Endocytose et exocytose : les mécanismes d’échanges cellulaires

Les cellules créent de l’énergie, sécrètent des produits chimiques, expulsent des déchets et remplissent de nombreuses fonctions. Les deux fonctions clefs dans lesquelles les cellules s’engagent sont l’exocytose et l’endocytose. Les mécanismes d’endocytose et d’exocytose sont des formes de transport actif, qui utilisent tous deux l’énergie pour transporter des particules à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Ils sont tous deux de types différents et similaires en ce sens qu’ils transportent tous deux des matériaux à travers la membrane cellulaire en formant des pores vésiculaires.

En bref : Endocytose et exocytose, quelles différences ?

  • L’endocytose est le mécanisme par lequel une cellule absorbe des substances de son environnement.
  • L’exocytose est le processus par lequel une cellule libère des substances vers l’extérieur.
  • Ces deux mécanismes de transport actif utilisent de l’énergie et des vésicules (de petits sacs membraneux) pour déplacer les particules.
  • Il existe trois types d’endocytose (phagocytose, pinocytose, endocytose à médiation par récepteurs) et deux types d’exocytose (constitutive et régulée).
  • Ces processus sont essentiels pour l’absorption des nutriments, l’élimination des déchets et la communication cellulaire.

Définitions et fonction des deux mécanismes

L’endocytose est un mécanisme cellulaire par lequel une cellule internalise des substances provenant de l’environnement extérieur. Ces substances subissent certains processus de décomposition en éléments plus petits, soit pour être utilisées par la cellule, soit à des fins d’élimination. L’exocytose est un processus utilisé pour transporter des matériaux de l’intérieur de la cellule à la partie externe de la cellule par l’utilisation de l’énergie. Le mécanisme utilise des vésicules spéciales qui se remplissent des particules d’intérêt pour transporter. Généralement, dans ce mécanisme d’exocytose, une vésicule spéciale liée à la membrane cellulaire, contenant les particules cellulaires, expulsera le contenu de la cellule vers la partie externe de la cellule.

Le mécanisme de base par lequel une cellule effectue l’exocytose ou l’endocytose est à peu près le même. Les deux utilisent des vésicules pour leur transport moléculaire. Les vésicules sont de petits sacs fermés par une membrane qui se déplacent autour d’une cellule. Elles sont généralement utilisées pour le stockage et le transport. Comme elles sont entièrement entourées d’une membrane, leur intérieur peut avoir une composition complètement différente de celle de leur cellule.

Animation de l'endocytose (entrée d'une molécule dans la cellule) et de l'exocytose (sortie de la molécule)
Animation de l’endocytose (entrée d’une molécule dans la cellule) et de l’exocytose (sortie de la molécule)

Les types d’endocytose

Il existe trois types d’endocytose (ou internalisation) :

  • La phagocytose
  • La pinocytose
  • L’endocytose à médiation par les récepteurs (clathrine)
Schéma explicatif de l'endocytose et de ses trois types phagocytose, pinocytose et à récepteur
Schéma explicatif des trois types d’endocytose. De gauche à droite : la phagocytose ou l’alimentation de la cellule (pour les grosses particules); la pinocytose ou boisson de la cellule, pour les liquides et particules plus petites; l’endocytose à récepteur qui intègre des molécules particulières grâce à la présence de récepteurs.

L’endocytose par récepteur d’une particule se déroule en plusieurs étapes: d’abord la molécule s’adresse à un puits d’endocytose (ou puits mantelé), ensuite elle se fixe sur la face interne de la membrane d’un réseau protéique qui comprend la clathrine, puis les molécules se polymérisent et migrent vers la vésicule; enfin les clathrines se détachent de la paroi de la vésicule, laquelle devient une vésicule lisse. En fonction de la taille de la particule absorbée, il y a deux processus : La phagocytose qui absorbe les grosses particules au moyen de vésicules dont le diamètre est toujours supérieur à 250 nm et la pinocytose qui ingère les fluides et les macromolécules par des petites vésicules d’un diamètre de maximum 150 nm.

