Fiche de révision : Membrane plasmique et transports

📋 Plan du Cours

1. Rôles fondamentaux de la membrane plasmique
2. Structure et organisation membranaires
3. Lipides et bicouche lipidique
4. Protéines membranaires
5. Glycocalyx et reconnaissance cellulaire
6. Perméabilité et gradients
7. Transports passifs
8. Transports actifs et pompes
9. Endocytose et maturation vésiculaire
10. Exocytose et export cellulaire

📖 1. Rôles fondamentaux de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Sépare le cytoplasme du milieu extracellulaire, donne sa forme à la cellule en lien avec le cytosquelette et contrôle les échanges ainsi que la communication cellulaire.

📝 Points essentiels

• Les quatre fonctions majeures de la membrane plasmique sont:
  • le transport contrôlé dans les deux sens
  • la communication intercellulaire
  • l’adhésion cellulaire
  • la motilité cellulaire liée au cytosquelette

📖 2. Structure et organisation membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Bicouche lipidique : Formée de deux feuillets, un feuillet externe au contact du milieu extracellulaire et un feuillet interne au contact du cytosol, dans lesquels sont enchâssées les protéines.

★ À maîtriser

📌 Les membranes des organites ont une structure générale similaire à celle de la membrane plasmique, mais leur composition en protéines et en lipides diffère, ce qui explique leurs fonctions différentes.

Compléments

• Singer et Nicholson ont mis en évidence la structure générale de la membrane plasmique en 1972.

💡 Astuce mémo

Structure identique, composition différente, fonction différente

📖 3. Lipides et bicouche lipidique

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Molécule amphiphile possédant une tête polaire hydrophile et une queue apolaire hydrophobe formée de deux chaînes hydrocarbonées, le plus souvent des acides gras.

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique contient en moyenne en masse:

  • 50 % de protéines
  • 40 % de lipides
  • 10 % de glucides

• Les lipides membranaires sont constitués en masse de:

  • 55 % de phospholipides
  • 25 % de cholestérol
  • 20 % de glycolipides

• En milieu aqueux, les phospholipides s’auto-agrègent avec leurs têtes hydrophiles orientées vers l’eau et leurs chaînes hydrophobes enfouies au centre de la membrane.

💡 Astuce mémo

Des têtes hydrophiles plongées dans l’eau entourent un cœur de queues hydrophobes

📖 4. Protéines membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine transmembranaire : Traverse toute l’épaisseur de la membrane grâce à une ou plusieurs régions hydrophobes de 20 à 30 acides aminés, généralement en hélice alpha, tandis que ses régions hydrophiles se trouvent de part et d’autre.

★ À maîtriser

• Les protéines membranaires assurent notamment les fonctions:
  • de récepteur
  • de transporteur
  • de signalisation cellulaire

📌 Les protéines transmembranaires peuvent fonctionner sur les deux faces de la bicouche, tandis que les protéines ancrées par un lipide ou périphériques ne peuvent exercer leurs fonctions que sur une seule face.

Compléments

• Les protéines périphériques sont liées par des interactions de faible énergie à des lipides du feuillet interne ou à des protéines des deux feuillets et comprennent notamment la clathrine et la spectrine.

💡 Astuce mémo

Transmembranaire = deux faces ; ancrée ou périphérique = une face ou extérieur

📖 5. Glycocalyx et reconnaissance cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycocalyx : Feutrage de filaments glucidiques ramifiés situé uniquement sur la face extracellulaire de la membrane plasmique.

★ À maîtriser

• Le glycocalyx protège la membrane, participe à la reconnaissance des antigènes des groupes sanguins A, B, AB ou O et intervient dans l’adhésion cellulaire grâce aux molécules CAM et SAM.

Compléments

• Les glucides du glycocalyx proviennent à 7 % des glycolipides et à 93 % des glycoprotéines.

• Le ganglioside GM1 peut servir de récepteur à la toxine du choléra ou aux virus de la grippe et faciliter leur entrée dans la cellule.

📖 6. Perméabilité et gradients

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient de concentration : Différence de concentration d’une molécule non chargée entre les deux côtés de la membrane et entraîne sa diffusion du compartiment le plus concentré vers le moins concentré.
• Gradient électrochimique : Associe le gradient de concentration et le gradient électrique dépendant du potentiel membranaire et de la charge de la molécule.

★ À maîtriser

📌 Les transports perméatifs concernent les ions et les petites molécules sans déformation visible de la membrane ni intervention du cytosquelette, tandis que les transports cytotiques concernent les macromolécules et les particules avec déformation membranaire.

📌 Plus une molécule est petite et hydrophobe, plus elle diffuse rapidement à travers la bicouche lipidique, tandis que les molécules chargées diffusent extrêmement lentement.

