Fiche de révision : Membranes cellulaires

📋 Plan du Cours

1. Compartimentation et rôles membranaires
2. Composition moyenne des membranes
3. Bicouche lipidique et lipides
4. Protéines membranaires
5. Glucides et glycocalyx
6. Transports à travers les membranes
7. Repères et pièges d’examen

📖 1. Compartimentation et rôles membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Compartimentation cellulaire : La cellule eucaryote est compartimentée par une membrane plasmique externe et par des membranes intracellulaires qui délimitent des organites et des vésicules spécialisés.

★ À maîtriser

📌 La lumière d’un compartiment membranaire est équivalente au milieu extracellulaire ou intraluminal, tandis que le cytosol est équivalent au milieu intracellulaire ou cytosolique.

• La membrane plasmique sépare le milieu extracellulaire du milieu intracellulaire et les membranes intracellulaires séparent l’intérieur des vésicules ou des organites de leur environnement cytosolique.

📌 Les membranes régulent la composition du milieu intracellulaire en contrôlant les entrées et les sorties de molécules.

• Les membranes jouent le rôle de filtre semi-perméable grâce à des canaux et des pompes, et de récepteur grâce à des molécules reconnaissant des signaux extracellulaires comme les hormones, les neurotransmetteurs et les facteurs de croissance.

• Dans le cytosol, les concentrations approximatives sont de 139 mM pour K+, de 5 à 15 mM pour Na+, de 5 à 15 mM pour Cl− et de 10−4 mM pour Ca2+.

• Dans le milieu extracellulaire, les concentrations approximatives sont de 4 mM pour K+, de 145 mM pour Na+, de 110 mM pour Cl− et de 1 à 2 mM pour Ca2+.

Compléments

• La membrane mitochondriale interne participe à la phosphorylation oxydative.

💡 Astuce mémo

Compartimentation → spécialisation → régulation des échanges

📖 2. Composition moyenne des membranes

★ À maîtriser

• Les membranes cellulaires contiennent en moyenne environ 50 % de lipides, 50 % de protéines et 5 à 10 % de glucides.

• Le rapport protéines sur lipides vaut environ 1,3 dans l’érythrocyte, 0,23 dans la myéline et 3,2 dans la membrane mitochondriale interne.

Compléments

• Les membranes intracellulaires sont généralement plus riches en protéines que la membrane plasmique, et les glucides membranaires sont situés du côté extracellulaire ou luminal.

💡 Astuce mémo

Lipides = universalité, protéines = spécificité

📖 3. Bicouche lipidique et lipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide gras : Acide carboxylique formé d’une chaîne carbonée liée à des hydrogènes et terminée par un groupement COOH hydrophile, avec une longue partie hydrophobe saturée ou insaturée.
• Bicouche lipidique : Constituée de deux feuillets de lipides amphiphiles dont les têtes hydrophiles sont orientées vers l’eau et les queues hydrophobes se font face.

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique est constituée d’une bicouche lipidique, de protéines et de glucides, et l’imperméabilité de son cœur lipidique permet de délimiter les compartiments cellulaires.

• Les principaux lipides membranaires sont:

  • les glycérophospholipides
  • les sphingophospholipides
  • les glycolipides
  • le cholestérol

• Le feuillet externe contient principalement:

  • la phosphatidylcholine
  • la sphingomyéline
  • les glycolipides

📌 Lors de l’apoptose, la phosphatidylsérine est transférée vers le feuillet extracellulaire de la bicouche lipidique.

📌 La fluidité membranaire diminue lorsque la longueur des chaînes d’acides gras augmente, augmente avec le degré d’insaturation et diminue avec la concentration de cholestérol.

• La bicouche lipidique est un fluide bidimensionnel permettant la diffusion latérale et la rotation des lipides, tandis que la diffusion transversale ou flip-flop est très difficile.

