Fiche de révision : La membrane plasmique

📋 Plan du Cours

1. Rôles et structure générale
2. Lipides membranaires
3. Bicouche et asymétrie
4. Fluidité et fonctions lipidiques
5. Protéines et ancrages membranaires
6. Mobilité et interactions protéiques
7. Membrane du globule rouge
8. Glycocalyx membranaire
9. Transports membranaires

📖 1. Rôles et structure générale

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Constitue une barrière de protection entourant toutes les cellules, maintient leur forme, régule les échanges entre milieux intracellulaire et extracellulaire et reçoit puis transmet des informations.

★ À maîtriser

• Les membranes biologiques présentent cinq caractéristiques:
  • une bicouche lipidique fluide
  • des macromolécules protéiques ou glycoprotéiques
  • une composition chimique non homogène
  • une asymétrie
  • une continuité transitoire avec les systèmes endomembranaires

Compléments

• La membrane plasmique est très majoritairement constituée de protéines et de lipides.

💡 Astuce mémo

Barrière, forme, échanges, information : BFEI

📖 2. Lipides membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule amphiphile : Possède une extrémité hydrophile ou polaire et une extrémité hydrophobe ou apolaire.

★ À maîtriser

• Les membranes plasmiques des eucaryotes et des procaryotes contiennent essentiellement des phospholipides et des glycolipides, tandis que les membranes plasmiques animales contiennent aussi du cholestérol.

• Les cinq phospholipides majeurs sont:

  • phosphatidylcholine
  • phosphatidyléthanolamine
  • phosphatidylsérine
  • phosphatidylinositol
  • sphingomyéline

Compléments

• Les lipides constituent environ 50 % de la masse de la plupart des membranes des cellules animales.

• Les glycolipides représentent généralement 5 à 10 % des molécules lipidiques membranaires et comprennent les glycolipides neutres et les gangliosides.

• Le cholestérol représente environ 20 % de la membrane plasmique animale et possède une tête polaire hydroxyle ainsi qu’une région hydrophobe cyclique prolongée par une courte queue hydrocarbonée.

📖 3. Bicouche et asymétrie

★ À maîtriser

• Dans un milieu aqueux, les lipides amphiphiles exposent spontanément leurs têtes hydrophiles à l’eau et enfouissent leurs régions hydrophobes, formant des micelles ou des bicouches qui peuvent se refermer en vésicules ou liposomes.

• Dans les membranes des globules rouges humains, la phosphatidylcholine et la sphingomyéline sont principalement dans la monocouche externe, tandis que la phosphatidyléthanolamine et la phosphatidylsérine sont surtout dans la monocouche interne cytosolique.

Compléments

• Les phospholipides et glycolipides, de structure grossièrement cylindrique, forment spontanément des bicouches lipidiques qui se referment sur elles-mêmes.

• Les glycolipides sont uniquement présents dans la monocouche externe, où ils s’associent notamment dans des domaines riches en cholestérol et en protéines liées par un glycosylphosphatidylinositol.

• Les phosphatidylinositols sont présents dans les deux monocouches de la membrane plasmique mais sont plus abondants dans la monocouche interne que dans la monocouche externe.

💡 Astuce mémo

Amphiphilie → têtes vers l’eau et queues enfouies → bicouche

📖 4. Fluidité et fonctions lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fluidité membranaire : Permet aux molécules lipidiques de diffuser latéralement dans une monocouche et de tourner autour de leur grand axe, alors qu’elles passent très rarement d’une monocouche à l’autre, sauf le cholestérol.

★ À maîtriser

📌 Les chaînes hydrocarbonées courtes, les doubles liaisons et l’élévation de la température augmentent la fluidité de la bicouche lipidique.

📌 Le cholestérol diminue la fluidité et la perméabilité de la bicouche lipidique aux petites molécules hydrosolubles, tout en basculant facilement d’une monocouche à l’autre.

• Le clivage enzymatique des phosphatidylinositols de la monocouche cytosolique produit de l’inositol 3-phosphate et du diacylglycérol, qui relaient et transmettent l’information à la cellule.

Compléments

📌 La phosphatidylsérine normalement interne devient un signal d’apoptose lorsqu’elle bascule dans la monocouche externe.

💡 Astuce mémo

Chaînes courtes et insaturées fluidifient, cholestérol diminue la fluidité

📖 5. Protéines et ancrages membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine transmembranaire : Traverse une ou plusieurs fois la bicouche lipidique et fait saillie sur chacune de ses faces.

