Exocytose et Endocytose

Comment fonctionnent l'endocytose et l'exocytose ?

Avant de nous plonger dans les spécificités de l'endocytose et de l'exocytose, nous devons d'abord discuter de la perméabilité sélective de la membrane plasmique et des moyens par lesquels les substances sont transportées à travers elle.

Qu'est-ce que la membrane plasmique ?

Lescellules sont enfermées dans une membrane plasmique à perm éabilité sélective. La perméabilitésélective signifie que certaines molécules peuvent passer alors que d'autres ne le peuvent pas . Lamembrane plasmique est sélectivement perméable parce qu'elle est composée d'une bicouche de phospholipides.

Un phospholipide est une molécule lipidique composée de glycérol, de deux chaînes d'acides gras et d'un groupe contenant du phosphate. Le groupe phosphate constitue la tête hydrophile ("qui aime l'eau") et les chaînes d'acides gras constituent les queues hydrophobes ("qui craignent l'eau") .

La bicouche phospholipidique agit comme une frontière stable entre deux compartiments à base d'eau. Les queues hydrophobes s'attachent l'une à l'autre. Ensemble, elles forment l'intérieur de la membrane. En revanche, les têtes hydrophiles sont tournées vers l'extérieur et sont donc exposées aux fluides aqueux à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule (Fig. 1).

Figure 1. Ce schéma montre la bicouche phospholipidique de la membrane plasmique.

Certaines petites molécules non polaires , comme l'oxygène et le dioxyde de carbone, peuvent traverser la bicouche phospholipidique parce que les queues qui forment l'intérieur sont non polaires . Mais d'autres molécules plus grosses et polaires comme le glucose, les électrolytes et les acides aminés ne peuvent pas traverser la membrane parce qu'elles sont repoussées par les queues hydrophobes non polaires.

Comment les substances traversent-elles la membrane plasmique ?

Les molécules sont en mouvement constant et, par conséquent, elles ont une énergie thermique qui les fait se déplacer vers tout espace disponible. Elles ont tendance à se déplacer dans le sens du gradient de concentration. C'est-à-dire d'une région de concentration plus élevée vers une région de concentration plus faible, jusqu'à ce qu'un équilibre dynamique soitatteint .

Lorsque les substances se déplacent à travers une membrane dans le sens du gradient de concentration - un processus appelé transport passif - l'énergie n'est pas nécessaire. Il s'agit de processus tels que la diffusion, l'osmose et la diffusion facilitée.

Outre le gradient de concentration, lemouvement des substances peut également être affecté par le gradient électrique . Legradient électrique fait référence à la différence de charge à travers la membrane plasmique . Lacombinaison des gradients de concentration et électrique est appelée gradient électrochimique. Pour que les substances se déplacent contre le gradient électrochimique, il faut dépenser de l'énergie. Les processus de transport qui nécessitent de l'énergie sont appelés transport actif.

Letransport actif fait appel à desprotéines porte uses.Les protéines porteuses se lient aux molécules de soluté et changent de forme de façon à pouvoir transporter les solutés à travers la membrane (figure 2).

Figure 2. Ce schéma montre comment les protéines porteuses facilitent la diffusion en changeant de forme en fonction du soluté spécifique transporté.

Transport en vrac endocytose et exocytose

Certaines substances comme les protéines et les polysaccharides sont trop volumineuses pour se diffuser passivement ou pour passer par des canaux. Ces substances nécessitent des mécanismes de transport en vrac.

L'endocytose et l'exocytose sont des mécanismes de transport en vrac. Par endocytose et exocytose, les substances sont emballées dans des vésicules et traversent la membrane plasmique en vrac. Les vésicules sont de minuscules sacs remplis de liquide et entourés d'une membrane. Elles se forment à l'aide de la membrane plasmique à l'intérieur ou à l'extérieur de la cellule pour transporter ou stocker des substances.

Différence entre endocytose et exocytose

Dans cette section, nous allons nous pencher sur l'endocytose et l'exocytose. Nous discuterons de ce qu'elles sont et de leur fonctionnement. Nous discuterons également de leurs similitudes et de leurs différences à l'aide d'un diagramme de Venn.

Qu'est-ce que l'endocytose ?

La membrane cellulaire de la cellule se replie sur la substance jusqu'à ce qu'elle soit entièrement enfermée dans la membrane, formant ainsi une vésicule. Ensuite, la vésicule qui entoure le matériau étranger se détache de la membrane et est transportée à l'intérieur de la cellule.

Il existe trois types d'endocytose (Fig. 3):

• la phagocytose,
• la pinocytose et
• l'endocytose médiée par les récepteurs.

La phagocytose ("manger des cellules")

Laphagocytose est un type d'endocytose dans lequel la cellule engloutit de grosses molécules solides à l'extérieur de la cellule, en particulier des bactéries, pour la réponse immunitaire de la cellule .

Des prolongements dans le cytoplasme appelés pseudopodes s'étendent à partir du cytoplasme et piègent la particule à l'intérieur d'une vésicule cellulaire. Après avoir englouti la particule, la vésicule qui la contient se détache de la membrane cellulaire. Cette vésicule s'attache alors aux lysosomes. Les lysosomes sont des organites de la cellule qui digèrent ou décomposent les molécules englouties.

