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. Barrière et diffusion membranaire
8. Protéines et transport facilité
9. Osmose et aquaporines
10. Transport actif et homéostasie

📖 1. Organisation cellulaire et tissus

★ À maîtriser

• Les quatre niveaux d’organisation cellulaire sont:

  • les tissus
  • les organes
  • les appareils
  • les systèmes

• 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 eucaryotes, tandis que le cytosquelette décrit dans le cours est absent chez les procaryotes.

📖 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

📌 La membrane plasmique assure deux propriétés génériques : la protection par cloisonnement du cytosol et de ses organites, et le contrôle par perméabilité sélective.

• 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’une activité biochimique
  • la transduction d’énergie

💡 Astuce mémo

Les sept fonctions : compartimenter, barrer, transporter, signaler, joindre, catalyser, convertir.

📖 3. Composition et modèle membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle de mosaïque fluide : Singer & Nicholson, 1970 — 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 possède une structure trilaminaire constituée d’une bicouche dont les deux feuillets denses sont visibles en microscopie électronique à transmission, avec une épaisseur moyenne de 7 à 8 nm.

💡 Astuce mémo

Une mosaïque de protéines et de glucides flotte dans une bicouche lipidique, avec du cholestérol entre les phospholipides.

📖 4. Phospholipides et amphipathie

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide : Molécule amphipathique composée d’une tête polaire hydrophile et de deux prolongements apolaires hydrophobes.
• Acide gras : Acide carboxylique formant une chaîne aliphatique polycarbonée par répétition de groupes CH2.

📝 Points essentiels

📌 Les acides gras saturés sont linéaires, tandis que les acides gras insaturés possèdent une double liaison qui forme un coude.

💡 Astuce mémo

La tête polaire aime l’eau, tandis que les queues apolaires l’évitent.

📖 5. Fluidité et mouvements lipidiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Fluidité membranaire : Résulte des interactions hydrophobes et des liaisons de Van der Waals entre les chaînes d’acides gras adjacentes.

★ À maîtriser

• Le flip-flop déplace un phospholipide d’un feuillet à l’autre ; il est lent car la tête polaire traverse la zone apolaire, il est catalysé par des enzymes et dépend de l’énergie.

• La fluidité membranaire est indispensable à: l’autoréparation, la fusion avec des phospholipides exogènes, la réorganisation membranaire lors de la division cellulaire

Compléments

• La diffusion latérale des phospholipides au sein d’un même feuillet est rapide et atteint environ 2 μm/s.

💡 Astuce mémo

Les doubles liaisons diminuent les interactions entre chaînes → la membrane devient plus fluide.

📖 6. Cholestérol et glycolipides

★ À maîtriser

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

• Le cholestérol est fortement concentré dans les cellules eucaryotes, peut atteindre une molécule par phospholipide, augmente l’imperméabilité de la bicouche et rigidifie la membrane plasmique.

Compléments

• Les glycolipides représentent environ 5 % des lipides membranaires, se trouvent exclusivement dans le feuillet externe et constituent avec les glucides du glycocalyx une zone membranaire riche en glucides.

📖 7. Barrière et diffusion membranaire

📝 Points essentiels

📌 La diffusion des molécules à travers la bicouche dépend de leur nature chimique, de leur poids moléculaire et de leur charge.

• Les gaz diffusent très rapidement à travers la membrane plasmique et les molécules lipophiles diffusent d’autant plus rapidement qu’elles sont lipophiles.

• Les ions ne diffusent jamais directement à travers la bicouche phospholipidique.

💡 Astuce mémo

Gaz et lipophiles passent facilement, petites molécules hydrophiles parfois, ions jamais.

📖 8. Protéines et transport facilité

★ À maîtriser

📌 Les protéines membranaires intrinsèques sont ancrées fortement dans la membrane, tandis que les protéines extrinsèques y sont associées par des liaisons faibles ou via des protéines intrinsèques.

• La diffusion facilitée concerne les grosses molécules polaires non chargées de poids moléculaire supérieur à 150 daltons, les petites molécules polaires chargées et les ions.

📌 Les conductines forment des canaux ioniques, tandis que les perméases se lient au soluté et changent de conformation pour le transporter.

Compléments

• Les conductines ioniques peuvent transporter environ 10^6 ions par seconde, selon le gradient électrochimique et avec une forte sélectivité.

• GLUT-1 est une perméase uniport du D-glucose qui transporte le glucose dans le sens de son gradient sans ATP grâce à une alternance de conformations.

💡 Astuce mémo

Les conductines forment des canaux ioniques, les perméases changent de conformation pour transporter un soluté.

📖 9. Osmose et aquaporines

🔑 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’isotonicité.
• Aquaporine : Protéine transmembranaire formant un canal rapide pour le passage bidirectionnel de l’eau ; les aquaporines sont des tétramères de quatre sous-unités.

★ À maîtriser

• Dans l’eau distillée, un globule rouge gonfle jusqu’à l’hémolyse, tandis que dans une solution très salée il perd de l’eau et se contracte par plasmolyse.

Compléments

• Le sérum physiologique correspond à une solution de chlorure de sodium à 0,9 %.

• Peter Agre a donné le nom aquaporine en 2003 et a reçu le prix Nobel de chimie ; treize aquaporines, de AQP0 à AQP12, sont classiquement décrites chez les mammifères.

💡 Astuce mémo

L’eau va du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique → les volumes cellulaires changent.

📖 10. Transport actif et homéostasie

🔑 Notions clés & Définitions

• ATP : Molécule formée d’un ribose, d’une adénine et de trois groupements phosphate, produite dans les mitochondries par phosphorylation oxydative.

★ À maîtriser

📌 Le transport passif suit un gradient de concentration ou électrochimique sans dépense d’énergie, tandis que le transport actif s’effectue contre ce gradient avec une dépense d’ATP.

• Les protéines de transport actif sont transmembranaires, possèdent des sites cytosoliques de liaison à l’ATP et au soluté, et transportent celui-ci contre son gradient.

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

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

Compléments

• Le co-transport H+ et saccharose est un symport dans lequel le déplacement favorable des protons fournit l’énergie nécessaire au transport défavorable du saccharose.

💡 Astuce mémo

Le transport passif suit un gradient sans ATP, alors que le transport actif le remonte avec de l’énergie.

📊 Tableaux de synthèse

Types de transport membranaire