Fiche de révision : Structure et fonctions de la membrane plasmique

📋 Plan du Cours

1. Organisation cellulaire et tissus
2. Propriétés et fonctions membranaires
3. Composition et modèle membranaire
4. Phospholipides et amphipathie
5. Fluidité et mouvements lipidiques
6. Cholestérol et glycolipides
7. Perméabilité et diffusion
8. Protéines et transport membranaire
9. Transports actifs et homéostasie

📖 1. Organisation cellulaire et tissus

★ À maîtriser

• Les quatre grandes familles de tissus sont:
  • le tissu épithélial
  • le tissu conjonctif
  • le tissu musculaire
  • le tissu nerveux

Compléments

📌 Le noyau et les organites sont présents uniquement chez les cellules eucaryotes, tandis que le cytosquelette décrit dans le cours est absent chez les procaryotes.

• Les quatre niveaux d’organisation cellulaire sont:
  • les tissus
  • les organes
  • les appareils
  • les systèmes

📖 2. Propriétés et fonctions membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Homéostasie : maintien de l’équilibre physiologique de la cellule malgré les changements externes, notamment hydriques, électrochimiques et acido-basiques

📝 Points essentiels

• Les deux propriétés génériques de la membrane plasmique sont la protection, par cloisonnement du cytosol et des organites, et le contrôle, par perméabilité sélective maintenant l’homéostasie cellulaire.

• Les sept grandes fonctions de la membrane plasmique sont:

  • la compartimentation
  • la barrière à perméabilité sélective
  • le transport passif ou actif
  • la réponse aux signaux extérieurs
  • l’interaction entre cellules jointives
  • le site d’activités biochimiques
  • la transduction d’énergie

💡 Astuce mémo

Les fonctions majeures relient compartimentation, barrière, transport, signalisation, jonctions, activité biochimique et énergie.

📖 3. Composition et modèle membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle de mosaïque fluide : Singer & Nicholson, 1970 — Le modèle de mosaïque fluide décrit deux couches de phospholipides contenant des protéines périphériques ou intramembranaires, des glucides liés aux lipides ou aux protéines et du cholestérol entre les phospholipides.

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique contient environ 35 % de lipides, 60 % de protéines et 5 % de glucides en proportion du poids total.

• La membrane plasmique a une structure trilaminaire formée d’une bicouche dont les deux feuillets denses sont visibles en microscopie électronique à transmission et dont l’épaisseur moyenne est de 7 à 8 nm.

💡 Astuce mémo

Une mosaïque fluide : des protéines et du cholestérol flottent dans une bicouche de phospholipides.

📖 4. Phospholipides et amphipathie

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : molécule amphipathique possédant une tête polaire hydrophile et deux prolongements apolaires hydrophobes

★ À maîtriser

• Les phospholipides orientent leurs têtes polaires vers les milieux aqueux extracellulaire et intracellulaire, tandis que leurs queues apolaires se trouvent au centre de la membrane.

Compléments

• Les acides gras sont des acides carboxyliques formant des chaînes aliphatiques polycarbonées par répétition de groupes CH2.

💡 Astuce mémo

Tête polaire vers l’eau, queues apolaires au centre.

📖 5. Fluidité et mouvements lipidiques

★ À maîtriser

📌 Les acides gras saturés sont linéaires, tandis que les acides gras insaturés présentent un coude dû à une double liaison.

• La fluidité membranaire résulte des interactions hydrophobes et des forces de Van der Waals entre les chaînes d’acides gras adjacentes.

• Les trois mouvements des phospholipides sont:

  • la rotation
  • la diffusion latérale au sein d’un même feuillet
  • le flip-flop entre les deux feuillets

• La fluidité membranaire est indispensable à l’autoréparation, à la fusion membranaire et à la réorganisation de la membrane lors de la division cellulaire.

Compléments

• Le flip-flop est lent car la tête polaire doit traverser la zone apolaire de la membrane et il est catalysé par des enzymes selon un mouvement dépendant de l’énergie.

💡 Astuce mémo

Doubles liaisons → interactions affaiblies → membrane plus fluide.

📖 6. Cholestérol et glycolipides

📝 Points essentiels

• Le cholestérol peut atteindre une molécule par phospholipide, augmente l’imperméabilité de la bicouche phospholipidique et rigidifie la membrane plasmique.

• Les glycolipides représentent environ 5 % des lipides membranaires et se trouvent exclusivement dans le feuillet externe, où ils contribuent au glycocalyx.

📌 La phosphatidyl-sérine prédomine dans le feuillet interne et lui confère une charge négative, tandis que la phosphatidyl-choline caractérise le feuillet externe.

📖 7. Perméabilité et diffusion

📝 Points essentiels

• La diffusion à travers la bicouche dépend de la nature chimique, du poids moléculaire et de la charge de la molécule.

• Les gaz diffusent très rapidement, les molécules lipophiles diffusent rapidement, seules les petites molécules hydrophiles non chargées diffusent significativement et les ions ne diffusent jamais à travers la bicouche seule.

💡 Astuce mémo

Simple, facilitée, osmose : du passage direct au passage assisté.

📖 8. Protéines et transport membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Osmose : passage passif de l’eau du milieu hypotonique, le plus dilué, vers le milieu hypertonique, le plus concentré, jusqu’à l’isotonie

📝 Points essentiels

📌 Les protéines intrinsèques sont fortement ancrées dans la membrane et comprennent notamment les protéines transmembranaires de transport ou les récepteurs, tandis que les protéines extrinsèques sont associées par des liaisons faibles.

📐 Formule — La première loi de Fick s’écrit $J_s=-D_s\frac{dC_s}{dx}$, où le flux de soluté dépend du coefficient de diffusion et du gradient de concentration. — Adolf Fick

📌 La diffusion simple concerne les gaz, les molécules hydrophobes, l’éthanol et les petites molécules hydrophiles non chargées, tandis que la diffusion facilitée concerne les grosses molécules polaires non chargées, les petites molécules polaires chargées et les ions.

• Les aquaporines sont des protéines transmembranaires qui permettent un passage rapide et bidirectionnel de l’eau, chaque canal étant formé par une sous-unité d’un tétramère. — Peter Agre, 2003

💡 Astuce mémo

Canal = tunnel pour les ions ; perméase = liaison puis changement de conformation.

📖 9. Transports actifs et homéostasie

★ À maîtriser

📌 Le transport actif déplace des solutés contre leur gradient de concentration ou électrochimique grâce à des protéines transmembranaires utilisant l’énergie de l’ATP.

• La pompe Na+/K+ ATP-dépendante maintient une faible concentration intracellulaire de Na+ et une forte concentration intracellulaire de K+ en échangeant 3 Na+ contre 2 K+.

📌 Dans un transport actif couplé, le symport fait passer deux solutés dans la même direction, tandis que l’antiport les fait passer dans des directions opposées.

Compléments

• Les protéines du transport actif possèdent des sites cytosoliques de liaison à l’ATP et des sites de liaison du substrat ou du soluté.

• 🔄 Le co-transport H+–saccharose suit deux étapes: une pompe à protons ATP-dépendante crée un gradient de H+, le retour favorable des H+ fournit l’énergie, le saccharose est transporté dans le même sens

• La GP170, un transporteur ABC comportant 12 domaines transmembranaires et deux sites de liaison à l’ATP, peut être surexprimée dans certaines cellules cancéreuses et favoriser l’efflux de médicaments responsable d’une résistance à certaines chimiothérapies.

💡 Astuce mémo

ATP ou gradient favorable → transport contre gradient → maintien de l’homéostasie.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des transports membranaires