Les types d’exocytose

Dans les organismes multicellulaires, il existe deux types d’exocytose :

  • L’exocytose constitutive.
  • L’exocytose régulée par l’ion Ca²⁺
Schéma de l'exocytose et de ses deux types : constitutive et régulée par l'ion Ca²⁺
Schéma de l’exocytose et de ses deux types : constitutive et régulée par l’ion Ca²⁺

L’exocytose constitutive est réalisée par toutes les cellules et libère des composants de la matrice extracellulaire (ou permet la livraison de protéines membranaires nouvellement synthétisées qui s’incorporent dans la membrane cellulaire lorsqu’il y a fusion de la vésicule pour le transport). L’exocytose déclenchée par l’ion Ca2+a lieu dans les synapses et permet la signalisation intraneuronale.

Le rôle des vésicules et l’importance des mécanismes

Lors de l’endocytose, la cellule engloutit les molécules ou les protéines près de la surface de la membrane cellulaire. Elle peut avaler de grosses molécules, de petits morceaux de protéines, ou créer des poches réceptrices vers lesquelles des types spécifiques de molécules sont attirés. Une fois que la molécule est entourée par la membrane cellulaire, la zone est pincée pour créer une vésicule à l’intérieur de la cellule qui retient la molécule. Lors de l’exocytose, les déchets ou autres produits chimiques à l’intérieur des cellules sont entourés par la vésicule. Parfois, la vésicule est capable d’attirer la molécule à travers sa membrane. D’autres fois, elle assimile la molécule et l’absorbe. Ensuite, la vésicule se déplace jusqu’au bord de la cellule et s’attache à la membrane cellulaire. Elle pousse alors sa cargaison moléculaire à travers la membrane cellulaire.

L’endocytose est utilisée dans les buts suivants :

  • Recevoir des nutriments
  • Entrée des agents pathogènes
  • Migration et adhésion des cellules
  • Récepteurs de signaux
  • Décomposer et éliminer les antigènes microbiens à l’aide de cellules phagocytaires
  • Les protozoaires tels que les amibes utilisent la phagocytose pour piéger et digérer les nutriments (aliments)
  • L’absorption des nutriments par les villosités intestinales dans l’intestin grêle
  • Transport des fer-transferrines dans l’endocytose à médiation par récepteurs
  • Absorber le cholestérol qui est lié au mauvais cholestérol (lipoprotéines de basse densité) dans l’endocytose à médiation par récepteurs

L’exocytose est utilisée dans les buts suivants :

  • Libérer des enzymes, des hormones, des protéines et du glucose qui seront utilisés dans d’autres parties du corps
  • Communiquer les mesures de défense contre une maladie
  • Expulser les déchets cellulaires
  • Le transport des protéines et des lipides est utilisé pour réparer la membrane cellulaire après l’endocytose
  • Transport des hormones de glucagon et d’insuline du pancréas au foie pour leur dégradation et leur utilisation par l’organisme en fonction du taux de sucre corporel
  • Transport de signaux chimiques entre les cellules permettant la communication cellulaire
  • Elle est également importante pour la transmission synaptique de l’information dans les neurones

Conclusion

Pour résumer, l’endocytose et l’exocytose sont deux mécanismes essentiels et complémentaires à la survie de la cellule. L’endocytose lui permet d’ingérer tout ce dont elle a besoin pour fonctionner, que ce soit des nutriments, des signaux ou des agents pathogènes. L’exocytose, quant à elle, lui permet de se débarrasser de ses déchets ou d’expulser des substances nécessaires au reste de l’organisme, comme des hormones ou des neurotransmetteurs. Tous deux agissent comme un système de transport bidirectionnel, assurant l’équilibre et le bon fonctionnement de chaque cellule et, par extension, de l’organisme entier.

FAQ : tout savoir sur l’endocytose et l’exocytose

Quelle est la différence fondamentale entre endocytose et exocytose ?

L’endocytose permet à une cellule d’internaliser des substances (les faire entrer), tandis que l’exocytose lui permet d’expulser des substances vers l’extérieur (les faire sortir).

Les deux mécanismes utilisent-ils de l’énergie ?

Oui, l’endocytose et l’exocytose sont des formes de transport actif, ce qui signifie qu’elles nécessitent de l’énergie pour fonctionner.

Quel est le rôle des vésicules dans l’endocytose et l’exocytose ?

Les vésicules sont de petits sacs membraneux qui servent de véhicules de transport. Dans l’endocytose, elles se forment autour des substances à l’intérieur de la cellule. Dans l’exocytose, elles transportent les substances vers la membrane cellulaire pour les libérer.

Quels sont les trois types d’endocytose ?

