Processus d'exocytose, types, fonctions et exemples

La exocytose C'est un processus par lequel la cellule expulse des matériaux à l'extérieur du cytoplasme à travers la membrane cellulaire. Il se produit à travers des vésicules qui se trouvent à l'intérieur cellulaire, appelées exosomes, qui fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu dans l'environnement externe. Le processus inverse est appelé endocytose.

Comme l'endocytose, c'est un processus exclusif de cellules eucaryotes. Les fonctions d'endocytose et d'exocytose doivent être dans un équilibre dynamique et précis afin que la membrane cellulaire maintient la taille et la composition qui le caractérisent.

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L'exocytose se produit dans la cellule en premier lieu pour éliminer les substances qui ne sont pas digestives par des machines digestives et qui l'ont entrée pendant le processus endocytaire. De plus, c'est un mécanisme utilisé pour libérer des hormones à différents niveaux de cellules.

L'exocytose peut également transporter des substances via une barrière cellulaire, ce qui implique le couplage des processus d'entrée et de sortie dans la cellule.

Une substance peut être capturée sur un côté de la paroi d'un vaisseau sanguin à travers le processus de pinocytose, se mobiliser à travers la cellule et être libérée de l'autre côté par exocytose.

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Quels sont les exosomes?

Les exosomes sont de petites vésicules membranaires d'origine variée sécrétées par la plupart des types de cellules, et on pense que les fonctions importantes des communications intercellulaires fonctionnent. Bien que les exosomes aient été décrits récemment, l'intérêt pour ces vésicules a considérablement augmenté ces dernières années.

Cette découverte a suscité un regain d'intérêt dans le domaine général des vésicules membranaires secrètes, impliquées dans la modulation des communications intercellulaires.

Initialement, les exosomes ont été considérés comme des organites cellulaires très spécifiques avec un matériau jeté par la cellule car ils avaient des composants moléculaires indésirables ou des "ordures métaboliques". Ils ont également été considérés comme un symbole de la mort cellulaire car ils ont transporté des substances déchet.

Cependant, après la constatation qu'ils contiennent des protéines, des lipides et des matières génétiques (en tant que molécules impliquées dans la régulation, y compris RNM et Microarn), il a été conclu qu'ils peuvent affecter les cellules de manière plus complexe.

Processus

De la même manière que l'endocytose, le processus de sécrétion de cellules nécessite de l'énergie sous forme d'ATP, car elle constitue un processus actif. L'appareil Golgi joue un rôle fondamental dans l'exocytose, car la membrane qui emballe les matériaux destinés à la sécrétion cellulaire est décomposé.

Les vésicules de transport intracellulaire proviennent de l'appareil de Golgi, se déplaçant avec son contenu à travers le cytoplasme, le long des microtubules cytoplasmiques, vers la membrane cellulaire, fusionnant et libérant son contenu au liquide extracellulaire.

L'endocytose et l'exocytose maintiennent un équilibre dans la cellule qui permet de préserver les dimensions et les propriétés de la membrane plasmique. Sinon, la membrane d'une cellule changerait ses dimensions lorsqu'elle a été étendue par l'ajout de la membrane des vésicules d'excrétion qui y sont ajoutées.

De cette façon, l'excès de membrane ajouté dans l'exocytose, est à nouveau intégré par endocytose, renvoyant cette membrane à travers les vésicules endocytaires à l'appareil de Golgi, où il est recyclé.

Exosomes non originaires de l'appareil de Golgi

Tout le matériel pour l'exocytose ne vient pas du réseau trans de l'appareil Golgi. Une partie de cela vient des premiers endosomes. Ce sont des organites cellulaires spécialisés dans la réception des vésicules formées pendant le processus d'endocytose.

À l'intérieur, après avoir été fusionné avec un endosome, une partie du contenu est réutilisée et transportée vers la membrane cellulaire au moyen de vésicules formées dans l'endosome lui-même.

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D'un autre côté, dans les terminaux pré-synaptiques, les neurotransmetteurs sont libérés dans des vésicules indépendantes pour accélérer la communication nerveuse. Ces derniers sont souvent des vésicules d'exocytose constitutives décrites plus tard.

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Le processus d'exocytose peut être constitutif ou intermittent, ce dernier est également connu sous le nom d'exocytose régulée. Les vésicules peuvent provenir de compartiments cellulaires tels que les endosomes primaires (qui reçoivent également des vésicules endocytaires) ou se produisent directement dans le domaine trans du Golgi Talk.

La reconnaissance des protéines vers un chemin d'exocytose ou une autre sera donnée par la détection des régions partagées entre les protéines.

