Fiche de révision : Le plasmalemme et ses constituants

📋 Plan du Cours

1. Rôles et faces du plasmalemme
2. Ultrastructure et modèles membranaires
3. Lipides et organisation de la bicouche
4. Mobilité et fluidité des lipides
5. Protéines membranaires et fonctions
6. Mobilité des protéines et preuves expérimentales
7. Contrôle des déplacements et renouvellement

📅 Repères chronologiques

1. 1936Davson et Danielli proposent le premier modèle de membrane plasmique, constitué d’une double couche de phospholipides dont les têtes hydrophiles sont orientées vers les milieux aqueux et les queues hydrophobes vers le centre.
2. 1960Robertson confirme le modèle précédent et introduit la notion de membrane unitaire, selon laquelle les membranes cellulaires et celles des organites ont une organisation générale comparable.
3. 1972Singer et Nicholson proposent le modèle de la mosaïque fluide, où différents constituants sont présents dans la bicouche et où les lipides et certaines protéines peuvent s’y déplacer.

📖 1. Rôles et faces du plasmalemme

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmalemme : Barrière dynamique et sélective qui entoure la cellule, sépare son contenu du milieu extérieur et contrôle les échanges.

★ À maîtriser

• Le plasmalemme est principalement constitué de lipides, de protéines et de glycoprotéines ; les lipides assurent surtout un rôle structural, tandis que les protéines et glycoprotéines remplissent la majorité des fonctions spécifiques.

• La face interne, ou cytoplasmique, est tournée vers le cytoplasme et reliée notamment aux microfilaments d’actine du cytosquelette, tandis que la face externe est tournée vers le milieu extracellulaire et peut être en contact avec la matrice extracellulaire.

📌 Le plasmalemme est une structure permanente qui ne disparaît pas pendant la division cellulaire ; sa destruction entraîne la lyse et la destruction de la cellule.

Compléments

• Le plasmalemme participe aux interactions et aux mouvements cellulaires, à l’adhésion, à l’augmentation de la surface d’échange par les microvillosités et à la différenciation par des structures comme les cils et les flagelles.

📖 2. Ultrastructure et modèles membranaires

★ À maîtriser

• Au microscope électronique, le plasmalemme présente un aspect trilamellaire formé de deux feuillets sombres d’environ 2 nm chacun et d’un feuillet clair central d’environ 3 nm, pour une épaisseur totale d’environ 7,5 nm.

Compléments

• Les fixateurs comme le formol peuvent bloquer les mouvements de la mosaïque fluide en créant des ponts aldéhydiques entre les constituants, ce qui entraîne la mort cellulaire.

💡 Astuce mémo

1936 Davson-Danielli → 1960 Robertson → 1972 Singer-Nicholson

📖 3. Lipides et organisation de la bicouche

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Molécule amphiphile formée d’une tête hydrophile et de deux queues hydrophobes constituées de chaînes d’acides gras.

★ À maîtriser

• Les phospholipides représentent environ 55 à 60 % des lipides membranaires, le cholestérol environ 25 à 30 % et les glycolipides environ 15 à 20 %.

📌 Les chaînes d’acides gras saturées ne possèdent que des liaisons simples et rendent la membrane moins fluide, tandis que les chaînes insaturées possèdent des doubles liaisons et favorisent une membrane plus fluide.

Compléments

• Dans un phospholipide, le glycérol possède trois carbones : C1 et C2 portent les chaînes d’acides gras et C3 porte le phosphate auquel peut être associée la choline, l’éthanolamine ou la sérine.

• Les phospholipides cités sont :

  • la sphingomyéline
  • la phosphatidylcholine
  • la phosphatidyléthanolamine
  • la phosphatidylsérine

• Le cholestérol représente environ 25 à 30 % des lipides membranaires et s’insère entre les phospholipides, avec son groupement OH orienté vers les têtes polaires.

• Un glycolipide associe un lipide à un ou plusieurs sucres, dont la partie glucidique hydrophile se trouve du côté externe de la membrane, vers le manteau cellulaire.

💡 Astuce mémo

Têtes vers l’eau, queues à l’abri de l’eau

📖 4. Mobilité et fluidité des lipides

★ À maîtriser

📌 Le mouvement latéral d’un phospholipide dans sa couche est environ 100 fois plus rapide que le flip-flop, qui correspond à son passage d’une couche à l’autre.

