LA MEMBRANE PLASMIQUE

1

LA MEMBRANE PLASMIQUE

Préambule

Tous les organes qui nous composent sont composés de cellules relativement différentes. Il y a environ 200 types de cellules différentes qui ont des particularités communes.

Elles proviennent de cellule initiatrices, souches qui vont se différencier

Ces cellules ont des morphologies différentes qui vont conditionner leur fonction.

Les cellules épithéliales ont une organisation polarisée.

On va souvent prendre comme exemple les cellules épithéliales comme dans le tube digestif (colon).

Il est constitué de cellules organisées les unes à côté des autres grâce aux jonctions, qui permettent de lui donner sa forme. Il faut une certaine étanchéité et permettent aux cellules d’être adhérente au substratum sur lequel elles reposent.

Sur une coupe du tube digestif (colon), on a marqué les cellules avec des marqueurs qui peuvent par exemple marquer la membrane plasmique en marron et le noyau en bleu. Le noyau est plutôt à la base de la cellule.

Les cellules sont en cohésion les unes à côté des autres, très bien rangées, organisées. Les contacts entres les cellules sont régulés pour éviter que les cellules se détachent et éviter que le bol alimentaire traverse la couche épithéliale et se retrouve à l’intérieur de l’organisme sans contrôle. Donc on a une forte étanchéité grâce aux mécanismes d’adhésion.

Ayant une forme de tube, le pôle apical des cellules est en contact avec la lumière du tube et donc les nutriments, les solutés aqueux que nous ingérons. Alors que le pôle basal des cellules est en contact avec la lame basale. Les deux pôles sont des lieux d’échange. La fonction chimique des 2 pôles est différentes. La composition de la membrane différente selon la localisation de la membrane.

Neurone et cellules épithéliales ont des points communs : - Présence de noyau

- Machinerie intracellulaire - SE

- Membrane plasmique

Mais ils ont aussi des propriétés spécifiques qui les différencient.

Fibroblaste : étude de la migration des cellules

- Front de migration : molécules importantes pour que la cellule se déplace - Queue de la cellule : contient molécules d’adhérence

MP est l’élément centrale de la cellule des eucaryotes car elle conditionne beaucoup de fonction. La membrane plasmique est une enveloppe. Elle délimite l’extérieur de l’intérieur de la cellule. Elle est le réceptacle de signaux de communication, elle va intégrer ces signaux à l’intérieur pour les transformer en fonction.

2 Cellule à la fois isolée de son monde extérieur mais aussi être capable de communication : la cellule a besoin de communiquer ou recevoir des signaux.

Exemple des cellules épithéliales du tube digestif : mise en place de cellules très ordonnées permettant d’ingérer un maximum d’éléments bons pour notre organisme mais aussi de nous protéger.

L’important en biologie : l’observation.

I. Introduction

La membrane plasmique est une enveloppe continue. Elle délimite l’extérieur de l’intérieur de la cellule. C’est très important car il y a un équilibre ionique et il faut être capable d’empêcher toute anomalie de concentration ionique entre l’intérieure et l’extérieur

La MP est une enveloppe continue entre les milieux extracellulaire et intracellulaire.

La MP est une frontière qui permet des interactions (cellule, matrice), signalisation, échanges…

5 caractéristiques :

• Bicouche lipidique

• Présence de glycoprotéines insérées

• Asymétrie : composition de deux feuillets (lipidique, protéique, glucidique…)

• Hétérogénéité : entre cellules, entre domaines… : MP apicale et basale de composition différente.

• Relation avec le système endomembranaire : Chaque compartiment possède une membrane d’enveloppe équivalente de la membrane plasmique et un contenu ou lumière du compartiment qui est équivalent du milieu extracellulaire. Perpétuel échange avec la membrane plasmique.

II. Composition de la MP

A. Les lipides ≈ 50% du poids sec

On peut quantifier les lipides. Ils possèdent 2 extrémités : hydrophile (polaire, qui aime l’eau) et hydrophobe (apolaire, qui n’aime pas l’eau) : ils sont amphiphiles.

Ce sont les phospholipides : - Phosphoglycérides

- Sphingomyéline

- Dérivés de l’inositol (GPI = Glycosyl Phosphatidyl Inositol)

3 Et le cholestérol : « radeaux lipidiques » qui participent à l’hétérogénéité de la MP

Organisation chimique différente des phospholipide, fonction hydrophile très réduite

Les lipides de la membrane plasmique sont des molécules amphiphiles comprenant une extrémité hydrophile et une extrémité hydrophobe. Cette propriété physico-chimique est à la base de l’organisation des lipides en bicouche lorsqu’ils sont placés dans un milieu aqueux. Poly, figure 1 p.17

Les AG sont hydrophobes, choline = alcool aminé

⚠

La tête polaire hydrophile est en contact avec un milieu aqueux tandis que la queue apolaire composé d’acide gras fuit le contact avec ce milieu aqueux.