Compléments

• L’eau diffuse à environ 10⁻² cm par seconde à travers la bicouche lipidique, tandis que les ions diffusent à environ 10⁻¹² cm par seconde.

💡 Astuce mémo

Hydrophobicité et petite taille → diffusion rapide ; charge → diffusion quasi nulle

📖 7. Transports passifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion simple : Passage spontané de molécules hydrophobes ou de petites molécules polaires non chargées à travers la membrane sans intervention de protéines ni consommation d’énergie.
• Perméase : Protéine qui change de conformation de manière alternée pour exposer un site de liaison à un côté puis à l’autre de la membrane.

★ À maîtriser

📌 Les canaux protéiques forment un pore ouvert simultanément des deux côtés et transportent généralement plus rapidement que les perméases qui alternent leurs conformations.

Compléments

• Les perméases sont saturables parce que leurs sites de liaison peuvent tous être occupés, et les GLUT1 à GLUT5 transportent le glucose selon des localisations, cinétiques et régulations différentes.

• Les aquaporines permettent le passage sélectif de l’eau à une vitesse pouvant atteindre 3 milliards de molécules d’eau par seconde sans laisser passer les ions.

💡 Astuce mémo

Diffusion simple sans protéine, perméase saturable, canal rapide et ouvert

📖 8. Transports actifs et pompes

🔑 Notions clés & Définitions

• Cotransport : Utilise la dissipation du gradient électrochimique d’un ion, le plus souvent le sodium, pour déplacer une autre molécule contre son gradient.

★ À maîtriser

📌 Dans un symport, l’ion et la molécule transportée se déplacent dans le même sens, tandis que dans un antiport ils se déplacent en sens inverse.

• Dans les entérocytes, le symport apical Na⁺/glucose fait entrer le glucose contre son gradient grâce au gradient électrochimique du sodium, puis un transporteur GLUT basal permet sa sortie passive vers le liquide extracellulaire.

• L’échangeur Na⁺/Ca²⁺ expulse activement le calcium grâce au gradient de sodium et contribue à maintenir sa concentration cytosolique à 10⁻⁷ M dans une cellule non stimulée.

• La pompe Na⁺/K⁺-ATPase expulse trois ions sodium et fait entrer deux ions potassium par cycle grâce à l’hydrolyse de l’ATP et à l’alternance des conformations phosphorylée E2 et non phosphorylée E1.

• La pompe Na⁺/K⁺-ATPase maintient les gradients de sodium et de potassium, établit un excédent de charges positives extracellulaires et fournit le gradient de sodium nécessaire à de nombreux cotransports.

Compléments

• L’échangeur Na⁺/H⁺ utilise l’entrée passive du sodium pour expulser activement les protons et maintenir le pH cellulaire autour de 7.

💡 Astuce mémo

Gradient ionique → cotransport ; ATP → phosphorylation → changement de conformation

📖 9. Endocytose et maturation vésiculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Internalisation de particules ou de macromolécules par invagination de la membrane plasmique suivie de la fermeture d’une vésicule.
• Phagocytose : Endocytose de particules volumineuses de plus de 250 nm par émission de pseudopodes et formation d’un phagosome.

★ À maîtriser

• L’endocytose à clathrine comprend la formation d’un puits recouvert, le détachement par la dynamine, la perte du revêtement par les ATPases HSP-70 et la fusion avec un endosome précoce.

• La maturation des vésicules endocytaires implique leur acidification, l’apport d’enzymes, leur déplacement vers le noyau et leur fusion fonctionnelle avec les lysosomes pour dégrader leur contenu.

• Dans l’endocytose des LDL, le pH acide de l’endosome précoce, compris entre 6 et 6,5, sépare les LDL de leurs récepteurs, qui sont recyclés vers la membrane plasmique, tandis que les LDL sont dégradées en cholestérol libre dans les lysosomes.

Compléments

• Les vésicules d’endocytose à clathrine mesurent entre 100 et 150 nm, tandis que les puits recouverts représentent environ 2 % de la surface membranaire et durent 1 à 2 minutes.

💡 Astuce mémo

Récepteur → puits → vésicule → endosome → lysosome

📖 10. Exocytose et export cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Exocytose : Exporte des molécules vers le milieu extracellulaire par fusion d’un grain de sécrétion avec la membrane plasmique.

📝 Points essentiels

• 🔄 Lors de l’exocytose: une vésicule se forme à partir de l’appareil de Golgi, son revêtement protéique est retiré, la vésicule mûrit, la vésicule fusionne avec la membrane plasmique

💡 Astuce mémo

Golgi → vésicule → maturation → fusion → milieu extracellulaire

📊 Tableaux de synthèse

Principaux types de protéines membranaires

Types de transports membranaires