Lysosomes sont des organites qui digèrent et éliminent les protéines indésirables, l'ADN, l'ARN, les glucides et lipides dans la cellule. L'intérieur du lysosome est acide et contient de nombreuses enzymes qui décomposent les molécules. On l'appelle le centre de recyclage de la cellule, mais cela ne veut pas dire qu'il ne joue qu'un rôle passif dans la cellule.
En plus de décomposer les molécules indésirables, et même d'autres organites, sa fonction de recyclage est au centre d'un processus appelé autophagie, dans lequel la cellule se digère. L'autophagie est déclenchée lorsque la cellule est soumise à un stress et est un moyen par lequel une cellule subit une sénescence, ou un arrêt de croissance, pour préserver l'énergie. Les lysosomes sont également des composants essentiels des macrophages, qui défendent le corps contre les agents pathogènes.
Contenu acide
Le lysosome est une poche membranaire qui pompe des protons, ou ions hydrogène, en son centre, ce qui fait que son intérieur a un pH acide de 5. Il contient 50 types d'enzymes différents, appelés hydrolases, qui brisent les liaisons chimiques qui maintiennent les molécules ensemble.
Les enzymes lysosomales sont uniques en ce qu'elles ne fonctionnent qu'à un pH acide, par opposition au pH relativement neutre de 7,2 du cytoplasme. C'est une protection pour la cellule, au cas où la poche de lysosome se briserait et les enzymes seraient libérées. Si les enzymes pénétraient dans le cytoplasme, elles se décomposeraient et détruiraient les composants cellulaires essentiels, ce qui nuirait à la cellule et à l'organisme.
Centres de recyclage
Les lysosomes se forment à partir de petites poches, appelées vésicules, qui bourgeonnent du complexe de Golgi - le "bureau de poste" qui envoie des poches dans toute la cellule. La poche du lysosome fusionne ensuite avec les endosomes, qui sont des poches pincées de la membrane de la surface cellulaire. La nouvelle poche résultant de cette fusion devient le lysosome mature.
Les lysosomes digèrent tout ce qui se trouve à l'intérieur d'eux, qui peuvent être des particules englouties de l'environnement externe de la cellule ou des organites et des molécules qui se trouvent à l'intérieur de la cellule. Les morceaux qui résultent de la digestion des molécules peuvent ensuite être recyclés pour fabriquer de nouvelles choses, notamment :
- Protéine
- ADN
- Sucres
- Graisses
Ils peuvent également être décomposés encore plus au lieu d'être recyclés. Les cellules immunitaires, telles que les macrophages qui engloutissent les particules étrangères et les agents pathogènes, ont de nombreux lysosomes pour briser ces intrus étrangers.
Autophagie et sénescence
Lorsque les cellules sont stressées à cause d'un déséquilibre chimique, comme un trop grand nombre de radicaux oxygénés dangereux produit par les réactions chimiques quotidiennes dans la cellule, il subit une forme d'arrêt de croissance appelé sénescence. Les radicaux oxygène sont des molécules instables qui rompent les liaisons chimiques dans d'autres molécules et peuvent provoquer des mutations. La sénescence est un processus au cours duquel la cellule cesse de croître et devient dormante.
Une partie de ce qui se passe dans la sénescence est un processus appelé autophagie, ou auto-alimentation, au cours duquel la cellule commence à digérer ses propres organites. Les lysosomes sont les principaux organites qui effectuent l'autophagie.
Maladies lysosomales
Il existe 30 maladies humaines différentes qui résultent de mutations de gènes qui codent pour des enzymes dans un lysosome - elles sont appelées maladies de surcharge lysosomale.
Une de ces maladies est la maladie de Tay-Sach, qui provoque un retard mental et d'autres problèmes nerveux. Cette maladie est causée par une mutation dans un gène responsable de la digestion d'une molécule de graisse qui se trouve dans les cellules du cerveau. Les lysosomes des patients atteints de Tay-Sach sont obstrués par cette molécule de graisse, appelée ganglioside GM2, ce qui les fait gonfler et perturber le fonctionnement des cellules cérébrales.
Un autre exemple est appelé la maladie de Fabry. Cette maladie est causée par une mutation rare du gène GLA. Cela amène les individus affectés à avoir une concentration plus faible d'une enzyme qui décompose les molécules de graisse GL-3 et GB-3. Comme la maladie de Tay-Sach, cela "obstrue" le lysosome et empêche son bon fonctionnement, entraînant des douleurs intenses, des accidents vasculaires cérébraux, des crises cardiaques et plus encore à un très jeune âge.