Sa définition est fonctionnelle car il a une propriété lytique; 

1/ Structure :

1. 
   Lysosome en microscopie électronique
2. par:https://www.vetopsy.fr/biologie-cellulaire/cellule-constituants/systeme-endomembranaire/lysosomes-fonctions.php

Son contenu est plus dense aux électrons que celui des autres organites.

L'isolement des lysosomes permet la mesure d'une enzyme : la phosphatase acide, dosée pour repérer les lysosomes dans toutes les fractions subcellulaires.

En partant d'un homogénat de foie, l'enzyme est concentré dans C2 (culot 2) avec les mitochondries.

Pour isoler les lysosomes, on effectue un sous fractionnement sur gradient de saccharose linéaire et préformé, sur lequel on dépose C2

La membrane  doit être étanche, elle est constituée de phospholipides et de protéines membranaires, contenant :

-Phosphatases  acides = hydrolase pour Ester phosphorique

-Protéases  (qui attaquent les liaisons  peptidiques -CO & -NH libérant les acides aminés.

-Nucléases  avec des DNases et des RNAses

-Lipases

-Glycosylase qui hydrolyse les polysaccharides en sucres simples

-Sulfatases

Pourquoi les hydrolases n'attaquent pas le lysosome ?

L'intérieur du lysosome à un pH bas ou les hydrolats sont inactifs, même la phosphatase acide n'est pas active. c'est un des mécanismes de protection.

Pour maintenir ce pH aux alentours de 3,5 la membrane du lysosome va activer une pompe membranaire.  La pompe qui transporte les ions hydrogène (H+) dans les lysosomes est la V-ATPase (H+-ATPase vacuolaire). Cette pompe à protons, située sur la membrane lysosomale, est une protéine complexe qui hydrolyse l'ATP pour transporter activement les protons du cytosol vers le l'intérieur du lysosome, acidifiant ainsi son contenu pour permettre l'activité des enzymes lysosomales.

Les lysosomes ne se digèrent pas grâce à une protection physique et biochimique : leur membrane est recouverte d'une couche protectrice appelée glycocalyx, qui résiste aux enzymes, et les enzymes digestives sont moins actives à l'extérieur de leur environnement acide, offrant une double protection à la cellule. De plus, les structures internes du lysosome empêchent une action enzymatique incontrôlée.

Le dysfonctionnement lysosomale peut être responsable de certaines maladies dites de surcharge lysosomale (MSL). Celles-ci se caractérisent par l'accumulation de métabolites que les lysosomes ne peuvent pas dégrader. Cela entraîne des dysfonctionnements cellulaires et organiques. Dans la maladie de Hurler (héréditaire), le métabolisme des mucopolysaccharides  est atteint avec son accumulation dans tout l'organisme. Dans les maladies de Tay-Sachs et Gaucher (héréditaire),  le métabolisme des lipides est touché, par un déficit de la dégradation des triglycérides cytoplasmiques et par leur accumulation dans des vacuoles lipidiques cytoplasmiques dans la plupart des tissus de l'organisme.. Enfin, il peut y avoir un dysfonctionnement dans les pompes qui maintiennent le pH acide dans les lysosomes, c’est la  maladie de Pompe, héréditaire est souvent mortelle, elle crée des anomalies musculaires.

A/Mise en évidence du lysosome au microscope électronique et différenciation des autres organites :

Cela est  réalisé par un marquage spécifique, utilisant l'activité des phosphatases acides, qui hydrolysent le glycérophosphate de sodium à pH5 en milieu hydraté, libérant ainsi de l'acide phosphorique et du glycérol..

Il faut précipiter l'acide phosphorique là où il s'est formé, avec un sel de métaux lourds avec du nitrate de plomb.

B/Deux états du lysosome :

- lysosome intact : 

Les hydrolats sont à l'intérieur ; la membrane du lysosomale est étanche ; les activités hydrauliques existent, mais ne s'expriment pas, elles sont latentes.

-Le lysosome activé :Quand la membrane devient perméable aux hydrolases, il y a digestion du cytoplasme cellulaire.

3/ Rôle du lysosome dans la cellule :

Deux fonctions principales :

- contre la propre cellule qui l'a formée, c'est l'autolyse ou l'autophagie. ( régulation des cellules jeunes et vieilles).

-contre des corps étrangers dans la cellule c'est l'hétérophagie. 

A/ Fonction autophagique :

Pour pouvoir suivre les étapes, le lysosome est marqué par cytochimie grâce à sa phosphatase acide.

 
Après la digestion par le lysosome secondaire d'un organite, des petites molécules traversent la membrane lysosomiale et peuvent être réutilisées. Ce phénomène se produit bien évidemment pour d'autres organites. La vésicule autophagique donne une grosse vacuole qui reprend ensuite un contenu homogène, les hydrolases sont toujours actives.

B/La fonction hétérophagique :

1er cas:  les substances étrangères sont capturées par endocytose comme par exemple la ferritine ou encore la présence de corps étrangers et induit la formation de poche d'endocytose.

Le lysosome secondaire à deux devenirs : corps résiduel ou rejet  par exocytose. La cellule peut utiliser ce mécanisme pour sa propre nutrition, car les petites molécules peuvent diffuser à travers la membrane.

 

Capture et transformation de protéines par les cellules rénales. Il s'agit de la digestion et de la réabsorption des protéines plasmatiques dans le tube contourné proximal du rein.