 L’organisation amphiphile est à la base de l’organisation en bicouche lipidique.

▪ Le cholestérol est un marqueur spécifique de la membrane plasmique bien plus présent que dans les membranes du système endomembranaire

B. Les protéines ≈ 50% du poids sec

Synthèse : REG + flux membranaire vectoriel permanent (FMVP) Synthèse : cytosol

4 Elles sont de 3 classes :

- Intégrales : détergents ou solvants organiques pour les dissocier = destruction cellule o Transmembranaires

o En épingle à cheveu : cavéoline : radeau lipidique, cavéoline - Ancrées par un AG : temporaire

o Extracellulaire : groupement GPI

o Cytosolique : protéine G (: groupement acyle)

- Périphériques (pas de contact direct avec la MP) (on les retrouve à proximité de la membrane plasmique)

o Extracellulaires : ± glycosylées o Cytosoliques : jamais N-glycosylées Poly, figure 2 p.17

Il y a une hémicouche en contact avec le milieu extracellulaire : feuillet extracellulaire et une autre hémicouche en contact avec le cytosol : feuillet cytosolique.

Les protéines intégrales : une partie intracellulaire et une partie extracellulaire. Pour les retirer il faut utiliser un détergent. Il y a une transmembrane dans cette protéine. Il peut y avoir plusieurs domaines TMB. Le domaine transmembranaire est formé d’une 20ène d’acides aminés. Il y a également une protéine intégrale avec plusieurs domaines intracellulaires.

Cavéoline : traverse partiellement la MP, ancrage lipidique par une de ses extrémités Protéines associées par un acide gras : les protéines G

Protéine ancrée à l’hémi couche extracellulaire grâce au GPI

La protéine périphérique se lie à la protéine intégrale. Elle devient donc transmembranaire.

Protéines intégrales peuvent aussi être ancrés à la membrane par un AG

5

→ Protéines contrôlant la fonction des protéines G : comme la protéine RAS(G) activant la prolifération cellulaire quand couplée au GTP. Inactives quand elles fixent du GDP et actives lorsque fixées à GTP. Elles sont GTPase. Perpétuellement commutation entre forme active et non active. Les protéines GEF et les protéines G RPCG activent, et les RGS et les GAP inactivent. Elles sont activées par un récepteur.

C. Les sucres ≤ 5 à 10% du poids sec

Ils sont mis en évidence par des colorations, lectines (molécules d’origines végétal ou animal) par microscopie… Toujours liés a des protéines ou des lipides d’où le nom « glycoprotéines » et

« glycolipides ». Et placés sur le versant extracellulaire de la MP (REG)

⚠ Jamais libres, toujours avec une protéine ou un lipide sur le versant extracellulaire ce qui contribue à l’asymétrie.

Ils ont des rôles variés :

- Charge électrique : NaNa : N-acétyl Neuraminic Acid donne une charge négative - Molécule d’adhérence (pour les protéines) : SAM, CAM

- Ag des groupes sanguins : glyco-sphingolipide - Protéoglycanne : MP et MEC

LB formée de plusieurs protéines qui contiennent des sucres : protéoglycanes ++. L’intégrine (protéine intégrale) traverse totalement la MP : sa partie intracellulaire interagit avec le cytosquelette (microfilaments d’actine) tandis que se partie extracellulaire est en contact avec la lame basale. Prot périphériques peuvent faire l’intermédiaire entre intégrines et cytosquelette

6 Figure 4, chapitre 3 : Les protéoglycanes (cœur sucré) sont formés d’un axe d’acide hyaluronique associés à des composés sucrés. Important pour la fonction de la LB

III – Architecture fonctionnelle de la MP

A. Les lipides en bicouche et les protéines

Figure 3, chapitre 2 : expérience démontrant l’organisation en bicouche lipidique (2 hémi couches de lipides)

7 On prend des globules rouges : ils sont faciles à obtenir par prise de sang et n’ont pas de noyau. On peut mesurer leur taille et calculer approximativement la surface théorique S de membrane plasmique.

On va solubiliser les lipides de la membrane avec de l’acétone… On se rend compte que la surface totale est de 2S

→ Organisation en bicouche lipidique.

