Fiche de révision : Propriétés et fonctions des membranes

📋 Plan du Cours

1. Composition et fonctions membranaires
2. Asymétrie des phospholipides
3. Protéines et glucides membranaires
4. Mosaïque fluide et fluidité
5. Domaines membranaires et renouvellement
6. Membrane du globule rouge
7. Perméabilité et diffusion simple
8. Transport facilité par canaux
9. Transport facilité par transporteurs
10. Transports actifs et cotransports
11. Récepteurs enzymatiques
12. Récepteurs couplés à la transduction

📖 1. Composition et fonctions membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane cellulaire : Bicouche lipidique contenant des lipides, des protéines et des glucides, qui délimite les cellules et les compartiments, régule les échanges et participe à la communication avec l’environnement.

📝 Points essentiels

• La membrane plasmique de la cellule hépatique contient 52 % de lipides, 44 % de protéines et 4 % de glucides.

• La membrane des oligodendrocytes contient près de 80 % de lipides et forme, par enroulement autour de l’axone, la gaine de myéline qui isole le neurone et facilite la propagation de l’influx nerveux.

• La membrane mitochondriale contient 76 % de protéines, notamment des perméases et des protéines de la chaîne respiratoire nécessaires à la production d’ATP.

📖 2. Asymétrie des phospholipides

🔑 Notions clés & Définitions

• Phospholipide amphiphile : Possède une région hydrophobe et une région hydrophile et s’organise spontanément en bicouche dans un milieu aqueux.

★ À maîtriser

📌 Dans la membrane plasmique, le feuillet cytosolique est orienté vers le cytosol et le feuillet externe vers l’extérieur, tandis que dans une membrane d’organite le feuillet cytosolique est externe et le feuillet luminal est tourné vers la lumière de l’organite.

• La sphingomyéline et la phosphatidylcholine sont principalement présentes dans le feuillet externe, tandis que la phosphatidylsérine, la phosphatidyléthanolamine et le phosphatidylinositol sont principalement présentes dans le feuillet cytosolique.

📌 Lors de l’apoptose, les scramblases exposent la phosphatidylsérine sur la face externe de la membrane, ce qui constitue un signal reconnu par les macrophages pour phagocyter la cellule.

Compléments

• Les flippases maintiennent l’asymétrie des phospholipides en transférant des lipides d’un feuillet à l’autre grâce à la consommation d’ATP.

💡 Astuce mémo

Feuillet externe : sphingomyéline et phosphatidylcholine ; feuillet cytosolique : phosphatidylsérine, phosphatidyléthanolamine et phosphatidylinositol

📖 3. Protéines et glucides membranaires

★ À maîtriser

📌 Les protéines transmembranaires traversent la bicouche, les protéines périphériques y sont associées par des liaisons faibles et les protéines ancrées par des lipides y sont liées covalemment à un lipide.

• Une protéine liée à une ancre GPI dans la lumière du réticulum endoplasmique se retrouve sur la face externe de la membrane plasmique après le transport vésiculaire et la fusion avec cette membrane.

• Le glycocalix est un manteau glucidique externe qui protège mécaniquement les cellules, porte des déterminants antigéniques comme ceux du système ABO et peut servir de récepteur à des cellules, des virus ou des toxines.

Compléments

• La cavéoline est ancrée à la face cytosolique par plusieurs acides palmitiques et contribue à la courbure membranaire lors de l’endocytose.

💡 Astuce mémo

Synthèse dans le RE → transport vésiculaire → exposition à la face externe

📖 4. Mosaïque fluide et fluidité

🔑 Notions clés & Définitions

• Mosaïque fluide : Modèle proposé par Singer et Nicolson en 1972 qui décrit une membrane dynamique dans laquelle les lipides et les protéines se déplacent au sein de la bicouche.

📝 Points essentiels

• Les expériences de Frye et Edidin en 1970 ont montré que les protéines membranaires se mélangent après fusion de cellules humaines et murines incubées 30 minutes à 37 °C.

📌 Une membrane est plus fluide avec des acides gras courts ou insaturés et plus rigide avec des acides gras longs et saturés ainsi qu’une forte concentration de cholestérol.

