Phagocytose - Phagocytosis

Présentation de la phagocytose
Phagocytose versus exocytose

La phagocytose (de grec ancien φαγεῖν ( phagein )  « manger », et κύτος , ( kytos )  « cellule ») est le processus par lequel une cellule utilise la membrane de plasma pour engloutir une grande particule (≥ 0,5 pm), donnant lieu à une compartiment interne appelé phagosome . C'est un type d' endocytose . Une cellule qui effectue la phagocytose est appelée phagocyte .

L'engloutissement d'un agent pathogène par un phagocyte

Dans le système immunitaire d' un organisme multicellulaire , la phagocytose est un mécanisme majeur utilisé pour éliminer les agents pathogènes et les débris cellulaires. Le matériel ingéré est ensuite digéré dans le phagosome. Les bactéries, les cellules mortes des tissus et les petites particules minérales sont tous des exemples d'objets qui peuvent être phagocytés. Certains protozoaires utilisent la phagocytose comme moyen d'obtenir des nutriments.

Histoire

La phagocytose a été notée pour la première fois par le médecin canadien William Osler (1876), puis étudiée et nommée par Élie Metchnikoff (1880, 1883).

Dans le système immunitaire

Micrographie électronique à balayage d'un phagocyte (jaune, à droite) phagocytant des bacilles charbonneux (orange, à gauche)

La phagocytose est l'un des principaux mécanismes de la défense immunitaire innée . C'est l'un des premiers processus répondant à l' infection , et c'est aussi l'une des branches initiatrices d'une réponse immunitaire adaptative . Bien que la plupart des cellules soient capables de phagocytose, certains types de cellules l'exécutent dans le cadre de leur fonction principale. Ceux-ci sont appelés « phagocytes professionnels ». La phagocytose est ancienne en termes d'évolution, étant présente même chez les invertébrés .

Cellules phagocytaires professionnelles

Séquence vidéo en microscopie optique d'un neutrophile de sang humain phagocytant une bactérie

Les neutrophiles , les macrophages , les monocytes , les cellules dendritiques , les ostéoclastes et les éosinophiles peuvent être classés comme des phagocytes professionnels. Les trois premiers ont le plus grand rôle dans la réponse immunitaire à la plupart des infections.

Le rôle des neutrophiles est de patrouiller la circulation sanguine et de migrer rapidement vers les tissus en grand nombre uniquement en cas d'infection. Là, ils ont un effet microbicide direct par phagocytose. Après ingestion, les neutrophiles sont efficaces dans la destruction intracellulaire des agents pathogènes. Les neutrophiles phagocytent principalement via les récepteurs Fcγ et les récepteurs du complément 1 et 3. L'effet microbicide des neutrophiles est dû à un large répertoire de molécules présentes dans les granules préformés. Les enzymes et autres molécules préparées dans ces granules sont des protéases, telles que la collagénase , la gélatinase ou les protéases à sérine , la myéloperoxydase , la lactoferrine et les protéines antibiotiques. La dégranulation de ceux-ci dans le phagosome, accompagnée d'une production élevée d' espèces réactives de l'oxygène (explosion oxydative) est hautement microbicide.

Les monocytes, et les macrophages qui en résultent, quittent la circulation sanguine pour migrer à travers les tissus. Là, ils sont des cellules résidentes et forment une barrière de repos. Macrophages initient la phagocytose par les récepteurs mannose , récepteurs scavenger , récepteurs Fcy et récepteurs complément 1, 3 et 4. Macrophages sont à long terme et peuvent continuer phagocytose en formant de nouveaux lysosomes.

Les cellules dendritiques résident également dans les tissus et ingèrent des agents pathogènes par phagocytose. Leur rôle n'est pas de tuer ou d'éliminer les microbes, mais plutôt de les décomposer pour la présentation de l' antigène aux cellules du système immunitaire adaptatif.

Récepteurs initiateurs

Les récepteurs de la phagocytose peuvent être divisés en deux catégories par des molécules reconnues. Les premiers, les récepteurs opsoniques, dépendent des opsonines . Parmi ceux-ci se trouvent des récepteurs qui reconnaissent la partie Fc des anticorps IgG liés , du complément déposé ou des récepteurs, qui reconnaissent d'autres opsonines d'origine cellulaire ou plasmatique. Les récepteurs non opsoniques comprennent les récepteurs de type lectine, le récepteur Dectine ou les récepteurs scavenger. Certaines voies phagocytaires nécessitent un deuxième signal des récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) activés par fixation à des motifs moléculaires associés à des agents pathogènes (PAMPS), ce qui conduit à l' activation de NF-κB .

Récepteurs Fc

Les récepteurs Fcy reconnaissent les cibles recouvertes d'IgG. La principale partie reconnue est le fragment Fc . La molécule du récepteur contient un domaine ITAM intracellulaire ou s'associe à une molécule adaptatrice contenant ITAM. Les domaines ITAM transduisent le signal de la surface du phagocyte vers le noyau. Par exemple, les récepteurs activateurs des macrophages humains sont FcyRI , FcyRIIA et FcyRIII . La phagocytose médiée par les récepteurs Fcγ comprend la formation de protubérances de la cellule appelée « coupe phagocytaire » et active une explosion oxydative dans les neutrophiles.