Les protéines transmembranaires sont visibles en cryofracture (le principe de cryofracture est HC) : on congèle très rapidement les cellules puis on les fracture avec un couteau, observation en MET. On observe bien les pour les cellules épithéliales les jonctions serrées ou des jonctions gap qui permettent la communication entre 2 cellules. En MET MP ligne continue ; cryofracture organisation tridimensionnelle de la MP => pas une ligne droite. Les lipides sont en mouvements, on a une plasticité de la MP

En rouge, les phospholipides et en vert les protéines. Cette structure est fluide, les molécules lipidiques sont mobiles.

8 Par des techniques de cryofracture, on peut expliquer comment ces protéines sont insérées dans la membrane plasmique. On isole des membranes que l’on refroidit, on réalise une réplique par carbone- platine puis on les observe.

B. La MP est asymétrique

La composition est différente selon les hémicouches lipidiques : différente entre les 2 feuillets.

Les sucres (glycoprotéines ou glycolipides) ne sont que sur le versant extracellulaire.

Les ponts disulfures des protéines ne sont que sur le versant extracellulaire du fait du caractère oxydant du milieu extracellulaire ≠ cytosol qui est réducteur.

Les protéines périphériques cytosoliques qui s’associent avec le cytosquelette sont uniquement présentes sur le versant intracellulaire.

+ Hétérogénéité avec des domaines membranaires comme les radeaux lipidiques : cavéoline, récepteur particuliers, protéines couplées aux GPI, protéines G, NO-synthase…

Cette hétérogénéité conditionne une fonction ! Poly, figure 3 p.18

Représentation plus détaillée de la bicouche lipidique :

- Pont disulfures présent uniquement sur les protéines du versant extracellulaire - Présence de sucre uniquement sur le versant extracellulaire de la MP

- Glycosylation des protéines : N-glyco et C-glyco. Pour les protéines du cytosquelette elles peuvent être O-glyco (mais pas N-glyco !)

9 - Composition en lipides différente selon les feuillets

- Groupement SH qui proviennent des cystéines qui ne sont pas sous forme de ponts disulfures ici

La protéine va être glycolisé par transfert d’une arborisation sucré effectué par un enzyme : Glycosyl-transférase spécifique selon le type de glycolisation.

N, C, O glyco = protéines dans le domaine luminal O = certaines protéines cytosoliques

C. Les mouvements de la MP à l’échelle moléculaire

1. Les lipides

On utilise les liposomes (industries cosmétiques ou pharma) ou des ghost du GR (fantômes de GR) obtenus par un choc hypotonique.

→ Diffusion latérale, rotation, flip-flop Poly, figure 4 p.19

Liposomes = vésicule qui contiennent un milieu aqueux

Certains facteurs ont une influence sur la fluidité (capacité à avoir une certaine plasticité) de la membrane plasmique :

- La température : T↗, mouvement ↗

- La quantité de cholestérol : + cholestérol, - mouvement

- La nature des phospholipides, en particulier des AG : AG saturés ↘, AG insaturés ↗ Glycosylation des protéines : Figure 16,

chapitre 8

→Le domaine cytosolique des protéines transmembranaires n’est jamais O- glycosylé

10 L’insaturation rend la MP plus fluide (⚠Attention le prof a dit « plus rigide » en cours il s’est trompé)

NB : Le flip-flop se passe aussi au niveau du RE : N-glycosylation des protéines : le dolichol (isoprénoïde) subit un flip-flop. La lumière RE ≈ milieu Extracellulaire. On a aussi la fabrication de l’ancre GPI qui subit un flip flop dans le RE.

Le flip flop permet de passer d’un feuillet à l’autre, il nécessite de l’énergie ainsi que des flippases (enzyme, protéines membranaires).

2. Les protéines

→ Diffusion latérale, rotation PAS DE FLIP-FLOP

Figure 6, chapitre 2 : phénomène de capping nécessite de l’énergie (ATP), on le sait car si poison des mitochondries ou froid → arrêt phénomène

On peut isoler les lymphocytes qui font partie de notre système immunitaire. Ces lymphocytes possèdent un noyau (à l’inverse des GR) et, une membrane plasmique.

11 A t=0 : marquage homogène des anticorps (LT) fixé aux antigènes. On place à 37° ce qui favorise les mouvements des lipides et des protéines. Au bout de quelques minutes on observe un agrégat de la fluorescence homogène à un certain pôle de la cellule : c’est le phénomène de capping. On met en évidence la diffusion latérale des protéines. Si on continue l’expérience on aura disparition de la fluorescence de la MP car endocytose, puis de la cellule par dégradation.

Si on diminue la température, il n’y aura plus de Capping et les cellules vont être figées.

Si on utilise des poisons contre la production des ATP, on peut bloquer les différentes étapes → nécessité d’énergie

Limitation des mouvements des protéines en diffusion latérale 4 mécanismes vont limiter la diffusion latérale des protéines à la membrane.

