Endocytose est le processus par lequel cellules internaliser les substances de leur environnement extérieur. C'est ainsi que les cellules obtiennent les nutriments dont elles ont besoin pour croître et se développer. Les substances internalisées par l'endocytose comprennent les fluides, les électrolytes, protéineset d'autres macromolécules. L'endocytose est également l'un des moyens par lesquels globules blancs du système immunitaire capturer et détruire les agents pathogènes potentiels, y compris les bactéries et les protistes. Le processus d'endocytose peut être résumé en trois étapes de base.
Il existe trois principaux types d'endocytose: la phagocytose, la pinocytose et l'endocytose médiée par les récepteurs. Phagocytose est également appelé «manger des cellules» et implique l'apport de matières solides ou de particules alimentaires. Pinocytose, également appelé «boisson cellulaire», implique l'apport de molécules dissoutes dans le fluide. L'endocytose médiée par le récepteur implique l'apport de molécules en fonction de leur interaction avec les récepteurs à la surface d'une cellule.
Pour que l'endocytose se produise, les substances doivent être enfermées dans une vésicule formée à partir de la membrane cellulaire, ou membrane plasma. Les principaux composants de cette membrane sont les protéines et les lipides, qui contribuent à la flexibilité de la membrane cellulaire et au transport des molécules. Les phospholipides sont responsables de la formation d'une barrière à double couche entre l'environnement cellulaire externe et l'intérieur de la cellule. Les phospholipides ont hydrophile (attirés par l'eau) têtes et hydrophobe (repoussé par l'eau) queues. Au contact du liquide, ils s'arrangent spontanément pour que leurs têtes hydrophiles soient face au cytosol et fluide extracellulaire, tandis que leurs queues hydrophobes s'éloignent du fluide vers la région interne de la bicouche lipidique membrane.
La membrane cellulaire est semi-perméable, ce qui signifie que seules certaines molécules peuvent diffuser à travers la membrane. Les substances qui ne peuvent pas diffuser à travers la membrane cellulaire doivent être aidées par diffusion passive (diffusion facilitée), transport actif (nécessite de l'énergie) ou par endocytose. L'endocytose implique l'ablation de parties de la membrane cellulaire pour la formation de vésicules et l'internalisation de substances. Afin de maintenir la taille des cellules, les composants de la membrane doivent être remplacés. Ceci est accompli par le processus de exocytose. En face de l'endocytose, exocytose implique la formation, le transport et la fusion des vésicules internes avec la membrane cellulaire pour expulser les substances de la cellule.
Phagocytose est une forme d'endocytose qui implique l'avalement de grosses particules ou cellules. La phagocytose permet aux cellules immunitaires, comme les macrophages, de débarrasser le corps des bactéries, des cellules cancéreuses, des cellules infectées par des virus ou d'autres substances nocives. C'est également le processus par lequel des organismes tels que les amibes obtiennent de la nourriture de leur environnement. Dans la phagocytose, la cellule phagocytaire ou phagocyte doit pouvoir se fixer à la cellule cible, l'intérioriser, la dégrader et expulser les déchets. Ce processus, tel qu'il se produit dans les cellules immunitaires, est décrit ci-dessous.
Alors que la phagocytose implique une alimentation cellulaire, pinocytose implique la consommation cellulaire. Les fluides et les nutriments dissous sont absorbés dans une cellule par pinocytose. Les mêmes étapes de base de l'endocytose sont utilisées en pinocytose pour internaliser les vésicules et pour transporter les particules et le liquide extracellulaire à l'intérieur de la cellule. Une fois à l'intérieur de la cellule, la vésicule peut fusionner avec un lysosome. Les enzymes digestives du lysosome dégradent la vésicule et libèrent son contenu dans le cytoplasme pour une utilisation par la cellule. Dans certains cas, la vésicule ne fusionne pas avec un lysosome mais se déplace à travers la cellule et fusionne avec la membrane cellulaire de l'autre côté de la cellule. C'est un moyen par lequel une cellule peut recycler les protéines et les lipides de la membrane cellulaire.
La pinocytose est non spécifique et se produit par deux processus principaux: la micropinocytose et la macropinocytose. Comme les noms le suggèrent, micropinocytose implique la formation de petites vésicules (0,1 micromètre de diamètre), tandis que macropinocytose implique la formation de plus grandes vésicules (0,5 à 5 micromètres de diamètre). La micropinocytose se produit dans la plupart des types de cellules du corps et les minuscules vésicules se forment en bourgeonnant à partir de la membrane cellulaire. Vésicules micropinocytotiques appelées caveolae ont été découverts pour la première fois dans l'endothélium des vaisseaux sanguins. La macropinocytose est généralement observée dans les globules blancs. Ce processus diffère de la micropinocytose en ce que les vésicules ne se forment pas par bourgeonnement mais par des volants de membrane plasmique. Les volants sont des parties étendues de la membrane qui se projettent dans le liquide extracellulaire et se replient ensuite sur elles-mêmes. Ce faisant, la membrane cellulaire ramasse le liquide, forme une vésicule et tire la vésicule dans la cellule.
L'endocytose médiée par le récepteur est le processus utilisé par les cellules pour l'internalisation sélective de molécules spécifiques. Ces molécules se lient à des récepteurs spécifiques de la membrane cellulaire avant d'être internalisées par endocytose. Les récepteurs membranaires se trouvent dans les régions de la membrane plasmique recouvertes de la protéine clatherine connue sous le nom de fosses recouvertes de clatherine. Une fois que la molécule spécifique se lie au récepteur, les régions des puits sont internalisées et des vésicules enrobées de Catherine sont formées. Après avoir fusionné avec tôt endosomes (sacs liés à la membrane qui aident à trier le matériel internalisé), le revêtement de clatherine est retiré des vésicules et le contenu est vidé dans la cellule.