STRUCTURE ET FONCTION DES MEMBRANES
LA STRUCTURE DES MEMBRANES
Les membranes entourent:
Où se situent les membranes?
et les organites membranaires à l’intérieure de la
cellule
(endomembranes) la cellule
(membrane
plasmique ou
plasmalemme)
• Les membranes intracellulaires divisent la cellule en compartiments qui sont en continuité les uns avec les autres:
• Les membranes sont en continuité de 2 façons:
elles se prolongent directement les unes les autres.
elles échangent des portions par l’intermédiaire de minuscules vésicules.
• La membrane plasmique bien qu’externe est liée aux membranes internes.
Le réseau membranaire interne
Enveloppe nucléaire
réticulum endoplasmique appareil de Golgi
lysosomes peroxysomes
vacuoles de différents types, …
enveloppe nucléaire
REG
membrane plasmique REL
Continuité du réseau membranaire interne
Continuité du réseau membranaire interne
enveloppe nucléaire
REG
membrane plasmique REL
Cis Golgi
Trans Golgi lysosome
Continuité du réseau membranaire interne
enveloppe nucléaire
REG
membrane plasmique
REL
milieu extracellulaire Retour
à un compartiment antérieur
vésicules de transport
lysosome
vésicule de sécrétion
1
2 3 4
• Frontière entre
l ’intérieur et l ’extérieur de la cellule
• Union des cellules entre elles
• Échanges entre le cytosol et le liquide interstitiel
Membrane plasmique
Structure de la membrane
• Épaisseur : 7 à 8 nm
• Deux feuillets
denses séparés par un feuillet clair
Photographie au
microscope électronique d'une membrane
1 nm (nanomètre) = 1/1000 de µm
Il faudrait superposer 10 000
épaisseurs de membrane pour obtenir l’épaisseur d’une feuille de papier.
Membrane plasmique
Composition chimique
• Lipides
• Protéines
• Glucides
Protéines
Glucides
Lipides
Lipides : 40% (=> 55% de phospholipides, 25% de cholestérol
et 20% de glycolipides) Glucides : 8% => cell-coat
Protéines : 52%
Exemple: hématie
LIPIDES
• Phospholipides (deux couches)
• Cholestérol (15% à 50
% du total des lipides)
Comportement des phospholipides face à l'eau:
Groupement
phosphate polaire hydrophile
Acides gras non polaires
hydrophobes
Molécule amphiphile
Les acides gras insaturés sont
courbés (les saturés sont rectilignes).
Acide palmitique (saturé) Acide oléique (insaturé)
double liaison
Protéines de la membrane
Protéines ancrées dans les lipides***
Intracellulaires ou extracellulaires, liées par un ancrage covalent à un lipide de la couche interne ou externe.
**
** ** *
*
* *
***
Protéines intrinsèques *
Insérées dans la membrane.
Partie hydrophobe entourée des chaînes hydrocarbonées des lipides.
Parties hydrophiles exposées au milieu extracellulaire et au cytosol.
Qualifiée de transmembranaire quand elles traversent la membrane de part en part.
Protéines périphériques**
Attachées à la surface cytosolique ou extérieure par des interactions non covalentes.
Soit aux groupements polaires des lipides.
Soit aux domaines intracellulaires de protéines intrinsèques.
Transport
Enzymes
Récepteurs
Adhérence intercellulaire
Reconnaissance intercellulaire
Fixation au cytosquelette et à la matrice extracellulaire
Fonction des protéines
Des protéines de la membrane
permettent le passage de ce qui ne peut passer à travers les lipides :
• Forment des canaux à travers la membrane
OU
• s’associent aux molécules à
transporter et les déplacent dans la membrane
Transport
• Uniport : une substance dans une direction unique (cas le plus fréquent).
• Symport : deux substances, ensemble dans la même direction (l'une ne passe pas sans l'autre, les deux doivent passer ensemble).
• Antiport : deux substances en sens
contraire (l'une est échangée contre
l'autre).
Enzymes
Elles catalysent des réactions associées à la membrane
Le messager chimique est souvent une hormone.
Récepteurs
Molécule signal
Récepteur Effet biologique
Adhérence entre les cellules
Les cellules adhèrent les unes aux autres par l'intermédiaire de protéines de la membrane.
Dans une tumeur cancéreuse, des anomalies de ces protéines permettent aux cellules de se
détacher de la tumeur principale et d'aller former des tumeurs secondaires
(métastases) ailleurs dans l'organisme.
Reconnaissance intercellulaire
L’identification des cellules se fait par la reconnaissance de
glycoprotéines spécifiques à la surface des cellules : protéines
CMH (complexe majeur d’histocompatibilité ) (HLA en anglais).
Fixation au cytosquelette et à la matrice extracellulaire
Fibres de La matrice extracellulaire
Microfilaments cytosquelettedu
Chaînes de glucides souvent attachées aux lipides (glycolipides) ou aux protéines (glycoprotéines)
Ces chaînes de glucides sont
faites de divers monosaccharides.
