Fiche de révision : Propriétés et fonctions des membranes

📋 Plan du Cours

1. Compartiments et composition membranaire
2. Lipides et bicouche membranaire
3. Asymétrie des phospholipides
4. Protéines et glucides membranaires
5. Ponts disulfures et glycocalix
6. Fluidité et domaines membranaires
7. Diffusion latérale et radeaux lipidiques

📖 1. Compartiments et composition membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane plasmique : Délimite la cellule et constitue une barrière entre le milieu extérieur et l’intérieur cellulaire.

• Membranes internes : Les membranes internes délimitent l’intérieur et l’extérieur des vésicules et des organites intracellulaires, notamment le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi, le noyau, les endosomes, les peroxysomes et les mitochondries.

★ À maîtriser

• Les membranes sont toujours constituées de lipides, de protéines et de glucides, mais leurs proportions varient selon le type cellulaire, le compartiment et la fonction membranaire.

Compléments

• La membrane plasmique de l’érythrocyte contient beaucoup de glucides qui participent aux déterminants antigéniques des groupes sanguins.

• La membrane plasmique de l’oligodendrocyte est riche en lipides, ce qui permet l’isolation électrique des cellules nerveuses par ses expansions membranaires.

💡 Astuce mémo

Membrane plasmique : cellule ; membranes internes : organites et vésicules

📖 2. Lipides et bicouche membranaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipides amphiphiles : Possèdent simultanément un groupe hydrophile et un groupe hydrophobe.

★ À maîtriser

• Dans un milieu aqueux, les lipides amphiphiles s’organisent en bicouche avec leurs parties hydrophiles exposées au milieu aqueux et leurs parties hydrophobes enfouies au centre.

• Les principaux phospholipides comprennent :
  • la phosphatidylcholine
  • la phosphatidylsérine
  • la phosphatidyléthanolamine
  • le phosphatidylinositol
  • la sphingomyéline
  • les glycosphingolipides

Compléments

• Les glycolipides et le cholestérol font partie des lipides membranaires, en plus des phospholipides.

💡 Astuce mémo

Des têtes hydrophiles plongent dans l’eau tandis que les queues hydrophobes se font face

📖 3. Asymétrie des phospholipides

★ À maîtriser

📌 Dans la membrane plasmique, le feuillet interne est appelé feuillet cytosolique et le feuillet externe est appelé feuillet exoplasmique, tandis que dans les membranes intracellulaires le feuillet externe est cytosolique et le feuillet interne luminal.

• La sphingomyéline et la phosphatidylcholine sont majoritairement présentes dans le feuillet exoplasmique, tandis que la phosphatidylsérine, la phosphatidyléthanolamine et le phosphatidylinositol sont majoritairement présents dans le feuillet cytosolique.

• À pH neutre, la phosphatidylsérine et le phosphatidylinositol sont chargés négativement, ce qui rend la face cytosolique de la membrane plasmique plutôt négative.

• Dans le réticulum endoplasmique, les phospholipides sont synthétisés sur la face cytosolique puis certains sont transloqués aléatoirement vers la face luminale par des flippases ATP-indépendantes, tandis que les flippases de la membrane plasmique, spécifiques de certains phospholipides, sont ATP-dépendantes et établissent l’asymétrie.

Compléments

• Dans la membrane plasmique, le cholestérol est réparti de manière similaire entre les feuillets interne et externe.

💡 Astuce mémo

Feuillet cytosolique négatif, feuillet exoplasmique enrichi en sphingomyéline et phosphatidylcholine

📖 4. Protéines et glucides membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéines transmembranaires : Protéines intrinsèques possédant au moins un domaine hydrophobe, généralement une hélice α d’environ 20 acides aminés, qui traverse la bicouche lipidique.
• Protéines périphériques : Protéines extrinsèques qui interagissent avec les protéines transmembranaires par des liaisons faibles et peuvent être extracellulaires ou intracellulaires.

