La biogenèse des mélanosomes

L’échiquier de la pigmentation

Biogenesis of melanosomes

The chessboard of pigmentation

Cédric Delevoye^*, Francesca Giordano, Guillaume van Niel et Graça Raposo^**

Institut Curie, Centre de recherche, CNRS UMR144, 26, rue d’Ulm, 75248 Paris, France

^* graposo@curie.fr
^** cedric.delevoye@curie.fr

Résumé

Les mélanocytes situés à la base de l’épiderme produisent des mélanosomes qui sont transférés aux kératinocytes pour assurer la pigmentation de l’épiderme et sa photoprotection contre les rayons ultraviolets. Les mélanosomes, organites apparentés aux lysosomes, sont le lieu de synthèse et de stockage d’un pigment, la mélanine. Leur formation dépend de protéines mélanosomales qui transitent par les voies de biosynthèse et d’endocytose et exploitent les mécanismes moléculaires du trafic intracellulaire. Les acteurs moléculaires impliqués dans le transport des protéines mélanosomales et la biogenèse des mélanosomes sont la cible de mutations dans des maladies génétiques accompagnées d’hypopigmentation comme l’albinisme et les maladies lysosomales. Les études menées sur les mélanocytes issus de souris modèles de ces maladies permettent de comprendre certaines des étapes-clés de la mélanogenèse ainsi que les dysfonctionnements associés à ces pathologies. De plus, décrypter la mélanogenèse facilite également la compréhension d’autres processus physiologiques, comme l’illustrent les similitudes inattendues avec l’amyloïdogenèse dans les maladies neurodégénératives.

Abstract

Melanosomes are lysosome-related organelles in retinal pigment epithelial cells and epidermal melanocytes in which melanin pigments are synthesized and stored. Melanosomes are generated by multistep processes in which an immature unpigmented organelle forms and then subsequently matures. Such maturation requires inter-organellar transport of protein cargos required for pigment synthesis but also recruitment of effector proteins necessary for the correct transport of melanosomes to the cell periphery. Several studies have started to unravel the main pathways and mechanisms exploited by melanosomal proteins involved in melanosome structure and melanin synthesis. A major unexpected finding seen early in melanosome biogenesis showed the similarities between the fibrillar sheets of premelanosomes and amyloid fibrils. Late steps of melanosome formation are dependent on pathways regulated by proteins encoded by genes mutated in genetic diseases such as the Hermansky-Pudlak Syndrom (HPS) and different types of albinism. Altogether the findings from the past recent years have started to unravel how specialized cells integrate unique and ubiquitous molecular mechanisms in subverting the endosomal system to generate cell-type specific structures and their associated functions. Further dissection of the melanosomal system will likely shed light not only on the biogenesis of lysosome-related organelles but also on general aspects of vesicular transport in the endosomal system.