Elles sont très variables d’un individu à l’autre.
Les groupes sanguins (système ABO) sont déterminés par 3
glycoprotéines, glycoprotéines A, B et O, qui diffèrent l’une de
l’autre par la composition de leurs chaînes de glucides.
GLUCIDES
Modèle de la mosaïque fluide
• Deux couches de phospholipides
Les molécules sont ordonnées mais se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres
• Protéines à la
surface et à travers
• Polysaccharides
attachés aux lipides ou aux protéines
• Cholestérol entre les phospholipides
Architecture de la membrane
La distribution des lipides est asymétrique
Les feuillets interne et externe ont une composition différente reflétant des différences fonctionnelles.
Les glycolipides se retrouvent exclusivement dans le feuillet externe qui est souvent plus épais.
Les glucides varient selon les espèces, les individus et le type cellulaire.
MILIEU EXTRACELLULAIRE
CYTOPLASME
glycolipide
1: Synthèse des protéines et des lipides membranaires dans le RE.
Des glycoprotéines se forment par association de glucides à certaines protéines.
2: Dans le Golgi, les glucides des glycoprotéines sont modifiés et des glucides s’associent aux lipides formant des glycolipides.
3: Les constituants membranaires sont incorporés dans des vésicules de sécrétion.
4: Les vésicules fusionnent avec la membrane plasmique ce qui libèrent les protéines de sécrétion et permet l’incorporation des constituants de la membrane. Les glucides se retrouvent exposés à l’extérieur.
Synthèse des constituants membranaires
Glycoprotéines Protéines
glycolipides
glycolipide membranaire protéines sécrétées
Glycoprotéine transmembranaire
4
1
2
3
L’asymétrie est déterminée lors de la
formation de la membrane. Le feuillet externe de la membrane plasmique est issu du feuillet interne des vésicules de sécrétion
Fluidité des lipides
Rotation
Flexion
Le choléstérol augmente la stabilité mécanique au niveau de la membrane par interaction avec les phospholipides
Les acides gras insaturés augmentent la fluidité de la membrane.
La température influe sur la fluidité membranaire:
Plus T° est élevée, plus la fluidité est grande queues hydrocarbonées
insaturées
queues hydrocarbonées saturées
membrane fluide membrane visqueuse
cholestérol
Les protéines se déplacent également dans la membrane mais plus lentement.
Fluidité des protéines
Transport passif
1. Diffusion simple 2. Osmose
3. Diffusion facilitée à travers un canal protéique 4. Diffusion facilitée à l’aide d’une perméase
Transport actif
1. Transport actif avec pompes et cotransport 2. Exocytose
3. Endocytose
Rôle physiologique de la membrane
La bicouche lipidique est perméable:
Aux très petites molécules (CO
2, O
2)
Aux molécules liposolubles (hydrophobes, non polaires)
Diffusion simple
Transport passif
La diffusion se fait toujours dans le sens du gradient de concentration; du plus concentré au
moins concentré.
Perméabilité sélective La double couche de lipides est imperméable:
• Aux grosses molécules et à la plupart des molécules solubles dans l’eau.
• Aux ions (K+, Cl-, Na+ )
L’osmose est le nom donné à la diffusion simple de l’eau.
Osmose
Transport passif
Celle qui est plus concentrée est dite
Celle qui est moins concentrée est dite
Lorsqu’elles ont la même concentration, elles sont dites
Lorsqu’on compare deux solutions, : hypertonique
isotoniques
hypotonique
Osmose
Hypotonique Hypertonique
La membrane est perméable à l’eau mais impérméable aux solutés
Hypertonique
Hypotonique
eau
Dans un milieu hypertonique
État de turgescence État de plasmolyse
EAU
Dans un milieu hypotonique
SANG LIQUIDE INTERSTITIEL
LIQUIDE
INTRACELLULAIRE INTESTIN
REINS
Que se produirait-il si le sang devenait
hypertonique ? Et s’il devenait hypotonique ?
L’osmose joue un rôle important dans le déplacement des liquides dans
l ’organisme
Le canal permet aux molécules d’eau et
aux petits ions de
franchir la membrane.
Il est sélectif et
spécifique à certaines substances.
Diffusion facilité à travers un canal
protéique
Transport passif
La perméase oscille
entre deux conformations pour transporter une
substance d’un côté à l’autre de la membrane.
Elle facilite le passage des monosaccharides, des disaccharides,des acides aminés et autres
molécules.
Diffusion facilitée à l’aide d’une perméase
Transport passif
Transport actif
Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite un transporteur) MAIS:
• Besoin d ’une source d ’énergie
• Peut se faire CONTRE le gradient de concentration
• Nécessite un transporteur (protéine de transport)
À l’aide de pompes et cotransport Transport actif
Pompe Na
+/K
+Plasma