1. Interactions de protéines intégrales avec cytosquelette directement ou par l’intermédiaire d’une protéine périphérique cytosolique.

2. Interactions de protéines avec la MEC (SAM).

3. Interactions avec d’autres protéines membranaires, elles d’associent entres elles pour former par exemple un canal ionique (oligomérisation).

4. Interactions entres les protéines portées par 2 cellules (CAM), du fait que ces protéines sont capables d’interagir entres elle : contraintes. Ces interactions limitent la diffusion latérale.

D. La MP : modification de la composition chimique par disparition

ou clivage enzymatique

12 - Par des protéases : extracellulaire (ADAM, MMP…), cytosoliques (caspases) ou intra

membranaires

- Par des phospholipases : extracellulaire (GPI), cytosolique-intramembranaire

→ IP3 et DAG : seconds messagers (communication)

- Détachement de la face cytosolique : protéines G (acides gras) Poly, figure 5 p.19

A gauche : une protéine transmembranaire est découpée

→ A deux endroits spécifiques par des protéases agissant dans le domaine extracellulaire

→ A un endroit par une protéase cytosolique appelée caspase (domaine intra membranaire) → spécificité des protéines.

Protéines intégrales ont une fonction si protéases découpe la protéine cette fonction ne peut plus être exercé mais une autre fonction peut apparaître

Phospholipases coupe phosphoinositide = signal reçu pour clivage donne 2 composés Dag reste MP et IP3 qui se dirige vers RE

Récepteur EGF partie extracellulaire qui peut fixer un ligand et intracellulaire :

VOIR PLUS LOIN :

13 Reconnaissance de sites précis. Une même protéine peut avoir 2 fonctions ;

- A la membrane

- Après clivage : importation partie intracellulaire dans le cytosol et rôle de facteur de régulation de la transcription FRT (noyau)

→ IP3 : va se fixer au RE, ce qui va faire sortir le calcium qui va se fixer à la calmoduline pour induire des activations enzymatiques (protéines kinases, adénylcyclase…) Communication intracellulaire en cascades.

Ligand se fixe sur le récepteur => récepteur activé => alpha GTP active phospholipase C qui clive PIP2

en IP3 et DAG

Cette modification de la MP induit des changements profonds au niveau de la cellule. La cellule régule ces modifications en recevant des signaux extérieurs.

E. Régions de la MP qui augmentent la surface d’échange avec le milieu extracellulaire

- Microvillosités / stéréocils : (extensions de la membrane) - Cils (à la surface de quasiment toutes les cellules)

- Replis du pôle basal : comme pour le rein qui doit filtrer environ 70L par jour et qui a besoin de beaucoup d’échange hydrominéraux. Réabsorption indispensable !

14 Nécessité de faire beaucoup d’échanges et surtout de l’eau.

Les 4 rôles de la MP

- Motilité cellulaire (mobilité cellulaire) = endo/exocytose + adhérence - Communication intercellulaire : chap 11 : signaux…

- Adhérence : protéines membranaires spécialisées (CAM et SAM)

- Transports : avec mouvement (endo/exocytose/phagocytose) ou sans mouvement de la MP

IV – Adhérence intercellulaire ou entre C et MEC A. Généralités

Molécules d’adhérence = glycoprotéine de la MP : protéine intégrale avec un groupement sucré sur le versant extracellulaire de la membrane plasmique → Asymétrie !

2 types :

 CAM (Cell Adhesion Molecule) : adhérence intercellulaire

 SAM (Substrate Adhesion Molecule) : Adhérence MEC/LB 4 principales superfamilles de molécules d’adhérence :

 Immunoglobulines (NCAM) (Neural cell adhesion molecule)

 Cadhérines

 Sélectines

 Intégrines

 (+ autres non étudiées)

15 Conclusion de cette expérience, il existe une spécificité tissulaire, elles ne peuvent pas adhérer si elles ne se reconnaissent pas.

→ 1^ère caractérisation d’une molécule d’adhérence

→ Adhérence ou répulsion permet la transduction mécano chimique

Signaux envoyés par protéines G monomériques, périphériques ou kinases : le signal va aller dans le cytosol, mais peut aussi aller jusqu’au noyau (expression de gènes : effet transcriptionnel). Ils peuvent avoir une action du le cytosquelette (changer les formes) …

Les molécules entrent en contact par des CAM, il y a des signaux envoyés qui peuvent modifier l’organisation du cytosquelette, modifier le métabolisme de la cellule ou se diriger vers le noyau (important pour les événements transrationnels). Ces molécules peuvent entrer en contact avec la MEC par des SAM (intégrines). C’est un phénomène physique et chimique à travers les intégrines des signaux vont passer dans la cellule : transduction mécano-chimique

Une anomalie de ces molécules d’adhésion → clivage enzymatique (ADAM, MMP qui sont suractivés dans les cancers) entrainant ↗ motilité cellulaire → métastase, développement embryonnaire

 La capacité d’adhérence est spécifique

16 Ces ciseaux moléculaires soit présents à la membrane, soit sécrétés vont être capable de cliver la partie extracellulaire de la molécule. Cette partie extracellulaire est importante dans l’adhérence des molécules, elles ne pourront donc plus adhérer à cause de ce clivage.