★ À maîtriser

• Les protéines transmembranaires et les protéines ancrées par un lipide ne peuvent être extraites de la membrane qu’avec des détergents qui déstabilisent la bicouche lipidique.

• Les protéines associées à la membrane par des lipides sont ancrées par liaison covalente à un lipide ou par une ancre GPI, notamment par N-myristoylation, palmitoylation, isoprénylation ou glypiation.

Compléments

• Une protéine transmembranaire possède une zone extracellulaire, une zone transmembranaire et une zone intracellulaire, et son extrémité NH2-terminale peut se trouver dans le cytosol ou dans le milieu extracellulaire.

💡 Astuce mémo

Détergent pour les protéines intégrales, variation de pH ou de force ionique pour les périphériques

📖 5. Ponts disulfures et glycocalix

🔑 Notions clés & Définitions

• Ponts disulfures : Les ponts disulfures sont des liaisons entre les groupements thiol de deux cystéines, intrachaînes lorsqu’elles appartiennent à une même chaîne et interchaînes lorsqu’elles appartiennent à des chaînes différentes.
• Glycocalix : Manteau glucidique qui recouvre la surface des cellules eucaryotes et contribue à leur protection mécanique, aux groupes sanguins et à la reconnaissance cellulaire.

★ À maîtriser

📌 Les ponts disulfures se forment dans la lumière du réticulum endoplasmique et sont absents du cytosol, qui est un environnement réducteur défavorable à leur formation.

• La glycosylation a lieu dans la lumière du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi, et les chaînes oligosaccharidiques ne se trouvent que sur la face non cytosolique de la membrane.

Compléments

• 🔄 Le trajet des ponts disulfures suit l’ordre :

  1. lumière du réticulum endoplasmique
  2. lumière de l’appareil de Golgi
  3. lumière des vésicules
  4. surface cellulaire extracellulaire

• Environ 90 % des sucres membranaires sont liés à des protéines, qui forment alors des glycoprotéines.

📌 Un glycolipide est un lipide portant un ou plusieurs groupements oligosaccharidiques, tandis qu’un protéoglycane est une protéine liée à une ou plusieurs chaînes de glycosaminoglycanes et localisée dans la matrice extracellulaire.

💡 Astuce mémo

RE → Golgi → vésicule → extérieur pour les ponts disulfures et les glucides

📖 6. Fluidité et domaines membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Radeaux lipidiques : Petits microdomaines de membrane plasmique plus rigides et plus épais que les autres domaines, relativement résistants aux détergents et capables de se déplacer latéralement.

★ À maîtriser

• La technique de fusion cellulaire met en évidence la diffusion latérale en fusionnant une cellule humaine et une cellule de souris, puis en observant le mélange progressif de leurs protéines membranaires marquées par des fluorochromes différents après une incubation à 37 °C pendant 1 heure.

• 🔄 La FRAP se déroule en trois étapes :
  1. marquer les protéines membranaires avec un fluorochrome
  2. blanchir une zone de membrane avec un laser
  3. mesurer la récupération de fluorescence par déplacement latéral

📌 La fluidité membranaire augmente lorsque les chaînes d’acides gras sont courtes, lorsque leur nombre de doubles liaisons augmente et lorsque la température augmente, tandis que le cholestérol rigidifie la bicouche.

Compléments

• Les radeaux lipidiques sont fortement concentrés en :
  • phospholipides à longues chaînes carbonées
  • protéines à domaines transmembranaires longs
  • protéines à ancre GPI
  • protéines glycosylées
  • glycolipides
  • cholestérol

💡 Astuce mémo

Chaînes courtes ou insaturées et température élevée → fluidité accrue

📖 7. Diffusion latérale et radeaux lipidiques

📝 Points essentiels

• La fluidité membranaire permet la diffusion des constituants membranaires et leur regroupement en domaines spécialisés.

• Les radeaux lipidiques forment des unités fonctionnelles qui rapprochent des récepteurs membranaires et des protéines de signalisation.

📊 Tableaux de synthèse

Types de protéines membranaires