Pour fonctionner correctement et rester en bonne santé, les cellules doivent absorber certains nutriments et autres substances. La plupart des molécules nécessaires à la santé cellulaire, y compris les protéines et autres nutriments, sont trop grosses pour traverser la membrane cellulaire, de sorte que la cellule dépend d’un processus appelé endocytose pour absorber ces substances. L’endocytose permet à la cellule d’entourer les molécules vitales de sa membrane cellulaire, les absorbant ainsi dans le corps de la cellule.
Au cours de l’endocytose, une partie de la membrane cellulaire entoure la substance à absorber, formant une poche qui se projette à l’intérieur de la cellule. Cette membrane se referme ensuite autour de la substance, créant une vésicule appelée endosome ou phagosome qui migre ensuite dans le cytoplasme de la cellule. L’endosome livre son contenu à une autre structure de la cellule appelée lysosome. Les endosomes et les lysosomes fusionnent, permettant à un processus digestif de se produire dans le lysosome. Un processus similaire, appelé exocytose, se produit en sens inverse pour excréter des substances de l’intérieur de la cellule.
Selon le type de substance absorbée, l’endocytose peut être désignée par différents termes. La phagocytose implique l’absorption cellulaire d’un matériau solide et, dans la pinocytose, la cellule absorbe un liquide. La macropinocytose absorbe également le liquide, mais apporte aussi souvent du matériel solide en même temps. De nombreux virus exploitent la macropinocytose pour pénétrer dans les cellules. Les virus stimulent la cellule pour absorber les liquides extracellulaires, puis se déplacent dans la cellule avec le liquide.
L’endocytose médiée par la clathrine utilise des récepteurs spécialisés pour attirer et absorber des matériaux spécifiques tels que les lipoprotéines et les anticorps. Dans l’endocytose médiée par la clathrine, la cellule forme une fosse ou une cavéole sur la membrane extérieure. Cette fosse est recouverte de récepteurs. Lorsque la fosse se remplit de lipoprotéines ou d’autres molécules destinées à se fixer aux récepteurs existants, la zone piquée forme une vésicule et est absorbée dans la cellule. La plupart des cellules ont des cavéoles sur leurs surfaces membranaires, mais certaines, notamment les neurones, ou cellules nerveuses, n’en ont pas.
L’endocytose sert également de mécanisme de défense contre les bactéries en absorbant les bactéries dans la cellule, puis en les détruisant dans le liposome. Les bactéries telles que les bactéries salmonelles court-circuitent ce processus en produisant une protéine qui empêche le phagosome de fusionner avec le liposome. La tuberculose se propage à travers les cellules d’une manière similaire. Dans des conditions normales, le phagosome est recouvert de protéine contenant du tryptophane-aspartate, qui est éliminée lorsque le phagosome et le lysosome fusionnent. La bactérie de la tuberculose empêche l’élimination de la protéine d’enveloppe, de sorte que le phagosome ne peut pas fusionner avec le lysosome.