2 caractéristiques des molécules d’adhérence

▪ Avec /sans calcium extracellulaire (cadhérines)

▪ Présentes ou non dans la MP (signal d’insertion) 4 catégories :

- Présentes dans la MP, fonctionnelles (CAM Ig, cadhérines) - Présentes à activer (Intégrines)

- Absentes mais disponible par exocytose (Sélectines : signal d’insertion)

- Absentes : transcription + traduction nécessaires (présence du gène codant la molécule d’adhérence)

→ L’adhérence entre des C induit des contraintes : obtention de forme particulière avec une polarisation.

Clivage+ inactivation des molécules d’adhérence CAM, SAM

17 Le colon formé de cellules épithéliales qui adhèrent à la LB bas des SAM et entre elles par des jonctions. Elles sont polarisées, pôle apical (lumière), basal (LB) et pôles latéraux. On les place dans un milieu de dissociation contenant des chélateurs de calcium (EDTA, EGTA).

Les cellules vont se détacher et même changer de formes. Elles deviennent arrondies et perdent leur polarité. Cette expérience montre qu’éliminer l’adhérence entre les cellules grâce à ces molécules empêchant l’action du calcium, va lever la contrainte que ces cellules ont et donc elles vont retrouver une forme arrondie et ne sont plus organisées.

Pour ça il faut que la membrane plasmique soit fluide pour qu’elles puissent s’adapter à ce changement de forme. Importance du calcium dans la formation de des jonctions er la capacité des cellules à adhérer entre elles.

FIN DU COURS 14/01/21

B. Les CAM de la superfamille des Ig

Elles sont présentes et fonctionnelles dans la MP, leur boucle est caractéristique de la famille des CAM.

➢ NCAM : neurone, muscle…

➢ Glycoprotéine

➢ Adhérence Ca⁺⁺ indépendante

➢ Superfamille très large, dont les R membranaires

Interagit avec d’autres CAM, SAM et intégrine (Ca⁺⁺ dépendante)

➢ Superfamille des Ig et pathologie : - Développement du SNC (Cam L1)

- NCAM : surexprimée dans les cancers à petites cellules du poumon

- Récepteurs pour agents pathogènes : CD4 et le virus du SIDA (HIV), le virus utilise le R-CD4 sur les lymphocytes pour s’attacher et pénétrer dans la C. Le pathogène utilise le domaine Ig de CD4 pour pénétrer dans nos C par endocytose : le LTCD4 perd sa fonction et donc ne défend plus le corps. → Système immunitaire déprimé

Figure 10, chapitre 2 : l’intégrine se fixe au plus proche de la membrane.

C. Cadhérine : deuxième famille de CAM

Elles sont présentes et fonctionnelles, on les retrouve dans de nombreuse cellule dont les Cellules épithéliales (jonctions) ⚠ Absentes du pôle apical des cellules épithéliales polarisées

18 Adhérence Ca⁺⁺ dépendante

- Interaction avec autres cadhérines, Ig, Integrine, protéines LB (GAG) - Interaction et rôle dans la plaque dense des jonctions adhérentes Cadhérine et pathologie :

- Dans les cancers du sein agressifs : on observe une perte d’expression d’E-cadhérine : les cellules tumorales vont se détacher les unes des autres et créer des métastases.

- Perte de l’inhibition de contact

- Récepteur pour pathogènes : bactérie de la famille des Listeria pénètre dans la cellule épithéliale pour l’infecter grâce à E-cadhérine (E pour épithélial)

Gérald Edelman a découvert les cadhérines.

Recrutement des cadhérines au niveau de la MP, L-CAM → cadhérine

Immunodétection d’E-cadhérine (cellules en culture) colorées par du DAPI (ADN). Le signal se retrouve au point de contact entre les deux cellules. Si on met du calcium : séparation des cellules.

La cadhérine est présente ENTRE les C, elle ne retrouve pas au pôle apical : elles ont une organisation en « Velcro » : 1 cadhérine interagit avec 2 cadhérines d’une autre C

19 Le long de la membrane latérale, on a la jonction serrée, la jonction intermédiaire (E-cadhérine) collée à un filament d’actine, on a des plaques denses, un autre type de jonction est le desmosome (filaments intermédiaires de cytokératine y sont connectés). On note un espace entre les C ± étroit selon les C.

