Fiche de révision : Membrane plasmique et transports

📋 Plan du Cours

1. Cellule et membrane plasmique
2. Composition et architecture membranaires
3. Différenciations de la membrane plasmique
4. Diffusion et transport facilité
5. Pompes et transport actif
6. Échanges par vésicules

📖 1. Cellule et membrane plasmique

★ À maîtriser

• La théorie cellulaire, formulée à la fin du XIXe siècle, présente la cellule comme l’unité fondamentale structurale et fonctionnelle des organismes vivants, relie l’activité de l’organisme à celle de ses cellules, attribue les activités biochimiques aux structures cellulaires spécifiques et fait reposer la continuité de la vie sur les cellules.

• Une cellule eucaryote comprend trois régions principales :

  • la membrane plasmique, barrière sélective épaisse de 8 nm et visible en deux feuillets au microscope électronique
  • le cytoplasme, liquide intracellulaire contenant les organites
  • le noyau, qui contient les chromosomes

Compléments

• La taille d’une cellule eucaryote est comprise entre 10 et 100 μm.

📖 2. Composition et architecture membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides amphiphiles : Amphiphiles : leur tête polaire est hydrophile et leur queue apolaire est hydrophobe.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est constituée d’une bicouche de phospholipides, contient des protéines, présente une asymétrie entre ses feuillets et une hétérogénéité, et entretient une continuité transitoire avec le réticulum endoplasmique et l’appareil de Golgi.

• Les lipides membranaires majoritaires sont : la phosphatidylcholine (PC), la phosphatidyléthanolamine (PE), la phosphatidylsérine (PS), la sphingomyéline (SM), le phosphatidylinositol (PI), qui joue un rôle dans la communication cellulaire

• Les glycoprotéines et les glycolipides forment le glycocalyx, ou manteau cellulaire, qui participe à la protection, à la cohésion et à la reconnaissance cellulaire, notamment pour les groupes ABO.

• Singer et Nicolson ont proposé en 1972 le modèle de la mosaïque fluide.

• La fluidité membranaire dépend de : la longueur des chaînes hydrocarbonées des lipides, le nombre de doubles liaisons, le contenu en cholestérol, la température

• Les principales fonctions des membranes sont : la compartimentation, la barrière à perméabilité sélective, les échanges d’informations et la reconnaissance, les mouvements cellulaires

Compléments

• Le cholestérol, qui appartient à la famille des stérols, participe à la rigidification de la membrane.

• Les protéines membranaires s’associent à la membrane de plusieurs manières : par des domaines transmembranaires, par l’intermédiaire de protéines transmembranaires, par une ancre moléculaire telle que l’ancre GPI

• Les lipides peuvent s’auto-assembler en :

  • micelles
  • monocouches
  • bicouches
  • liposomes

• Les mouvements moléculaires membranaires comprennent : la diffusion latérale rapide, la rotation, les échanges transversaux, ou flip-flop, qui font intervenir des flippases

• Les radeaux lipidiques sont des domaines membranaires spécialisés enrichis en cholestérol et en sphingolipides.

💡 Astuce mémo

Imagine une bicouche dont les têtes hydrophiles regardent l’eau et les queues hydrophobes se font face.

📖 3. Différenciations de la membrane plasmique

🔑 Notions clés & Définitions

• Microvillosités : Des prolongements cellulaires cylindriques de 1 à 2 μm de longueur, constitués de microfilaments d’actine et formant une bordure en brosse.
• Stéréocils : Des expansions cytoplasmiques immobiles de plus de 2 μm de long et de 0,02 μm de diamètre, associées au transport des spermatozoïdes.

★ À maîtriser

• Les cils cellulaires sont des extensions cytoplasmiques de 7 à 10 μm de long et de 0,2 μm de diamètre ; les cils primaires sont sensoriels et les cils motiles permettent le mouvement des fluides.

• Les jonctions intercellulaires comprennent :
  • les jonctions serrées (zonula occludens)
  • les jonctions d’ancrage (zonula adherens)
  • les desmosomes
  • les jonctions communicantes

Compléments

• Les hémidesmosomes sont des jonctions entre les cellules et la matrice extracellulaire.

💡 Astuce mémo

Cils mobiles : déplacent les fluides ; microvillosités : forment une bordure en brosse.

