Endocytose et exocytose

Certaines choses sont beaucoup trop grosses pour passer par un canal ou un transporteur : une bactérie, une goutte de liquide, une grosse protéine comme une hormone. Pour elles, la cellule utilise sa membrane elle-même, qu'elle replie en petites poches appelées vésicules. Tu vas voir ici les différentes façons d'entrer, qu'on regroupe sous le nom d'endocytose, et la façon de sortir, l'exocytose. Tu termineras ce module en sachant choisir, pour n'importe quelle substance, le mécanisme qui lui permet de traverser la membrane.

Observe une amibe dans une goutte d'eau de mare : elle pousse deux bras de cytoplasme, les pseudopodes, de part et d'autre d'une algue, les rejoint derrière elle, et la proie se retrouve enfermée dans une poche à l'intérieur. Ce geste porte un nom grec, la phagocytose, de phagein, manger. Ton corps le pratique à grande échelle. Dans ta rate et ton foie, de grosses cellules de défense, les macrophages, avalent chaque jour des milliards de globules rouges arrivés en fin de vie, et récupèrent leur fer. D'autres globules blancs font de même avec les bactéries entrées par une plaie. Dans tous les cas, la poche rejoint ensuite un lysosome, dont les enzymes découpent ce qu'elle contient.

La pinocytose, du grec pinein, boire, consiste à avaler du liquide plutôt qu'une proie. La membrane se creuse en petites poches qui se referment sur une gorgée du milieu extérieur, avec tout ce qui s'y trouve dissous. Rien n'est trié : c'est un prélèvement au hasard, comme une louche plongée dans une marmite de sauce. Beaucoup de cellules le font en continu. Certaines cellules de défense en abusent même : elles avalent de grandes quantités de liquide pour goûter en permanence ce qui circule autour d'elles et repérer la trace d'un microbe.

Un globule rouge en formation, dans la moelle de tes os, a besoin de beaucoup de fer pour fabriquer son hémoglobine. Ce fer circule dans le sang accroché à une protéine, la transferrine. Pour le capter, la cellule couvre sa surface de récepteurs qui ne reconnaissent que la transferrine chargée de fer. Les récepteurs occupés se regroupent dans une fossette dont la face interne est doublée d'un treillis de protéine, la clathrine. La fossette se creuse, se referme, et le fer entre dans une vésicule. Ce mode d'entrée est très sélectif : seule la molécule reconnue est concentrée. Le cholestérol entre de la même façon, transporté par les particules appelées LDL. Michael Brown et Joseph Goldstein ont reçu le prix Nobel 1985 pour avoir découvert ce récepteur, en cultivant des cellules de peau d'enfants dont le sang débordait de cholestérol : chez eux, une erreur héréditaire laissait les cellules sans récepteur utilisable.

L'exocytose est le chemin inverse. Une vésicule formée à l'intérieur de la cellule s'approche de la membrane plasmique, fusionne avec elle, et son contenu est libéré à l'extérieur. C'est ainsi que les cellules du pancréas libèrent l'insuline dans le sang et versent leurs enzymes digestives dans l'intestin, que les cellules des voies respiratoires sécrètent le mucus, et que la glande mammaire libère les protéines du lait. La membrane de la vésicule ne disparaît pas : elle s'intègre à la membrane plasmique, qui grandirait sans fin si l'endocytose ne lui reprenait pas autant de surface. Tu suivras le trajet complet de ces protéines dans le module 3.

Tu as maintenant toutes les portes de la cellule. La diffusion simple, pour les petites molécules non polaires comme le dioxygène. Les canaux et les transporteurs, pour les ions, l'eau et les molécules polaires qui suivent leur gradient. Les pompes et les cotransports, pour ce qui va contre le gradient, avec une dépense d'énergie. Et les vésicules, endocytose et exocytose, pour les grosses molécules et les particules. Quand on te demande comment une substance traverse, pose les questions dans cet ordre : taille, polarité, sens du gradient. La réponse tombe presque toujours d'elle-même.

Retiens les quatre mots. La phagocytose fait entrer une particule entière, comme un globule rouge usé avalé par un macrophage. La pinocytose fait entrer un peu de liquide, sans tri. L'endocytose par récepteur fait entrer une molécule précise, comme le fer de la transferrine ou le cholestérol des LDL. L'exocytose libère dehors le contenu d'une vésicule, comme l'insuline. Toutes ces opérations consomment de l'énergie. Dans le lab de ce module, tu vas prévoir le mode de passage de dix substances, puis mesurer toi-même l'osmose avec des morceaux de tubercule.