Via une exocytose constitutive

Ce type d'exocytose se produit dans toutes les cellules et sans cesse. Ici, de nombreuses protéines solubles sont expulsées en continu vers l'exter cellulaire.

Cette voie d'exocytose n'est pas régulée par ce qui est toujours en cours. Dans les cellules calciformes de l'intestin et les fibroblastes de tissu conjonctif, par exemple, l'exocytose est constitutive, car elle se produit constamment. Les cellules calciformes libèrent constamment du mucus, tandis que les fibroblastes libèrent du collagène.

Dans de nombreuses cellules qui sont polarisées dans les tissus, la membrane est divisée en deux domaines différents (domaine apical et basolatéral), qui contiennent une série de protéines liées à leur différenciation fonctionnelle.

Dans ces cas, du réseau Golgi Trans, les protéines sont transportées sélectivement vers les différents domaines par voie constitutive.

Ceci est effectué par au moins deux types de vésicules sécrétoires constitutives qui sont directement dirigés vers le domaine apical ou basolatéral de ces cellules polarisées.

Chemin d'exocytose régulé

Ce processus est exclusif aux cellules spécialisées pour la sécrétion, dans lesquelles une série de protéines ou de produits glandulaires sont sélectionnés par le domaine trans de l'appareil Golgi et envoyés à des vésicules sécrétoires spéciales, où elles sont concentrées puis relâchées dans la matrice extracellulaire lorsqu'ils en reçoivent certains stimulus extracellulaire.

De nombreuses cellules endocrines qui stockent les hormones dans les vésicules sécrétoires, commencent l'exocytose qu'après avoir reconnu un signal de cellulaire à l'extérieur, étant un processus intermittent.

La fusion des vésicules à la membrane cellulaire est un processus courant dans divers types de cellules (des neurones aux cellules endocriniennes).

Protéines impliquées dans le processus d'exocytose régulé

Deux familles de protéines sont impliquées dans le processus d'exocytose:

• Le Rab, qui s'occupe de l'ancrage de la vésicule biliaire à la membrane et donne une spécificité au transport vésiculaire. Ils sont généralement associés à GTP sous leur forme active.
• D'un autre côté, les protéines de caisse claire sont confrontées à la fusion entre les membranes. Une augmentation de la concentration en calcium (Ca2 +) à l'intérieur de la cellule, fonctionne comme un signe dans le processus.

La protéine RAB reconnaît l'augmentation du Ca2 intracellulaire et commence l'ancrage de la vésicule biliaire à la membrane. La zone de la vésicule biliaire qui a fusionné ouvre et libère son contenu dans l'espace extracellulaire, tandis que la vésicule biliaire fusionne avec la membrane cellulaire.

Exocytose "baisers et courses"?

Dans ce cas, la vésicule biliaire qui se prépare à fusionner avec la membrane ne le fait pas complètement, mais elle forme temporairement une petite ouverture dans la membrane. C'est à ce moment que l'intérieur de la vésicule biliaire entre en contact avec l'extérieur de la cellule en libérant son contenu.

Les pores se ferme immédiatement après et la vésicule biliaire est du côté cytoplasmique. Ce processus est étroitement lié à la synapse d'Hippocampus.

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Les fonctions

Les cellules effectuent le processus d'exocytose pour transporter et libérer de grandes molécules lipophobes telles que les protéines synthétisées dans les cellules. C'est aussi un mécanisme par lequel ils se détachent des déchets qui restent dans les lysosomes après la digestion intracellulaire.

L'exocytose est un intermédiaire important dans l'activation des protéines qui restent stockées et inactives (zimogènes). Les enzymes digestives, par exemple, sont produites et stockées, activées après avoir été libérées des cellules à la lumière intestinale à travers ledit processus.

L'exocytose peut également agir comme un processus de transcitose. Ce dernier se compose d'un mécanisme qui permet à certaines substances et molécules de traverser le cytoplasme d'une cellule, passant à une région extracellulaire à une autre région extracellulaire.

Le mouvement des vésicules de transcitose dépend du cytosquelette cellulaire. Les microfibres d'actine ont un rôle moteur, tandis que les microtubules indiquent la direction à suivre par la vésicule biliaire.

La transcitose permet aux grandes molécules de traverser un épithélium, restant indemne. Dans ce processus, les bébés absorbent les anticorps maternels à travers le lait. Ceux-ci sont absorbés sur la surface apicale de l'épithélium intestinal et sont libérés vers le liquide extracellulaire.

