Comprendre

Lysosomes et enzymes lysosomales

Les lysosomes sont des organites présents dans la cellule. Ils contiennent des protéines particulières, appelées enzymes lysosomales. Ces enzymes lysosomales permettent à la cellule de recycler, en les digérant, une série de résidus, un peu comme un compost permet de recycler des ordures organiques. Sans les lysosomes, des résidus s'accumuleraient et engorgeraient nos cellules et notre organisme.

Mais digérer pour recycler quoi?

Les rôles des lysosomes sont nombreux:

• ils peuvent digérer au sein de la cellule certains lipides complexes, certaines protéines, certains sucres? libérant ainsi leurs constituants plus simples, qui seront recyclés en d'autres molécules complexes;
• ils peuvent également agir hors de la cellule pour favoriser la reconstruction des os (via les ostéoclastes);
• ils participent chez certains animaux à la disparition de certains tissus au cours du développement: c'est le cas du têtard qui va perdre sa queue.

Toutes les cellules contiennent des lysosomes, à l'exception des globules rouges.

Les lysosomes: une découverte belge

Pour l'anecdote, c'est le chercheur belge Christian de Duve qui a découvert les lysosomes. Ce qui lui a valu le prix Nobel de médecine.

Rôle des cellules

Pour comprendre ce qu'est une maladie lysosomale, il faut comprendre ce qu'est une cellule, l'élément de base, la brique de la construction d'un être vivant. Le corps est en effet constitué de milliards de cellules aux fonctions très différentes: cellules de la peau, neurones, globules blancs et rouges...

Composition des cellules

La plupart de ces cellules possèdent des structures relativement semblables. Elles sont composées:

• d'un noyau qui contient notamment le patrimoine génétique de tout individu sous la forme de 23 paires de chromosomes, chaque chromosome contenant une longue molécule d'ADN;
• la membrane cellulaire qui entoure la cellule et règle tous les échanges entre le contenu de la cellule et l'extérieur;
• le cytoplasme qui est une sorte de liquide à l'intérieur de la cellule et qui contient différents organites (ou organelles). Ces organites sont à la cellule ce que sont les organes au corps. Ils assurent chacun des fonctions qui sont nécessaires à la vie de la cellule.

Environ 50 maladies lysosomales différentes

Les maladies lysosomales sont dues au déficit d'un enzyme lysosomal particulier. Il existe une cinquantaine d'enzymes lysosomaux différents, assurant chacun une fonction particulière de dégradation enzymatique. Une cinquantaine de maladies lysosomales différentes sont également connues.

Une cause génétique

Le déficit d'un enzyme lysosomal a une cause génétique: il apparaît si la personne ne possède pas, dans son patrimoine génétique, de gène capable de produire l'enzyme en question. Le patrimoine génétique est constitué de 23 chromosomes qui contiennent environ 250.000 gènes. Nous possédons une paire de chaque chromosome – l’un hérité de notre père et l’autre de notre mère – et donc aussi deux exemplaires des gènes codant chacun des enzymes lysosomaux. Il peut arriver qu'un exemplaire d'un gène soit rendu inactif à cause, par exemple, d’une erreur dans l’ordre de succession de l’ADN du gène, autrement dit une mutation. Si les deux gènes pour un enzyme sont rendus inactifs par une mutation, les cellules ne seront plus capables de produire l'enzyme lysosomal codé par le gène, et la maladie correspondante apparaîtra. Par exemple, l'inactivation par une mutation des deux gènes de la glucocérébrosidase lysosomale entraîne la maladie de Gaucher. C’est ce qu’on appelle une transmission autosomique récessive – la maladie ne se déclare pas tant qu’il n’y a pas deux gènes anormaux. Certaines maladies de surcharge lysosomale, comme la maladie de Fabry, sont récessives liées à l’X. Le chromosome X est le chromosome féminin, les filles et les femmes en possèdent 2 (XX) et les garçons et les hommes 1 (XY). Comme il n’y a pas d’allèle sur le chromosome Y pour le codage de l’enzyme en question, la mutation sur le chromosome X est «suffisante» pour que la maladie se manifeste (voir aussi plus loin).

Un déficit enzymatique

Lorsque les deux exemplaires d'un gène codant pour un enzyme lysosomal sont inactivés par une mutation, le processus de digestion lysosomal au sein de la cellule est perturbé, les molécules non digérées par les enzymes s'accumulent dans les lysosomes. Le nombre et la taille des lysosomes augmentent dans la cellule, entraînant une anomalie de fonctionnement de cette dernière voire sa mort. C'est ce mécanisme qui est responsable de l'apparition des symptômes des maladies lysosomales

Des maladies très différentes

Les maladies lysosomales sont nombreuses, et se manifestent de façon très différente:

• elles touchent, selon les cas, des organes différents,
• elles peuvent être bénignes ou très sévères,
• elles peuvent se manifester très tôt dans la vie ou seulement à l'âge adulte,
• la même maladie lysosomale peut, par ailleurs, se manifester différemment d'un patient à l'autre.

Des maladies récessives

Les maladies lysosomales sont des maladies génétiques dites récessives: si les deux gènes sont inactivés par une mutation, la maladie s'exprime, c'est-à-dire provoque des symptômes. Si un seul des deux gènes est atteint, l'autre compensera. La personne est dans ce cas dite hétérozygote et sera porteuse saine. Dans certains cas, la personne porteuse peut aussi présenter des symptômes, généralement plus légers.

Maladies autosomales récessives

Si les deux parents sont porteurs (hétérozygotes) d'un même déficit enzymatique lysosomal, chaque enfant du couple aura 25% de risque d'être atteint de la maladie, car chaque enfant aura 25% de risque d'hériter d'un gène muté de chacun de ses deux parents porteurs.

Les maladies de Hunter et de Fabry: deux exceptions.

Une paire de chromosomes diffère entre les hommes et les femmes: la paire des chromosomes sexuels. Les femmes sont XX et les hommes XY. Deux gènes codant pour des enzymes lysosomiaux sont situés sur le chromosome X: le gène de l'iduronate sulfatase dont le déficit cause la maladie de Hunter et le gène de l'alpha-galactosidase A dont le déficit cause la maladie de Fabry. L'expression de ces deux maladies diffère donc entre hommes et femmes. Les femmes ont par ailleurs habituellement moins de symptômes ou leur apparition est plus tardive.