Les protéines de PM inférieur à 40000 sont ultrafiltrées, entraînées par le courant de l'ultrafiltrat, puis réabsorbées par les cellules du tube contourné proximale.

Les protéines sont capturées par endocytose, c'est l'hétérophagie, car elles sont étrangères à la cellule. Le lysosome secondaire est excrété dans le sang par le pôle basal et par exocytose ; en même temps, il y a dégradation des protéines en polypeptides.

 

 

 

 

3ème Cas:

 

Les cellules folliculeuses de la thyroïde avec la sécrétion et le métabolisme hormonal thyroïdien.  L’hormone est synthétisée sous forme de glycoprotéines, et est  excrétée sous forme de colloïde, (substance homogène), où elle est inactive. Puis-je aller réabsorber et transformer, par l'incorporation  à un lysosome primaire, qui devient lysosome secondaire. elle est ensuite excrétée par exocytose au pôle basal  où elle passe dans la circulation sanguine.

 

Lors de la synthèse de la tyrosine,  les polysaccharides sont fixés en dérivation sur la chaîne peptidique. Les monosaccharides constituant les polysaccharides peuvent être différents entre eux. On distingue deux types de polysaccharides :

-simple avec deux monosaccharides

-complexes avec 5 monosaccharides

 

La glycosylation par le N acétyl glucosamine et le mannose s'effectue dans le REG, celle du fucose, du galactose et de l'acide sialique dans l'appareil de Golgi.

La thyroglobuline est insoluble, elle précipite dans le colloïde, et est inactive hormonalement. Une fois reprise, les polysaccharides sont dégradés. La thyroglobuline iodée, en présence d'hydrolases lysosomales, forment des acides aminés libres, réutilisés par le REG de la cellule, ainsi que les polysaccharides. L'hormone est libérée (thyroxine).

Pour savoir sur une coupe histologique, si c'est la formation de la thyroglobuline iodé ou le trajet de retour qui est stimulé, il faut regarder l'importance du colloïde, qui est plus élevé dans le premier trajet. Le second trajet est stimulé par une hormone hypophysaire : TSH1

 

TSH1:
La TSH est nommée thyréostimuline ou thyréotrophine. Cette hormone est sécrétée par l’hypophyse. Elle a pour action de stimuler et réguler la sécrétion des hormones thyroïdiennes qui sont appelées T3 et T4.

 

L’axe hypothalamo-hypophyso-thyroïdien actions:

Source: https://www.memobio.fr/html/bioc/bi_th_ph.html

4éme Cas:

La Phagocytose des bactérie, défense de l'organisme empéchant la prolifération de cellules étrangéresgrace aux macrophages et aux leucocytes neutrophiles (autres autres).

 

On voit le macrophage émettre des prolongements cytoplasmiques (pseudopodes) qui vont progressivement englober la bactérie.

Les lysosomes primaires vont s'accoler à la vacuole contenant le bactérie puis si déverser pour détruire ou digérer la bactérie (lysosome secondaire).

Il peut y avoir rejet par exocytose dans la circulation sanguine des résidus de la bactérie.

Lorsqu'il y a beaucoup de bactéries le système peut devenir saturé avec accumulation de corps résiduels qui font éclater le globule blanc avec émission de pus infectieux.

 

Image: INSERM Biologie cellulaire CHU Créteil Paris XII 1992 PG
 

 

4/ Les lysosome et la pathologie cellulaire, déviation des phénomènes normaux :

A/  cas de l'autophagie pathologique.
 elle est liée à l'activation anormale des lysosomes, visible dans des conditions nutritives défavorables :
- substance toxique bloquant les métabolismes
- anoxie, avec acidification du cytoplasme car l'oxygène est un accepteur de protons
- rayons X détruisant certaines enzymes
- cas du jeûne prolongé, il présente deux phases : premièrement amaigrissement léger puis deuxièmement cachexie.
 

B/ Cas de l'hétérophagie pathologique:

1er exemple: La goutte

La goutte est due à une accumulation de cristaux d'urate de Na⁺ ou Ca²⁺   essentiellement dans les articulations. Les cellules concernées sont les granulocytes dont les lysosomes sont inactifs devant ces cristaux. La concentration intravacuolaire de l'urate devient telle que leur membrane éclate et se déverse dans le cytoplasme du granulocyte. Ce dernier finit par se lyser et se nécroser avec déversement de son contenu dans le liquide interstitiel.

2ème exemple: Glycogénose congénitale:

C'est une maladie dite de surcharge par manque d'enzymes ou par des enzymes inefficaces.

Dans la maladie de Tay Sachs, il y a accumulation de glycolipides GN₂ par manque d'enzyme de dégradation.

Cette maladie se déclare vers le 6éme mois, les enfants présentent un retard psychomoteur,développent une régression psychomotrice progressive provoquant des convulsions, un handicap intellectuel, une cécité et une paralysie. L'espérance de vie ne va pas au-delà de l'âge de 5 ans. Si il y a des antécédents familiaux, le diagnostic peut être posé en réalisant des tests de dépistage prénatal enzymatique.

 

5/ Origine et biogenèse des lysosomes:

Processus le plus courant:

Cas des neurones, la région G.E.R.L qui signifie: "partie du réticulum endoplasmique près de l'appareil de Golgi",  est prés du noyau avec le formation de corps de NILLS.

L'appareil de Golgi est court-circuité, la formation des lysosomes est plus efficaces et plus rapide.