Exosomes comme messagers intercellulaires

Dans le système immunitaire, les vésicules ou les exosomes excréteurs jouent un rôle important dans la communication intercellulaire. Il a été démontré que certaines cellules telles que les lymphocytes B sécrètent des exosomes avec des molécules essentielles pour une réponse immunitaire adaptative.

Ces exosomes ont également des transptides MHC spécifiques du CMH à des cellules T spécifiques du système immunitaire.

Les cellules dendritiques sécrètent également les exosomes avec des complexes peptidiques du CMH, qui induisent des réponses immunitaires antitumorales. Diverses études ont indiqué que ces exosomes sont excrétés par certaines cellules et capturés par d'autres.

De cette façon, des éléments moléculaires importants tels que les antigènes ou les complexes peptidiques qui augmentent la gamme de cellules présentant des antigènes sont ajoutées ou obtiennent.

De même, ce processus d'échange d'informations augmente l'efficacité de l'induction des réponses immunitaires, voire des signaux négatifs qui entraînent la mort de la cellule cible.

Certaines tentatives ont été effectuées dans l'utilisation d'exosomes tels qu'un type de thérapie contre le cancer chez l'homme, dans le but de transmettre des informations qui modulent les cellules tumorales, les conduisant à l'apoptose.

Exemples

Dans les organismes tels que les protozoaires et les éponges qui ont une digestion intracellulaire, les substances nutritionnelles sont absorbées par la phagocytose et les restes non digestables sont extraits de la cellule par exocytose. Cependant, dans d'autres organismes, le processus devient plus complexe.

Exocytose chez les vertébrés

Chez les mammifères pendant la formation d'érythrocytes, le noyau, ainsi que d'autres contrats d'organelles, devenant vestige. Ceci est ensuite enveloppé dans une vésicule biliaire et expulsé de la cellule à travers le processus d'exocytose.

En revanche, de nombreuses cellules endocriniennes qui stockent les hormones dans des vésicules excrétoires, commencent l'exocytose qu'après avoir reconnu un signal de l'extérieur cellulaire.

L'exocytose rencontre des rôles importants dans certains mécanismes de réponses corporelles, comme l'inflammation. Ce mécanisme de réponse est principalement médié par l'histamine, présente dans les cellules d'orge.

Lorsque l'histamine est libérée à l'extérieur cellulaire par exocytose, elle permet la dilatation des vaisseaux sanguins, ce qui les rend plus perméables. De plus, la sensibilité dans les nerfs du capteur augmente, provoquant des symptômes d'inflammation.

Exocytose dans la libération de neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs se déplacent rapidement dans l'union synaptique en rejoignant les récepteurs des portions postsynaptiques. Le stockage et la libération de neurotransmetteurs sont effectués par un processus de plusieurs étapes.

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L'une des étapes les plus pertinentes est l'union des vésicules synaptiques à la membrane présynaptique et la libération de son contenu par exocytose à la fente synaptique. La libération de la sérotonine par les cellules neuronales se produit de cette manière.

Dans ce cas, le mécanisme est déclenché par la dépolarisation cellulaire, qui induit l'ouverture des canaux calciques, et une fois qu'il entre dans la cellule, il favorise le mécanisme d'expulsion de ce neurotransmetteur à travers les vésicules excrétoires.

Exocytose chez d'autres eucaryotes

L'exocytose est le moyen par lequel les protéines membranaires sont implantées dans la membrane cellulaire.

Dans les cellules végétales, l'exocytose est utilisée dans la constitution des parois cellulaires. Grâce à ce processus, certaines protéines et certains glucides qui ont été synthétisés dans l'appareil Golgi, à l'extérieur de la membrane, à utiliser dans la construction de ladite structure.

Dans de nombreux protistes avec une paroi cellulaire absente, il existe des vacuoles contractiles qui exercent la fonction des pompes cellulaires, ils reconnaissent l'excès d'eau à l'intérieur des cellules et l'expulsent à l'extérieur, fournissant un mécanisme de régulation osmotique. Le fonctionnement du contractile vacuola est effectué comme un processus d'exocytose.

Certains virus utilisent l'exocytose

Virus d'ADN avec emballage, utilisez l'exocytose comme mécanisme de libération. Après la multiplication et l'assemblage du virion dans la cellule hôte et une fois qu'il a acquis une membrane enveloppante de la nucléoprotéine, il abandonne le noyau cellulaire, émigrant vers le réticulum endoplasmique et de là vers les vésicules d'expulsion.

Grâce à ce mécanisme de libération, la cellule hôte reste sans dommage apparente, contrairement à de nombreux autres virus végétaux et animaux qui provoquent une autolyse cellulaire afin de sortir de ces cellules.

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