💡 Astuce mémo

Des têtes hydrophiles vers l’eau, deux queues hydrophobes face à face

📖 4. Protéines membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Domaine transmembranaire : Région hydrophobe d’au moins 20 acides aminés apolaires ou peu ionisables qui traverse la bicouche lipidique, souvent sous forme d’hélice alpha.

★ À maîtriser

📌 Les protéines extrinsèques sont liées indirectement à la bicouche par des interactions faibles avec d’autres protéines et peuvent être extraites par une modification douce de la force ionique ou du pH.

• Les protéines intrinsèques ou intégrales représentent environ 70 % des protéines membranaires et sont fortement associées à la bicouche par des interactions hydrophobes, une liaison covalente à un lipide ou une ancre GPI.

📌 L’extrémité NH2-terminal d’une protéine transmembranaire peut être cytosolique ou extracellulaire selon les charges des acides aminés situés de part et d’autre du domaine transmembranaire.

• Les ponts disulfure des protéines membranaires se forment dans la lumière du réticulum endoplasmique et sont donc présents sur les domaines extracellulaires ou luminaux.

Compléments

📌 Les protéines intrinsèques ne peuvent être extraites qu’avec des agents déstabilisant la bicouche lipidique, comme les détergents.

• La diffusion des protéines dans la membrane peut être mise en évidence par la récupération de fluorescence après photoextinction et par la fusion cellulaire formant des hétérocaryons.

💡 Astuce mémo

Extrinsèque = interaction faible ; intrinsèque = ancrage fort

📖 5. Glucides et glycocalyx

🔑 Notions clés & Définitions

• Glycocalyx : Constitué de chaînes glucidiques portées par des glycoprotéines, des glycolipides et des protéoglycanes sur la face externe de la membrane plasmique.

📝 Points essentiels

• Les glucides représentent 5 à 10 % de la masse membranaire et leurs chaînes oligosaccharidiques sont relativement courtes, avec moins de 15 résidus.

📌 Le glycocalyx participe fortement à la reconnaissance cellule-cellule et à la spécificité cellulaire.

💡 Astuce mémo

Un manteau glucidique recouvre la face externe de la cellule

📖 6. Transports à travers les membranes

★ À maîtriser

📌 Le transport passif déplace une molécule d’un compartiment plus concentré vers un compartiment moins concentré sans consommation d’énergie, tandis que le transport actif nécessite de l’énergie et déplace une molécule contre son gradient de concentration.

• La diffusion simple permet le passage des petites molécules hydrophobes comme O2, CO2 et N2 ainsi que des petites molécules polaires non chargées comme l’eau et l’urée, sans protéine de transport.

📌 Le transport actif consomme de l’énergie fournie soit par l’hydrolyse de l’ATP, soit par un transport couplé, et utilise un transporteur.

• La pompe Na+-K+ ATPase utilise l’hydrolyse de l’ATP pour faire entrer le potassium dans la cellule et sortir le sodium.

📌 Dans un symport, deux solutés sont transportés dans le même sens, tandis que dans un antiport ils sont transportés en sens opposés.

Compléments

• La diffusion facilitée est un transport passif utilisant une protéine, comme un canal ionique, une aquaporine, une jonction communicante ou un transporteur de glucose ou de Fe3+.

• Dans les transports couplés sodium-glucose et sodium-proton, l’entrée passive de Na+ fournit l’énergie nécessaire au transport actif de l’autre molécule.

💡 Astuce mémo

Passif selon le gradient ; actif contre le gradient

📖 7. Repères et pièges d’examen

📝 Points essentiels

• Les radeaux lipidiques sont des microdomaines lipidiques de la membrane et sont décrits dans le cours comme des zones épaissies.

• La diffusion des protéines est limitée par: la liaison au cytosquelette, la liaison à la matrice extracellulaire, les barrières de diffusion comme les jonctions étanches

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des transports membranaires

Répartition des lipides membranaires