Fiche de révision : Membrane plasmique et échanges

📋 Plan du Cours

1. Microscopie électronique cellulaire
2. Composition et propriétés membranaires
3. Lipides de la membrane plasmique
4. Organisation des composants membranaires
5. Mobilité des protéines membranaires
6. Marquage fluorescent et mobilité membranaire
7. Mosaïque fluide et matrice extracellulaire
8. Spécialisations de la membrane plasmique
9. Types de jonctions intercellulaires
10. Endocytose et capture des LDL

📖 1. Microscopie électronique cellulaire

★ À maîtriser

📌 La microscopie électronique à balayage montre seulement la surface de l’échantillon, tandis que la microscopie électronique à transmission permet d’observer les éléments subcellulaires et offre une meilleure résolution.

• En microscopie électronique, un filament émet des électrons qui sont accélérés dans le vide, puis dirigés vers un échantillon très finement coupé ; les électrons transmis ou déviés produisent une image en noir et blanc.

Compléments

• La déshydratation de l’échantillon est nécessaire avant l’observation électronique, car les électrons n’aiment pas l’eau.

• Le tétraoxyde d’osmium (OsO4) se fixe sur les membranes et augmente leur contraste sur les clichés électroniques.

💡 Astuce mémo

Le balayage montre la surface ; la transmission traverse l’échantillon.

📖 2. Composition et propriétés membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Entoure la cellule, délimite le cytoplasme et le milieu extracellulaire, maintient leurs inégalités de concentrations ioniques et filtre sélectivement les substances qui la traversent.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est dynamique et permet les transports membranaires de l’eau, des nutriments et des déchets produits par la cellule.

• Dans une solution hypotonique, l’eau entre par osmose dans les hématies, qui gonflent puis se rompent ; leur contenu s’échappe et il reste leur membrane, appelée fantôme d’hématie.

• La membrane plasmique contient 43 % de lipides, 49 % de protéines et 8 % de glucides.

Compléments

• La membrane plasmique a généralement une épaisseur de 75 Å (ångströms).

• La membrane d’hématie se dissout dans des solvants organiques comme l’acétone et est dégradée par des enzymes telles que les lipases, ce qui indique une forte présence de lipides.

📌 Le rapport protéines/lipides est d’environ 1 dans la membrane plasmique, 0,2 dans la myéline et 2 à 3 dans la membrane mitochondriale ; un rapport plus élevé correspond à une proportion de protéines plus importante et révèle des caractéristiques fonctionnelles différentes.

📖 3. Lipides de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Molécule amphiphile : Possède une partie hydrophile et une partie hydrophobe.

★ À maîtriser

• Les lipides membranaires comprennent 55 % de phospholipides, 25 % de cholestérol, 18 % de glycolipides et 2 % d’acides gras.

Compléments

• Les deux familles de phospholipides sont celles qui dérivent du glycérol et la sphingomyéline, qui ne dérive pas du glycérol.

• Les acides gras sont de longues chaînes hydrocarbonées dont le nombre d’atomes de carbone est généralement pair, mais peut aussi être impair.

📌 Un acide gras saturé ne possède pas de double liaison, tandis qu’un acide gras insaturé en possède une ou plusieurs.

• Dans les acides gras décrits, la double liaison se situe entre les carbones 9 et 10 ; une configuration cis forme un coude, tandis qu’une configuration trans ne change pas la direction de la chaîne.

• Les glycolipides, qui peuvent être ramifiés ou rectilignes, se trouvent toujours du côté extracellulaire de la membrane.

• Le cholestérol, plus petit que les phospholipides et amphiphile, s’intercale entre les lipides et tend à rigidifier les membranes ; dans les cellules végétales, on parle de phytostérol.

📖 4. Organisation des composants membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Bicouche lipidique : Formée de deux couches de lipides, constitue la structure de base de toutes les membranes et sépare un compartiment interne d’un compartiment externe.

★ À maîtriser

• Dans les membranes, des acides gras plus courts augmentent la fluidité, et des acides gras plus insaturés augmentent également la fluidité.

• Les protéines transmembranaires sont amphiphiles : leurs domaines hydrophiles se trouvent dans les milieux aqueux extracellulaire et cytoplasmique, tandis que leurs domaines hydrophobes traversent le cœur de la bicouche.

Compléments

• Une proportion de cholestérol supérieure à 25 % rigidifie la membrane.

• Les protéines transmembranaires comportent souvent des hélices alpha ; au moins cinq ou six hélices alpha sont nécessaires pour former un canal.

📌 Les protéines ancrées sont hydrophiles et liées de façon covalente à un lipide, tandis que les protéines périphériques interagissent avec des composants membranaires du côté cytoplasmique ou extracellulaire.

• Les protéines ancrées et les protéines périphériques peuvent avoir une fonction enzymatique.

• Les oligosaccharides attachés aux protéines membranaires contribuent à l’asymétrie de la membrane.

📖 5. Mobilité des protéines membranaires

★ À maîtriser

• Les cellules murines et humaines portent des protéines transmembranaires appelées antigènes de surface, qui peuvent être suivies pour étudier la mobilité des protéines membranaires.

Compléments

• La fusion de cellules murines et humaines, provoquée par des agents chimiques ou des particules virales désactivées, forme une grande cellule à deux noyaux appelée hétérocaryon.

📖 6. Marquage fluorescent et mobilité membranaire

★ À maîtriser

• Les anticorps dirigés contre les protéines de souris se fixent à leurs antigènes avec une forte affinité et peuvent être couplés par liaison covalente à une molécule fluorescente pour rendre ces protéines visibles.