★ À maîtriser

📌 Les protéines intrinsèques sont fortement ancrées dans la membrane et ne peuvent en être détachées que par des détergents ou des solvants organiques, tandis que les protéines extrinsèques sont fixées par des liaisons électrostatiques non covalentes et se dissocient avec des solutions salines.

• Les régions hydrophobes des protéines transmembranaires interagissent avec les queues apolaires des lipides, tandis que leurs régions hydrophiles interagissent avec l’eau de part et d’autre de la membrane.

Compléments

• La majorité des protéines transmembranaires sont glycosylées et leurs chaînes oligosaccharidiques sont toujours situées sur la face extracellulaire.

• Les détergents amphiphiles comme le dodécyl sulfate de sodium ionique et le Triton X-100 non ionique forment des micelles dont la partie hydrophobe se lie aux protéines et permet leur extraction de la membrane.

💡 Astuce mémo

Intrinsèques : détergents ; extrinsèques : solutions salines

📖 6. Mobilité et interactions protéiques

★ À maîtriser

• Les protéines membranaires peuvent tourner autour d’un axe perpendiculaire au plan de la bicouche et diffuser latéralement, mais elles ne basculent pas au travers de la bicouche.

• Les mécanismes limitant la diffusion latérale comprennent:

  • les jonctions intercellulaires
  • l’agrégation des protéines membranaires
  • l’interaction avec le cytosquelette
  • l’interaction avec la matrice extracellulaire

• Les molécules d’adhérence sont des protéines transmembranaires qui fixent les cellules à la matrice extracellulaire ou permettent l’adhésion cellule-cellule.

Compléments

• Les protéines membranaires liées au cytosquelette participent à la forme ou à la déformation de la cellule.

• Les récepteurs des lymphocytes T forment des complexes protéiques permettant l’activation ou non de ces cellules immunitaires.

📖 7. Membrane du globule rouge

📝 Points essentiels

• La membrane du globule rouge contient 15 protéines majeures, dont la spectrine, la glycophorine et la bande 3 représentent en poids 60 % de la quantité totale des protéines membranaires.

• Deux molécules de spectrine s’associent tête à tête pour former un tétramère, puis les tétramères se lient par leur queue en réseau à la face interne de la membrane du globule rouge.

• Les jonctions entre tétramères de spectrine comportent de courts filaments d’actine et la bande 4.1, et ce cytosquelette assure la stabilité de la membrane du globule rouge.

• L’ankyrine relie le réseau de spectrine au domaine cytoplasmique de la protéine transmembranaire bande 3, tandis que la bande 4.1 relie la spectrine et l’actine à la glycophorine.

💡 Astuce mémo

Un filet de spectrine accroché à la membrane par l’ankyrine

📖 8. Glycocalyx membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycocalyx : Zone périphérique riche en glucides située à la surface externe des cellules eucaryotes.

★ À maîtriser

• Les chaînes saccharidiques membranaires sont liées à:
  • des protéines membranaires
  • des lipides
  • des protéoglycanes

📌 Le glycocalyx protège la cellule contre les agressions mécaniques et chimiques et protège notamment les protéines membranaires de la dégradation protéolytique.

Compléments

• La concanavaline A reconnaît l’α-D-glucose et l’α-D-mannose, tandis que la lectine de germe de blé reconnaît la N-acétylglucosamine.

• Les glucides membranaires pourraient participer à l’adhésion intercellulaire.

📖 9. Transports membranaires

📝 Points essentiels

📌 Les bicouches lipidiques sont imperméables aux molécules chargées, y compris les ions, mais l’eau diffuse rapidement car elle est petite et non chargée.

• Les membranes cellulaires sont perméables par diffusion passive à l’eau et aux molécules hydrophobes, mais leurs protéines spécialisées permettent aussi le transport de molécules polaires relativement grandes, chargées ou non.

📌 Les protéines porteuses se lient à un soluté spécifique et changent de conformation pour le faire traverser, tandis que les canaux protéiques forment des pores aqueux permettant le passage d’ions spécifiques lorsqu’ils sont ouverts.

• L’endocytose transporte les macromolécules de l’extérieur vers l’intérieur par invagination puis pincement de la membrane plasmique, formant une vésicule intracellulaire.

• L’exocytose exporte les macromolécules lorsque la membrane d’une vésicule fusionne avec la membrane plasmique et libère son contenu dans le milieu extracellulaire.

📌 La pinocytose s’observe dans tous les types cellulaires pour les macromolécules, tandis que la phagocytose concerne seulement certains types cellulaires et les grosses particules.

💡 Astuce mémo

Endocytose : extérieur → intérieur ; exocytose : intérieur → extérieur

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des protéines membranaires