Les vésicules extracellulaires

Par Patrick Pla, Université Paris-Saclay

Les vésicules extracellulaires (VE) sont une forme importante de communication intercellulaire et attirent une attention considérable en raison de leur rôle dans une variété de processus physiologiques et pathologiques.

L’une des principales classes de VE est constituée par les exosomes, de petites vésicules, dont la taille varie de 30 à 150 nm de diamètre, qui se forment dans des corps multivésiculaires (MVB) et sont acheminées vers la surface cellulaire (au lieu des lysosomes où ces corps multivésiculaires aboutissent habituellement). Les MVB fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu, les exosomes, dans l’espace extracellulaire. Un tel processus a pu être observé in vivo par exemple lors de la formation du réseau des trachées chez la drosophile où des exosomes sont émis dans la lumière trachéale (Camelo et al., 2022).

**Génération et libération d’exosomes et d’ectosomes. Le corps multivésiculaire (MVB) est une vacuole endocytaire occupée par des vésicules correspondant à des vésicules intraluminales distinctes (ILV) remplies par des molécules spécifiques chargées à partir du cytosol. Le bourgeonnement vers l’intérieur des vésicules est suivi de leur fission et de la libération d’ILV dans la lumière du MVB (diamètre de 50 à 150 nm). Lors de leur génération, les MVB peuvent évoluer dans deux directions alternatives (flèches) : vers les lysosomes (Lyso) ou vers la membrane plasmique. L’exocytose du MVB est suivie d’une libération extracellulaire rapide de vésicules, appelées exosomes (Exo). L’assemblage et la libération des ectosomes de la surface cellulaire ont lieu au niveau de la membrane plasmique. L’étape initiale est l’assemblage de microdomaines membranaires plus grands (100 à 400 nm de diamètre d’ectosome). Leur composition est distincte de celle de la membrane plasmique d’origine et partiellement similaire à celle des membranes ILV. Des molécules spécifiques, composées de protéines, de lipides et d’acides nucléiques, s’accumulent dans la lumière de la vésicule. Lors de leur courbure rapide vers l’extérieur et de leur bourgeonnement, les vésicules de l’ectosome (Ecto) subissent un pincement et un détachement vers l’espace extracellulaire. N = noyau. Source : https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2022.877344/full

L’autre classe majeure de VE est le plus souvent appelée microvésicules (MV). Les MV sont nettement plus petites que les VE dérivées des MVB et leur diamètre varie de 0,2 à 1,0 μm de diamètre et se forment à la suite de leur bourgeonnement vers l’extérieur et de leur fission de la membrane plasmique (Desrochers et al., 2016; Latifkar et al., 2019).

Il a été démontré qu’une variété de protéines, de transcrits d’ARN et de micro-ARN sont associés aux MV et aux exosomes. Cette cargaison est souvent localisée dans la lumière des VE, même si, dans certains cas, elle est associée à la surface de la vésicule (Jeppesen et al., 2019; Valadi et al., 2007; Desrochers et al., 2016; Ratajczak et al. , 2006).

Plusieurs protéines de liaison à l’ARN (RBP) ont été impliquées dans la sélection et le chargement des ARN dans les VE, notamment les protéines nucléaires hétérogènes ribonucléoprotéines A2/B1 (hnRNPA2B1) (Villarroya-Beltri et al., 2013), SYNCRIP (Hobor et al., 2018 ; Santangelo et al., 2016), HuR (Mukherjee et al., 2016) et les protéines MVP (Statello et al., 2018 ; Teng et al., 2017). YBX1 a été impliqué dans le chargement du microARN miR-233 dans les exosomes (Shurtleff et al., 2016).

Il est important de noter que les MV et les exosomes peuvent engager et transférer leur cargaison vers d’autres cellules (c’est-à-dire receveuses) et, ce faisant, modifier le comportement cellulaire. Les rôles des VE dans la progression du cancer ont été étudiés. Elles aident à façonner le microenvironnement tumoral, à promouvoir l’immunosuppression et à améliorer la croissance, la survie, l’invasion et la propagation métastatique des cellules cancéreuses (Antonyak et Cerione, 2014; Antonyak et al. ., 2011; Costa-Silva et al., 2015; Kreger et al., 2016; Van Niel et al., 2018). Ces VE ont été particulièrement bien étudiées dans le cas des tumeurs des cellules sanguines dans la moelle osseuse (Ohyashiki et al., 2017).

*Les tumeurs hématologiques changent leur microenvironnement de la moelle osseuse grâce à des vésicules extracellulaires. Les cellules tumorales sécrètent des vésicules extracellulaires (petits cercles verts) vers leurs cellules environnantes telles que les cellules stromales mésenchymateuses de la moelle osseuse (BM-MSC), les cellules endothéliales et les cellules immunitaires. MDSC, cellule suppressive d’origine myéloïde ; NK, natural killer; GR, globule rouge. Source : https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2016.0484

Cependant, les VE ont également un impact sur un large éventail de processus physiologiques. Dans les blastocystes de souris, Les VE produites par les cellules pluripotentes dans l’ICM sont transférés au trophectoderme pour favoriser l’implantation, une étape précoce de la grossesse dans laquelle l’embryon en développement se fixe et envahit l’utérus (Desrochers et al., 2016). Les MV transportent alors la laminine et fibronectine qui interagissent avec les intégrines le long des surfaces des trophoblastes, et déclenchent l’activation de deux kinases de signalisation, JNK et FAK, ce qui stimule la migration des trophoblastes.

**Les microvésicules en provenance des cellules ES stimulent la polarité migratoire des trophoblastes. Les trophoblastes HTR8/SVneo ont été incubés avec un milieu sans sérum ou avec ce milieu avec des Microvésicules isolées à partir de cellules ES pendant 1h. Les cellules sont fixées puis la F-actine est reconnue par la phalloïdine couplée à la rhodamine et Rac1 est reconnu par immunofluorescence. Les pointes de flèche indiquent les lamellipodes. Barre d’échelle = 20 μm. Source : https://www.nature.com/articles/ncomms11958
**Les microvésicules en provenance des cellules ES stimulent la phosphorylation de FAK dans les trophoblastes. Western-blot réalisé à partir de trophoblastes HTR8/SVneo privés de sérum et traités avec un milieu sans sérum supplémenté avec des MV provenant de cellules ES pendant les durées indiquées. Le rapport de chaque paire phospho-FAK/FAK totale est présenté. Source : https://www.nature.com/articles/ncomms11958
**Modèle résultant des expériences précédentes. D’après https://www.nature.com/articles/ncomms11958

Les exosomes peuvent avoir un rôle dans la régulation des cellules souches et dans le vieillissement. Par exemple, des exosomes produits par des adipocytes péri-musculaires de souris âgées (mais pas de souris jeunes) contiennent de grandes quantités de miARN Let-7d-3p qui inhibent la prolifération des cellules souches musculaires (les cellules satellites) et des précurseurs musculaires en diminuant l’expression du facteur de transcription HMGA2 (Itokazu et al., 2022).