📖 4. Diffusion et transport facilité

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion facilitée : Un transport passif de solutés selon leur gradient de concentration, assuré par des protéines canal ou des transporteurs, aussi appelés perméases, et elle est saturable.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est perméable aux petites molécules et aux molécules hydrophobes, qui peuvent diffuser à travers elle, mais elle est imperméable aux grosses molécules et aux ions, dont le transport nécessite des transporteurs membranaires.

📌 La diffusion simple et la diffusion facilitée sont des mécanismes passifs sans dépense d’énergie, tandis que le transport actif utilise de l’énergie, notamment sous forme d’ATP.

• Lors d’une diffusion simple, une substance se déplace du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré selon son gradient de concentration.

• Lors de l’osmose, l’eau traverse une membrane semi-perméable de la solution hypotonique, la moins concentrée, vers la solution hypertonique, la plus concentrée.

• Dans un milieu isotonique, où la concentration en solutés est égale, il n’y a pas de mouvement d’eau net ; en milieu hypotonique, comme dans l’eau distillée, les cellules éclatent par hémolyse ou deviennent turgescentes ; en milieu hypertonique, les cellules subissent une plasmolyse.

Compléments

• Les canaux ioniques transportent spécifiquement des ions comme Na⁺, K⁺, Ca²⁺ et Cl⁻, et peuvent être ouverts ou fermés ; les canaux constamment ouverts sont des pores.

• Les canaux ioniques peuvent être : voltage-dépendants (Na⁺, K⁺, Ca²⁺), ligand-dépendants (notamment nicotiniques à l’acétylcholine, AMPc ou Ca²⁺), activés par un stimulus

• Les aquaporines sont des pores perméables aux molécules d’eau.

• Les transporteurs membranaires se répartissent en :

  • uniports
  • symports
  • antiports

• Dans le transport par un transporteur, la liaison spécifique des molécules entraîne un changement conformationnel, puis leur libération ; les transporteurs GLUT facilitent ainsi la diffusion du glucose.

💡 Astuce mémo

Passif suit le gradient ; actif le remonte avec une source d’énergie.

📖 5. Pompes et transport actif

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport actif : Déplace des substances contre leur gradient de concentration en utilisant de l’énergie provenant de l’hydrolyse de l’ATP ou d’un gradient ionique ; il peut faire intervenir des pompes ioniques ou des transporteurs ABC.

★ À maîtriser

• La pompe Na⁺/K⁺ ATPase possède trois sites de liaison pour Na⁺, deux sites de liaison pour K⁺ et un site de phosphorylation.

• 🔄 Le cycle de la pompe Na⁺/K⁺ ATPase se déroule ainsi : la pompe lie trois Na⁺, la pompe se phosphoryle, change de conformation et libère le Na⁺, la pompe lie deux K⁺, la pompe se déphosphoryle, reprend sa conformation initiale et libère le K⁺

• Le transport actif secondaire couple le déplacement d’une molécule dans le sens de son gradient au déplacement d’une autre contre son gradient, en utilisant un gradient ionique établi par une pompe telle que la Na⁺/K⁺ ATPase.

Compléments

• La pompe H⁺/K⁺ ATPase intervient dans l’estomac, la pompe Ca²⁺ ATPase contrôle notamment le taux de Ca²⁺ intracellulaire dans le réticulum endoplasmique lisse, et la pompe H⁺ ATPase contribue à l’acidification des lysosomes.

• La pompe Na⁺/K⁺ ATPase établit le gradient de Na⁺ utilisé comme source d’énergie par le cotransporteur Na⁺/glucose SGLT1.

• La régulation du pH intracellulaire fait intervenir l’échangeur Na⁺/H⁺ et le transporteur Na⁺/HCO₃⁻/Cl⁻.

💡 Astuce mémo

Na⁺ entre dans la pompe, phosphorylation et sortie ; K⁺ se lie, déphosphorylation et sortie.

📖 6. Échanges par vésicules

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Transporte des molécules vers l’intérieur de la cellule par la formation de vésicules ; elle comprend la phagocytose des solides et l’endocytose à clathrine.
• Exocytose : Transporte des molécules vers l’extérieur de la cellule par fusion de vésicules avec la membrane plasmique.

💡 Astuce mémo

Endocytose : vésicule vers l’intérieur ; exocytose : fusion vers l’extérieur.