Récepteurs du complément

Ces récepteurs reconnaissent les cibles enrobées de C3b , C4b et C3bi à partir du complément plasmatique. Le domaine extracellulaire des récepteurs contient un domaine de liaison au complément de type lectine. La reconnaissance par les récepteurs du complément ne suffit pas à provoquer une internalisation sans signaux supplémentaires. Dans les macrophages, les CR1 , CR3 et CR4 sont responsables de la reconnaissance des cibles. Les cibles recouvertes de complément sont internalisées en « s'enfonçant » dans la membrane phagocytaire, sans aucune protubérance.

Récepteurs du mannose

Le mannose et d'autres sucres associés aux agents pathogènes, tels que le fucose , sont reconnus par le récepteur du mannose. Huit domaines de type lectine forment la partie extracellulaire du récepteur. L'ingestion médiée par le récepteur du mannose est distincte dans les mécanismes moléculaires de la phagocytose médiée par le récepteur Fcy ou le récepteur du complément.

Phagosome

L'engloutissement du matériel est facilité par le système contractile actine-myosine. Le phagosome est l'organite formé par la phagocytose du matériel. Il se dirige ensuite vers le centrosome du phagocyte et fusionne avec les lysosomes , formant un phagolysosome et conduisant à sa dégradation. Progressivement, le phagolysosome s'acidifie, activant des enzymes de dégradation.

La dégradation peut être dépendante de l'oxygène ou indépendante de l'oxygène.

  • La dégradation dépendante de l'oxygène dépend du NADPH et de la production d' espèces réactives de l'oxygène . Le peroxyde d'hydrogène et la myéloperoxydase activent un système d'halogénation, ce qui conduit à la création d' hypochlorite et à la destruction des bactéries.
  • La dégradation indépendante de l'oxygène dépend de la libération de granules, contenant des enzymes telles que les lysozymes et des protéines cationiques telles que les défensines . D'autres peptides antimicrobiens sont présents dans ces granules, notamment la lactoferrine , qui séquestre le fer pour fournir des conditions de croissance défavorables aux bactéries. D'autres enzymes comme la hyaluronidase, la lipase, la collagénase, l'élastase, la ribonucléase, la désoxyribonucléase jouent également un rôle important dans la prévention de la propagation de l'infection et de la dégradation des biomolécules microbiennes essentielles conduisant à la mort cellulaire.

Les leucocytes génèrent du cyanure d'hydrogène pendant la phagocytose et peuvent tuer les bactéries , les champignons et d'autres agents pathogènes en générant plusieurs autres produits chimiques toxiques.

Certaines bactéries, par exemple Treponema pallidum , Escheria coli et Staphylococcus aureus , sont capables d'éviter la phagocytose par plusieurs mécanismes.

En apoptose

Après l' apoptose , les cellules mourantes doivent être absorbées dans les tissus environnants par les macrophages au cours d'un processus appelé efférocytose . L'une des caractéristiques d'une cellule apoptotique est la présentation d'une variété de molécules intracellulaires à la surface cellulaire, telles que la calréticuline , la phosphatidylsérine (provenant de la couche interne de la membrane plasmique), l' annexine A1 , les LDL oxydées et les glycanes altérés . Ces molécules sont reconnues par des récepteurs à la surface cellulaire du macrophage tels que le récepteur de la phosphatidylsérine ou par des récepteurs solubles (flottants) tels que la thrombospondine 1 , GAS6 et MFGE8 , qui se lient ensuite à d'autres récepteurs sur le macrophage tels que CD36. et l' intégrine alpha-v bêta-3 . Les défauts de clairance des cellules apoptotiques sont généralement associés à une phagocytose altérée des macrophages. L'accumulation de restes de cellules apoptotiques provoque souvent des troubles auto-immuns; ainsi la potentialisation pharmacologique de la phagocytose a un potentiel médical dans le traitement de certaines formes de troubles auto-immuns.

Trophozoites d' Entamoeba histolytica avec des érythrocytes ingérés

Chez les protistes

Chez de nombreux protistes , la phagocytose est utilisée comme moyen d'alimentation, fournissant une partie ou la totalité de leur alimentation. C'est ce qu'on appelle la nutrition phagotrophe, à distinguer de la nutrition osmotrophe qui se fait par absorption.

  • Dans certains, comme les amibes , la phagocytose a lieu en entourant l'objet cible de pseudopodes , comme dans les phagocytes animaux. Chez l'homme, l'amibozoaire Entamoeba histolytica peut phagocyter les globules rouges .
  • Les ciliés s'engagent également dans la phagocytose. Chez les ciliés, il existe un sillon ou une chambre spécialisée dans la cellule où se produit la phagocytose, appelée cytostome ou bouche.

Comme dans les cellules immunitaires phagocytaires, le phagosome résultant peut être fusionné avec des lysosomes ( vacuoles alimentaires ) contenant des enzymes digestives , formant un phagolysosome . Les particules alimentaires seront ensuite digérées et les nutriments libérés seront diffusés ou transportés dans le cytosol pour être utilisés dans d'autres processus métaboliques.

La mixotrophie peut impliquer une nutrition phagotrophe et une nutrition phototrophe .

Voir également

Les références

Liens externes