• Une molécule fluorescente absorbe une lumière à sa longueur d’onde d’absorption, passe à un niveau énergétique instable, puis émet une lumière à sa longueur d’onde d’émission.

• Dans l’expérience de fusion cellulaire décrite, le mélange progressif des fluorescences associées aux protéines des cellules de souris et des cellules humaines montre que les protéines membranaires sont mobiles.

Compléments

• Pour obtenir des anticorps contre des protéines de souris, on extrait ces protéines avec un détergent, on les injecte plusieurs fois à un lapin, puis on récupère son sang et on centrifuge celui-ci pour recueillir les anticorps dans le plasma.

• La fluorescéine est une petite molécule fluorescente verte, tandis que la rhodamine émet une lumière rouge après absorption d’énergie lumineuse.

💡 Astuce mémo

Anticorps fixé → fluorophore visible → mélange des marquages

📖 7. Mosaïque fluide et matrice extracellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mosaïque fluide : Organisation des lipides, des protéines et des glucides qui forment une membrane plasmique fluide.

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique établit des contacts avec des composants de la matrice extracellulaire, notamment le collagène et l’acide hyaluronique.

• Les composants de la matrice extracellulaire interagissent avec la membrane plasmique et les microfilaments, qui peuvent répondre aux changements de surface.

📌 Un changement chimique de la matrice extracellulaire peut modifier la membrane plasmique en fonction des contraintes mécaniques.

💡 Astuce mémo

Changement chimique de la matrice → déplacement de la membrane sous les contraintes mécaniques

📖 8. Spécialisations de la membrane plasmique

📝 Points essentiels

📌 Les spécialisations morphologiques de la membrane plasmique peuvent augmenter la surface cellulaire pour favoriser les échanges avec la matrice extracellulaire, comme les microvillosités, ou établir des relations intercellulaires par des complexes jonctionnels.

📖 9. Types de jonctions intercellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Jonctions serrées : Rapprochent fortement deux cellules voisines et rendent presque inexistant l’espace intercellulaire.
• Desmosomes : Relient solidement les cellules entre elles pour les aider à résister aux contraintes mécaniques.

• Jonctions communicantes : Canaux jonctionnels formés par l’interaction des connexines de deux cellules et permettant des échanges entre leurs cytosols.

★ À maîtriser

• Les trois types de jonctions intercellulaires sont :
  • les jonctions serrées
  • les desmosomes
  • les jonctions communicantes

📌 Les jonctions serrées constituent une barrière physique qui empêche le transport intercellulaire, de sorte que les nutriments doivent traverser la cellule pour passer du domaine apical au domaine basolatéral.

Compléments

• Les trois types de jonctions intercellulaires reposent sur des complexes de protéines transmembranaires qui interagissent dans l’espace extracellulaire entre deux cellules voisines.

• Les jonctions serrées confinent les protéines apicales au domaine apical et les protéines basolatérales au domaine basolatéral.

• Les jonctions serrées se trouvent dans les cellules épithéliales et endothéliales, notamment dans la barrière hématoencéphalique entre le sang et le cerveau.

• Dans les desmosomes, les protéines transmembranaires interagissent avec des protéines reliées aux filaments intracellulaires de kératine, et ces jonctions sont abondantes dans les tissus soumis à des contraintes mécaniques comme la peau.

• Les jonctions communicantes laissent passer de très petites molécules, notamment des ions comme le calcium, et permettent la communication des cytoplasmes entre cellules.

• Dans les cellules épithéliales, les jonctions serrées se trouvent sous les microvillosités, les desmosomes sont situés en dessous et les jonctions communicantes plus bas encore, tandis que les hémidesmosomes ancrent les cellules au tissu de soutien.

💡 Astuce mémo

Serrées : étanchéité ; desmosomes : résistance ; communicantes : échanges

📖 10. Endocytose et capture des LDL

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Ingestion de matériel extracellulaire par la cellule afin de le dégrader dans les lysosomes, puis de récupérer les monomères issus de cette dégradation.
• Phagocytose : Ingestion de grosses particules par certains types cellulaires, notamment les globules blancs et les macrophages, et participe à l’élimination des bactéries lors d’une infection.
• Pinocytose : Prélèvement non spécifique de gouttelettes de liquide extracellulaire par invagination de la membrane, suivie du détachement d’une vésicule de pinocytose.

★ À maîtriser

• L’endocytose médiée par récepteur commence lorsque des ligands spécifiques se fixent avec une forte affinité aux récepteurs membranaires, qui peuvent se saturer lorsque tous les récepteurs sont occupés.

• 🔄 La capture des LDL suit ces étapes :
  1. Les récepteurs membranaires se lient aux LDL.
  2. Les vésicules perdent leur manteau de clathrine en s’éloignant de la membrane plasmique.
  3. Les vésicules fusionnent pour former un endosome précoce.

Compléments

• Lors de la phagocytose, la particule s’adsorbe à la membrane, est entourée par des pseudopodes qui fusionnent, puis se retrouve dans une vacuole de phagocytose.

• Les vésicules d’endocytose médiée par récepteur possèdent un manteau et se forment au niveau de puits recouverts.

• Le mécanisme d’endocytose médiée par récepteur a été décrit pour la première fois avec les LDL, des lipoprotéines de basse densité qui transportent le cholestérol.

📌 Les LDL sont qualifiées de « mauvais cholestérol », tandis que les HDL, lipoprotéines de haute densité, sont qualifiées de « bon cholestérol ».

💡 Astuce mémo

Fixation du ligand → puits recouvert → perte de clathrine → endosome précoce

📊 Tableaux de synthèse

Jonctions intercellulaires