Phénomène inhibition de contact : la prolifération des C est stoppée par le contact entre les C =>

arrêt de prolifération. Dans le cas de K → la multiplication continue, les cellules continuent de proliférer, ce signal d’arrêt est perdu si l’on bloque E-Cadhérine.

E-cadhérine = adhérence + info inhibition de contact.

D. Les Sélectines : troisième famille de CAM

Elles sont absentes mais disponible après un signal d’insertion par exocytose - Leucocytes, plaquettes, C endothéliales

- -Adhérence Ca⁺⁺ dépendante

- -Expression à la MP déclenchée par un signal (mécanique/chimique : mécano-transduction) mécanisme d’exocytose.

- Sélectines et pathologie o Cancer

o Inflammation : traumatisme tissulaire o Récepteur pour agents pathogène : bactérie Les ligands de ces molécules sont les adressines.

20 Signal provoquant l’insertion des selectines dans la MP par un phénomène d’exocytose régulée. Sur ces récepteurs, les glycoprotéines et les mucines peuvent se fixer. La molécule d’adhérence est prisonnière d’une vésicule. Sous l’effet d’un signal d’origine extracellulaire, un phénomène

d’exocytose est déclenché. La vésicule va alors s’accrocher à la membrane plasmique et délivrer des molécules d’adhérence.

E. Les intégrines : rôle de CAM ET SAM

SAM : adhérence avec des molécules de la matrice (fibronectine…) : fonction principale CAM : adhérence à des molécules de la superfamille des Ig et cadhérines

Très nombreux types cellulaires : fibroblastes, cellules épithéliales leucocytes, plaquettes Adhérence Ca⁺⁺ dépendante

Intégrine et pathologie : perte de fonction de cadhérine et épidermolyse = détachement de la peau - Maladies congénitales

- Cancer avec formation de métastases

- Récepteurs pour pathogène : virus et bactérie

2 sous unités : hétérodimère, la sous unité α a un pont disulfure et il faut du Ca⁺⁺ pour que les intégrines soient activées, elles sont activées par un signal.

21

• Fixation au domaine disintégrine des métalloprotéases (ADAM) → pas de clivage

• Activation selon le besoin

La partie extracellulaire des intégrines se fixe sur des sites précis des ligands, comme dans la MEC sur la fibronectine avec une séquence RGD(S) (très important d’avoir cette chaîne peptidique)

→ spécifique entre l’hétérodimère et la séquence de la fibronectine.

IV- Les jonctions intercellulaires : domaines de membrane spécialisés pour l’adhérence intercellulaire ou avec la MEC

4 caractéristiques communes :

- Toutes les cellules, épithéliales ou non

- Présence de CAM à domaine extracellulaire court ou long (va conditionner la longueur du domaine du milieux extracellulaire)

- Long : domaines d’interaction entre MP et cytosquelette

- Court : domaine de transduction mécano-chimique (kinases, protéines G…) 2 critères de classement :

▪ Morphologie : 3 types zonula, macula ou fascia

▪ Largeur de l’espace intercellulaire On a 3 types de jonctions :

1. Au niveau apical, on a une bande complète = Zonula, qui contient des molécules de types claudine et occludine

2. Les jonctions sous forme de tâches = Macula 3. Bande incomplète = Fascia (on ne s’y attarde pas)

Il y a des espaces larges, « plaques » : exemple : jonctions adhérentes - CAM à domaine extracellulaire long

- + Protéines « spécialisées » d’interaction avec le cytosquelette → « plaque »

Et des espaces courts/étroits : Jonctions serrées et communicante

- CAM à domaine extracellulaire court : 4 domaines TM, claudines, occludines, connexines

22 - CAM à long domaine au bord de la jonction

- Protéines périphériques cytosoliques non organisées en plaque

Jonction serrée : Zonula Occludens (ZO) = tight junction → étroit Jonction communicante : gap junction → étroit

Jonction intermédiaire : Zonula Adherens (ZA) → large Desmosome : Macula adherens → large

Hémi-desmosome → large avec des intégrines

Complexe de jonction (cellules épithéliale polarisée) = ZO + ZA ± MA

A. La jonction serrée : Zonula OCCLUDENS= tight junction

- Espace cellulaire étroit

- CAM 4 domaines TM : claudine, occludine (domaine extracellulaire court) - CAM à domaine extracellulaire long : CAM Ig, cadhérine

- Jonction = radeau lipidique entre les points de contact - Protéines associées cytosoliques (ZO1, protéines G…)

Dans une cellule épithéliale polarisée, juste au-dessous de la membrane apicale, son rôle est : - Frontière pôle apical-face basolatérale

- Etanchéité relative, contrôlée par les claudines, de l’épithélium : pore aqueux… mais pas bact…

Pathologie (dans les épithéliales polarisés)

- Mutations de claudine : maladies de l’audition - Action de pathogène (toxines bactériennes, virus…)

 Perte d’étanchéité de la couche épithéliale

23 Etude particule intramembranaire en cryofracture : régulation de l’alignement des particules régulant ainsi l’étanchéité du tissu épithélial.

