytose
    procédé consistant à faire sortir un matériau en vrac d'une cellule
    pinocytose
    une variation de l'endocytose qui importe les macromolécules dont la cellule a besoin à partir du liquide extracellulaire
    potocytose
    variation de la pinocytose qui utilise une protéine d'enrobage différente (cavéoline) du côté cytoplasmique de la membrane plasmique
    endocytose médiée par des récepteurs
    variation de l'endocytose impliquant l'utilisation de protéines de liaison spécifiques dans la membrane plasmique pour des molécules ou des particules spécifiques, et de fosses recouvertes de clathrine qui deviennent des vésicules recouvertes de clathrine