Les trois types d’endocytose sont la phagocytose (pour les grosses particules), la pinocytose (pour les liquides et petites particules) et l’endocytose à médiation par les récepteurs (pour des molécules spécifiques).

Qu’est-ce que la phagocytose ?

La phagocytose est un type d’endocytose par lequel la cellule absorbe de grosses particules, comme des bactéries ou des débris cellulaires. Ce processus est souvent utilisé par les cellules du système immunitaire.

Qu’est-ce que l’exocytose constitutive ?

L’exocytose constitutive est un type d’exocytose qui se produit en permanence dans toutes les cellules. Elle est utilisée pour libérer des composants de la matrice extracellulaire ou pour intégrer de nouvelles protéines dans la membrane cellulaire.

Comment se déroule l’exocytose régulée ?

L’exocytose régulée se déclenche en réponse à un signal spécifique, comme la présence d’ions calcium (Ca2+). Elle est cruciale pour des processus comme la libération de neurotransmetteurs dans le système nerveux.

Quelles sont les fonctions principales de l’endocytose ?

L’endocytose a plusieurs fonctions vitales, notamment l’absorption des nutriments, la décomposition d’agents pathogènes, l’absorption du cholestérol et le transport de signaux vers la cellule.

Quelles sont les fonctions principales de l’exocytose ?

L’exocytose permet d’expulser les déchets de la cellule, de sécréter des hormones (comme l’insuline) et des enzymes, et de transmettre des signaux chimiques entre les cellules, ce qui est essentiel pour la communication neuronale.

L’endocytose et l’exocytose sont-elles liées ?

Oui, ces deux mécanismes sont liés et fonctionnent en tandem. Par exemple, l’exocytose peut servir à réparer la membrane cellulaire après l’endocytose en y ajoutant de nouvelles protéines et lipides.

Sam Zylberberg

2 réflexions sur “Endocytose et exocytose : les mécanismes d’échanges cellulaires”

  1. Tous nos organes ont besoin de nutriments pour fonctionner et de dioxygène. Ils utilisent ces nutriments et ce dioxygène pour assurer leur fonction. En contrepartie ils produisent des déchets, tel que le dioxyde de carbone, qui se déversent dans le sang.

    I) Les organes produisent des déchets lors de leur fonctionnement

    Lors de leur fonctionnement, les organes utilisent des nutriments et du dioxygène, ils produisent en contrepartie des déchets qui sont déversés dans le sang. Il y a plusieurs types de déchets : le dioxyde de carbone, issu de la respiration cellulaire, l’urée et l’acide urique issus de l’utilisation des protides. Ces déchets ne doivent pas s’accumuler dans le sang, ils doivent être éliminés.

    II) L’élimination du dioxyde de carbone au niveau des alvéoles pulmonaires

    Le dioxyde de carbone produit lors de la respiration cellulaire doit être éliminé du sang. Ce dernier est rejeté sous forme gazeuse au niveau des alvéoles pulmonaires, il traverse la paroi dans le sens inverse du dioxygène. Ainsi le sang qui quitte les poumons est appauvri en dioxyde de carbone, alors que l’air expiré est lui, enrichi en dioxyde de carbone.

    III) Les reins filtrent le sang et produisent l’urine

    En permanence les reins filtrent le sang. Les déchets, l’urée et l’acide urique sont excrétés dans l’urine. L’urine résulte donc d’une filtration du sang, elle n’a pas la couleur du sang car elle ne contient pas de globule rouge, elle ne contient pas également de nutriments comme le glucose.

    Pour assurer cette filtration du sang, les reins sont très richement vascularisés. De très nombreux capillaires sanguins sont associés à de minuscules tubes collecteurs d’urine, qui eux-mêmes convergent pour former l’uretère. L’uretère conduit alors l’urine dans la vessie, l’urètre elle, conduit l’urine de la vessie vers l’orifice urinaire. Ce système de filtration permet de réguler la quantité d’eau contenue dans l’organisme.

    Si les reins ne sont pas fonctionnels, l’élimination des déchets ne se fait pas, leur accumulation dans le sang peut être très toxique et au final, dangereuse pour l’organisme. Le sang est alors filtré de façon artificielle par un  » rein artificiel  » lors de dialyse.

  2. Bonjour,
    Je n’arrive pas à trouver la réponse à ma question, quels sont les « déchets cellulaire » concrètement ? Je vois toujours ce terme sans jamais de précisions, j’aimerais savoir quels sont ces fameux déchets ?
    Merci

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