ZO = caractéristique des cellules épithéliales polarisées

Figure 18, chapitre 2 :Les alignements de claudine(s) ménagent des pores aqueux permettant les transports paracellulaires au travers de la jonction serrée : contrôle du transport pour les claudines : pores ménagés permettant le passage d’ions : paracellulaire → communication intraC avec extérieur de la C

(les chiffres ne sont pas à

retenir) : méthode électro physiologique pour mesurer l’imperméabilité relative

Résistance électrique transépithéliale = mesure de l’étanchéité de la couche cellulaire

 + alignement + résistance – perméable

B. Jonction communicante = gap junction (macula)

- Espace intercellulaire étroit

- CAM à 4 domaines TM : 6 connexines = 1 connexon - CAM à domaine extracellulaire : CAM Ig et cadhérines - Protéines associées cytosoliques (protéines G…) Dans les cellules polarisées : face basolatérale son rôle est :

o Dans neurones et astrocytes : « synapses électriques »

24 Permet le transport de petites molécules hydrophiles de cytosol à cytosol, ions (PM≤1 000 Da)

o Couplage électrochimique par le passage d’ions et couplage métabolique par le passage d’ATP, IP3, peptides…

Pathologies :

- Mutations des connexines (cataracte) - Cancer

- Maladies cardiaques

Connexines : adhérence dépendante du Ca⁺⁺

Cadhérines, CAM Ig à la périphérie du domaine jonctionnel

Figure 21, chapitre 2 : Perméabilité des jonctions communicantes : conditions de passage notamment avec la présence de Ca2+ peut entrainer la fermeture des connexons + couplage électrochimique et métabolique (IP3 si augmente, active relargage Ca2+ et activation de kinases…)

Figure 22, chapitre 2 : Les 3 directions des échanges métaboliques au travers d’un épithélium polarisé : 3 types de transport Différents

C. Desmosomes : Macula Adherens

- Espace intercellulaire large

- CAM à domaine extracellulaire long : CAM Ig, cadhérine

- Protéines spécialisées associées cytosoliques « plaque » -> insertion de filaments intermédiaires de :

o Cytokératine (Cellules épithéliales)

o Vimentine (Cellules épithéliales d’origine mésoblastique) o Desmine (cardiomyocyte)

- Ainsi que des protéines G

Les desmosomes sont des « rivets » qui sont reliés entre eux par des filaments intermédiaires de cytokératine qui permettent le maintien de la forme de la C.

25 Hémidesmosome : au contact de la LB fait appel aux intégrines et non des cadhérines et CAM Ig Desmosomes= rivets ; Maintien de la forme des cellules

D. Jonction intermédiaire = Zonula Adherens

- Bande, face latérale, sous la jonction serrée (mais inconstante) - Espace intercellulaire large

- CAM à domaine extracellulaire long : CAM Ig, cadhérine

- Protéines spécialisées associées cytosoliques → « plaque » -> insertion de microfilaments d’actine

- + protéines G

Intervention dans la fermeture du tube neural (développement)

Complexe de jonction (cellules épithéliales polarisées) = ZO + ZA ± desmosome

V – Transport SANS mouvement de la membrane plasmique

A. Les transports sont classés selon deux critères

26 3 caractéristiques : passage direct des matériaux transportés en traversant la membrane, pas intervention du SE ni du cytosquelette à l’échelle MOLECULAIRE

Perméase = molécule = canal (qui peuvent laisser passer des molécules de façon passive ou active) Figure 26, chapitre 2 : Les différents modes de transports transmembranaires sans mouvement de la membrane plasmique : passif ou actif

1/ Les gaz, l’éthanol diffusent librement à travers la MP mais besoin du gradient de concentration

2/ Avec perméase mais selon le gradient de concentration pour les ions selon de potentiel, selon la présence d’un ligand (protéines, peptide…) pour certains ions avec un spécificité des canaux, un transporteur spécifique d’un type, aquaporine (selon l’effet d’un potentiel, le canal s’ouvre ou se ferme et fait entrer du Ca⁺⁺ et Na⁺). Direction = celle du gradient de concentration.