📌 Les chaînes d’acides gras courtes et insaturées favorisent une membrane plus fluide et plus fine, tandis que les chaînes longues et saturées donnent une membrane moins fluide, plus visqueuse et plus épaisse.

Compléments

📌 En milieu aqueux, les phospholipides peuvent former des micelles avec les têtes hydrophiles vers l’eau et les queues vers l’intérieur, tandis qu’en milieu organique apolaire ils peuvent former des micelles inversées avec les queues à l’extérieur et les têtes vers l’intérieur.

• Les liposomes sont des structures sphériques de laboratoire constituées de phospholipides organisés en deux couches et ne sont pas des structures naturelles.

• Le flip-flop est rare et lent car la tête polaire doit traverser la région hydrophobe ; des flippases facilitent ce transfert, notamment pour des phospholipides synthétisés dans le REL.

• La membrane nucléaire mesure environ 6 nm et est plus fluide que la membrane plasmique, qui mesure environ 7,5 nm.

• Le rapport cholestérol/phospholipides est d’environ 1/1 dans la membrane plasmique et d’environ 1/4 ou 1/5 dans certaines membranes internes d’organites ; un rapport plus élevé renforce la membrane.

💡 Astuce mémo

Latéral rapide, flip-flop lent

📖 5. Protéines membranaires et fonctions

★ À maîtriser

• Les protéines membranaires représentent plus de 50 % des constituants membranaires, ont surtout un rôle fonctionnel et varient en quantité selon les besoins de la cellule.

📌 Les protéines intrinsèques sont insérées dans la bicouche, certaines traversant toute la membrane, tandis que les protéines extrinsèques sont associées à une seule face par des liaisons faibles et sont plus faciles à détacher.

• Les protéines membranaires peuvent être contractiles, enzymatiques, transporteuses ou antigéniques ; les exemples cités comprennent les ATPases, kinases, phosphatases, pompes ioniques, transporteurs du glucose ou des nucléotides, perméases, canaux et pores.

• Les glycoprotéines membranaires sont synthétisées dans le REG, modifiées et glycosylées dans l’appareil de Golgi, puis acheminées vers la membrane par la voie sécrétoire, notamment par exocytose.

Compléments

• L’extraction des protéines intrinsèques fortement intégrées aux lipides nécessite notamment des détergents.

📌 Les protéines globulaires sont plutôt arrondies et massives, tandis que les sclérotéines sont plus allongées, comme l’actine et la myosine.

📖 6. Mobilité des protéines et preuves expérimentales

★ À maîtriser

• Lors d’une fusion cellulaire entre une cellule humaine et une cellule murine, l’immunofluorescence distingue leurs protéines membranaires, d’abord séparées en deux zones, puis mélangées après environ 30 minutes à 37 °C, ce qui montre leur mobilité latérale.

• 🔄 Le capping se déroule ainsi : des anticorps se fixent aux protéines membranaires, les anticorps bivalents relient plusieurs protéines, les protéines et les anticorps mobiles se regroupent dans certaines régions, une coiffe, ou cap, se forme

Compléments

• La fusion des cellules peut être réalisée chimiquement avec du glycérol, du DMSO ou du PEG, physiquement par choc électrique, ou biologiquement avec le virus de Sendai.

• Dans l’expérience de capping, la fluorescence initialement répartie sur la surface cellulaire se concentre ensuite en zones intenses, ce qui constitue une preuve de la mobilité des protéines membranaires.

📖 7. Contrôle des déplacements et renouvellement

★ À maîtriser

📌 Le contrôle cis du déplacement des protéines est interne à la cellule et peut dépendre du cytosquelette, notamment des microfilaments d’actine, tandis que le contrôle trans provient d’informations extracellulaires comme les hormones, cytokines, neurotransmetteurs ou anticorps.

Compléments

• Le capping constitue un exemple d’effet trans provoqué par des anticorps.

• 🔄 L’expression des gènes suit la séquence :

  1. ADN
  2. ARNm
  3. protéines

• Les structures fonctionnelles citées sont :

  • des canaux
  • des pompes
  • des récepteurs

💡 Astuce mémo

Cis : contrôle interne ; trans : signal extracellulaire

📊 Tableaux de synthèse

Mouvements et fluidité membranaires

Protéines membranaires