Les molécules protéiques provenant de l’extérieur de la cellule d’un humain pénètrent-elles dans la cellule à travers sa membrane? Si oui, comment?

Seulement dans quelques cas. Les cellules de l’intestin grêle peuvent imbiber des protéines alimentaires intactes dans une certaine mesure, en particulier chez les nourrissons. De petites quantités de protéines filtrent le plasma sanguin dans les reins et les tubules rénaux (tubules contournés proximaux) les réabsorbent. Les cellules épithéliales des capillaires sanguins (endothélium) absorbent l’insuline et d’autres hormones protéiques du plasma sanguin, les transportent à travers la cellule et les libèrent dans le tissu environnant. Les macrophages, lorsqu’ils agissent comme des cellules présentatrices d’antigènes, ingèrent des protéines, les fragmentent en fragments, puis présentent ces fragments à leur surface pour activer le système immunitaire.

Une protéine provenant du milieu environnant peut pénétrer dans une cellule de deux façons. L’un est la pinocytose, dans laquelle une fossette se forme dans la membrane plasmique, s’enfonce de plus en plus profondément formant une fosse enfermant un échantillon du liquide extracellulaire (tel que le plasma sanguin), puis pince dans la cellule comme une vésicule pinocytotique. La vésicule contient une gouttelette du liquide extracellulaire, y compris la protéine qui s’y trouve.

L’autre est appelée endocytose médiée par le récepteur. Ici, la protéine environnementale se lie aux protéines réceptrices intégrées dans la membrane plasmique de la cellule. Ces protéines se regroupent, la membrane cellulaire s’enfonce à ce point, et l’ensemble du cluster est internalisé par la cellule. C’est ainsi que les macrophages intériorisent les antigènes protéiques. La figure ci-dessous en donne une idée, bien qu’elle ne représente pas le regroupement des récepteurs. Imaginez la “molécule spécifique” (triangles violets) comme protéine extracellulaire.

Le regroupement des récepteurs est représenté en haut de la figure ci-dessous. Les “ligands” (tout ce qui se lie à un récepteur) peuvent être des protéines, des lipides ou d’autres substances.

En général, non. La membrane cellulaire n’est pas perméable aux protéines. Cependant, il existe des circonstances spécifiques dans lesquelles l’entrée de protéines extracellulaires peut se produire. La catégorie majeure est l’ endocytose médiée par les récepteurs . Cela se produit lorsque la protéine extracellulaire se lie à un récepteur spécifique sur la surface cellulaire (face externe de la membrane cellulaire), ce qui déclenche l’internalisation du complexe récepteur-protéine. L’internalisation est accomplie par le repliement de la membrane cellulaire autour du complexe récepteur-protéine et finalement par pincement, formant une petite vésicule liée à la membrane dans le cytoplasme. Ce qui se passe alors peut varier, mais typiquement la protéine extracellulaire est digérée. L’un de mes projets de recherche postdoctorale portait sur ce qui est arrivé à l’insuline après son internalisation.

Un processus non spécifique similaire appelé endocytose pinocytaire se produit également au niveau de la membrane cellulaire, dans laquelle de petites vésicules se forment à la surface de la cellule sans implication spécifique du récepteur et sont internalisées de la même manière. Ceci est considéré principalement comme un moyen d’absorption du liquide extracellulaire, mais certaines protéines extracellulaires peuvent être prises de cette manière.