Lesmicro-organismes, les cellules apoptotiques et les autres molécules dont le diamètre est supérieur à 0,5 µm sont éliminés par phagocytose.

Pinocytose ("abreuvement cellulaire")

Lapinocytose est un type d'endocytose dans lequel les cellules absorbent le liquide contenant des substances dissoutes appelé liquide extracellulaire .Les substances dissoutes comprennent généralement des nutriments tels que des hormones, des enzymes et des ions. Ensuite, une membrane cellulaire contenant le liquide extracellulaire s'invagine (se plie de manière à créer une cavité ou une poche) et forme ce que l'on appelle un pinosome.

Endocytose médiée par les récepteurs

L'endocytose médiée par les récepteurs est un type d'endocytose dans lequel les cellules absorbent des molécules spécifiques liées à des récepteurs situés sur la surface extérieure de la cellule. Par exemple, l'endocytose médiée par les récepteurs est utilisée par les cellules humaines pour ingérer du cholestérol afin de créer des stéroïdes.

Figure 3. Ce diagramme montre les différents mécanismes de l'endocytose.

Qu'est-ce que l'exocytose ?

Si les cellules absorbent des nutriments en mangeant et en buvant, elles doivent aussi se débarrasser d'autres molécules et les libérer à l'intérieur de la cellule. Comment peuvent-elles le faire ? Elles le fontpar exocytose, où les matériaux sont déplacés de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur (Fig. 4) .C'est essentiellement l'inverse de l'endocytose.

Les vésicules à l'intérieur de la cellule contenant des matériaux à libérer seraient emballées puis transportées là où elles fusionnent avec la membrane cellulaire. Une fois que la vésicule a fusionné avec la membrane cellulaire, son contenu est expulsé à l'extérieur.

Il existe deux types d'exocytose (Fig. 4):

• la sécrétion constitutive et
• la sécrétion régulée.

Sécrétion constitutive

Lasécrétion constitutive a lieu en permanence dans toutes les cellules. Par défaut, les substances provenant de l'appareil de Golgi - y compris les lipides et les protéines membranaires nouvellement synthétisés - qui sont en route vers la membrane plasmique subissent une sécrétion constitutive. Les vésicules de sécrétion constitutive se détachent de l'appareil de Golgi et fusionnent avec la membrane cellulaire, expulsant leur contenu.

Sécrétion régulée

Contrairement à la sécrétion constitutive qui a lieu en permanence dans les cellules, la sécrétion régulée se produit lorsque des conditions spécifiques sont réunies. La libération d'hormones et de neurotransmetteurs est un exemple d'exocytose régulée. Les vésicules sécrétoires régulées se détachent également de l'appareil de Golgi, mais contrairement aux vésicules sécrétoires constitutives, elles ne fusionnent pas avec la membrane cellulaire, à moins que la cellule n'ait reçu un signal l'incitant à sécréter.

Figure 4. Ce schéma montre le processus d'exocytose.

L'exocytose est utilisée par la cellule pour diverses raisons. Elle peut être utilisée pour libérer des toxines, libérer des sécrétions dans les glandes sudoripares ou communiquer avec d'autres cellules par la libération de neurotransmetteurs et d'autres molécules de signalisation.

Diagramme de Venn de l'endocytose et de l'exocytose

En résumé, l'endocytose et l'exocytose sont toutes deux des mécanismes de transport en vrac où de grosses molécules sont transportées à travers la membrane plasmique à l'aide de vésicules. Plus précisément, l'endocytose déplace les particules de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule, tandis que l'exocytose déplace les particules de l'intérieur vers l'extérieur de la cellule .

En tant que formes de transport actif, l'endocytose et l'exocytose nécessitent toutes deux de l'énergie. Ces similitudes et ces différences sont illustrées dans le diagramme de Venn ci-dessous (figure 5).

Figure 5. Ce diagramme de Venn compare et oppose l'endocytose et l'exocytose.

Importance de l'endocytose et de l'exocytose

L'endocytose et l'exocytose sont deux mécanismes importants pour faire entrer et sortir des substances de la cellule. Discutons brièvement de leurs fonctions.

Quelle est l'importance de l'endocytose ?

L'endocytose joue un rôle important dans :

• Absorber les nutrimentsnécessaires à la croissance et à la réparation des cellules (par exemple, absorber les nutriments à travers les villosités intestinales de l'intestin grêle).

• Engloutir les agents pathogènes étrangers qui peuvent nuire à la cellule(par exemple, les cellules immunitaires qui engloutissent les bactéries).

• Se débarrasser des vieilles cellules et des cellules apoptotiques (cellules qui subissent une mort programmée).

Quelle est l'importance de l'exocytose ?

L'exocytose joue un rôle important dans :

• L'élimination des déchets à l'intérieur de la cellule comme le dioxyde de carbone et l'eau pendant la respiration aérobie.

• La libération de signaux comme les hormones et les neurotransmetteurs pour la communication cellulaire.

• Le transport des protéines et des lipides qui sont essentiels à l'entretien et à la réparation de la membrane cellulaire.