3/ Énergie venant de l’hydrolyse de l’ATP ou pour un transport d’ions (souvent Na+) Perméase ABC : exocytose de toxine : résistance à certains médicaments

2 conséquences du transport des ions à travers de la MP :

27 - Gradient de concentration entre le cytosol (K+ = sortie) et extracellulaire (Na⁺ et Ca⁺⁺ =

entrée)

- Gradient + activité Na⁺-K⁺-ATPase o Transport d’ions

o Potentiel de membrane = potentiel de repos ( -70 mV) Transport à l’échelle moléculaire : pas visible au microscope

VI – Transport AVEC mouvement

Transport de macromolécules

A. Définitions

✓ Endocytose : « entrée »

✓ Exocytose : sortie + renouvellement MP

✓ Energie + cytosquelette

✓ Balance endocytose/exocytose

Observable au microscope, impliquant MP et SE, molécule transitoirement véhiculée dans une vacuole ou vésicule entouré d’une membrane, consommation d’énergie et intervention du cytosquelette, cytosol à l’origine d’une partie du matériel transporté ou de sa destination finale.

Figure 28, chapitre 2 : 5 types d’endocytose : dynamine activité GTPasique Classification selon 3 critères :

- Présence ou non revêtement sur la face cytosolique des vésicules d’endocytose - Nature et volume des éléments du milieu extracellulaire internalisés

K ⁺

(139 mM)

Na⁺ (10 mM) K⁺

(4 mM)

Na ⁺

(1145 mM) ))

Ca ⁺⁺

Ca⁺⁺

28 - Intervention d’une protéine G monomérique ou non, la dynamine.

B. Endocytose

Bloquée par le froid

Via des vésicules recouvertes de clathrine : LDL et Récepteurs :

Le cholestérol en partie d’origine alimentaire (formation des LDL dans le foie), les LDL sont des vecteurs plasmatiques du cholestérol est en partie d’origine d’alimentaire

(formation de LDL dans le foie)

Figure 30, chapitre 2 : Endocytose et recyclage à la membrane des récepteurs des LDL : endosome = milieu acide par pompe à protons

La clathrine est formée de 3 chaines légères et 3 chaines lourdes s’organisant en triskélion pour former le revêtement de la vésicule.

Figure 31, chapitre 2 : L’endocytose par l’intermédiaire de récepteurs membranaires dans une cavéole :

Le déshabillage de vésicule à clathrine indispensable au transport cytosolique : - Clathrine + protéines d’adaptation ( cytosol)

- Cavéoline : protéine de la MP en épingle à cheveu → Cavéoles

Le déshabillage de cavéol est impossible sans détruire la cavéole

Phagocytose : endocytose d’une cellule de grande taille comme une bactérie.

Les macrophages peuvent éliminer des GR Sénescents par la formation de voiles hyaloplasmiques.

29 Devenir du matériel endo/phagocyté

- Nutrition cellulaire - 5 destinations

Le cholestérol est en partie d’origine alimentaire (formation LDL dans le foie avec les lysosomes) Il faut toujours déshabiller les vésicules à clathrine

C. Exocytose

C’est un phénomène permanent ou provoqué du golgi (FAPP, ARF, G mono)

L’exocytose permet le renouvellement de la MP si constitutive

30 Exemple du mastocyte qui est rempli des vésicules remplies d’histamine, sérotonine,

enzymes… et quand il est en contact avec un allergène (=signal), toutes les vésicules se déversent au niveau de la circulation sanguine.

Exemple dans les C Beta du pancréas : exocytose de l’insuline après stockage car la régulation de la glycémie doit être très précise.

Exemple d’une jonction neuromusculaire Figure 9, chapitre 11 : Figure 21, chapitre 11

Mécanismes communs et rôles de l’ex/endocytose

Microtubules et dynéines, kinésines MF actine Amarrage

VII – Biosynthèse et renouvellement de la MP

1. Ce renouvellement est permanent

Microscopie quantitative : Renouvellement permanent MP : - Fibroblaste : endocytose 100 % MP en 125min,

- Macrophages : endocytose 100% mais en 33 min il faut qu’il y ait autant d’exocytose

31

2. Les étapes

Schéma général de la biosynthèse des constituants de la membrane plasmique

La très grande majorité des constituants de la membrane plasmique est apporté à partir du Golgi par des tubules (recouverts de FAPP, puis déshabillés). Les cavéoles n’apportent qu’une fraction

minoritaire des constituants membranaires.

FAPP majoritaire : pas besoin de signal

3. Les déchirures de la MP

Contraction musculaire : dysferline : protéine de la MP impliquée dans la réparation Mutation => dystrophie musculaire des ceintures : incapacité à réparer les cellules : déficit musculaire