💡 Astuce mémo

Acides gras courts et insaturés → membrane plus fluide ; cholestérol et chaînes longues saturées → membrane plus rigide

📖 5. Domaines membranaires et renouvellement

🔑 Notions clés & Définitions

• Radeau lipidique : Microdomaine membranaire enrichi en cholestérol et en sphingolipides, résistant aux détergents, qui sert de plateforme d’assemblage pour des protéines de signalisation.

📝 Points essentiels

📌 Dans les cellules épithéliales intestinales, les jonctions serrées limitent la diffusion latérale des protéines et séparent les domaines apical et basolatéral.

• L’endocytose internalise des composés extracellulaires par invagination de la membrane plasmique et formation d’un endosome, tandis que l’exocytose ajoute une membrane vésiculaire à la membrane plasmique.

💡 Astuce mémo

Les radeaux lipidiques flottent dans la membrane et rapprochent les protéines de signalisation

📖 6. Membrane du globule rouge

🔑 Notions clés & Définitions

• Membrane du globule rouge : Confère à cette cellule biconcave une plasticité nécessaire au passage dans les capillaires et une résistance aux contraintes mécaniques grâce au cytosquelette sous-membranaire.

★ À maîtriser

• La bande 3 échange un ion chlorure contre un ion bicarbonate et participe à la respiration.

• La spectrine et l’actine forment le squelette sous-membranaire, relié à la bande 3 par l’ankyrine et à la glycophorine par la protéine 4.1.

Compléments

• La lyse hypotonique du globule rouge fait entrer l’eau jusqu’à l’éclatement cellulaire, puis la centrifugation précipite les fragments membranaires dans un culot tandis que l’hémoglobine reste dans le surnageant.

• L’elliptocytose est liée à des anomalies de la spectrine dans 95 % des cas, la sphérocytose à des mutations de l’ankyrine dans 60 % des cas et l’ovalocytose à des mutations de la bande 3 dans 100 % des cas.

💡 Astuce mémo

La membrane du globule rouge doit être à la fois déformable dans les capillaires et résistante aux chocs

📖 7. Perméabilité et diffusion simple

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion simple : Passage spontané de petites molécules lipophiles, hydrophobes, non chargées et de poids moléculaire inférieur à 1000 Da selon leur gradient de concentration, sans protéine de transport ni dépense d’énergie.

★ À maîtriser

📌 Le transport facilité déplace des molécules avec l’aide d’une protéine selon leur gradient, tandis que le transport actif les déplace contre leur gradient avec une dépense d’énergie.

Compléments

• L’oxygène, le dioxyde de carbone, les hormones stéroïdiennes, l’urée et le glycérol peuvent traverser la membrane par diffusion simple.

💡 Astuce mémo

Petites molécules lipophiles et non chargées : diffusion simple ; ions et grosses molécules : protéines de transport

📖 8. Transport facilité par canaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Canal membranaire : Structure protéique sélective qui permet un passage rapide et massif d’ions lorsque son ouverture est régulée par un signal.

★ À maîtriser

• Lors d’une dépolarisation, le canal sodique voltage-dépendant s’ouvre, laisse entrer massivement le sodium, devient ensuite ouvert mais inactivé, puis revient à l’état fermé après repolarisation.

• À la jonction neuromusculaire, l’entrée de calcium dans la terminaison nerveuse provoque la libération d’acétylcholine, qui ouvre un canal cationique musculaire et déclenche la dépolarisation puis la contraction.

Compléments

📌 Si l’acétylcholine reste liée plus de 20 ms au récepteur nicotinique, le canal adopte une conformation occupée mais fermée et le flux cationique s’arrête.

💡 Astuce mémo

Signal → ouverture du canal → flux ionique → fermeture ou inactivation

📖 9. Transport facilité par transporteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Transporteur membranaire : Fixe spécifiquement une molécule puis change de conformation pour la faire passer selon son gradient de concentration.

★ À maîtriser

• Les spécificités des isoformes GLUT sont:
  • GLUT1 : glucose avec forte affinité et galactose
  • GLUT4 : glucose dans les adipocytes et les cellules musculaires
  • GLUT5 : fructose dans l’intestin

📌 Le transport par transporteur est plus lent et saturable, car sa vitesse atteint un plateau lorsque tous les transporteurs disponibles sont occupés.

Compléments

• Les transporteurs GLUT possèdent 12 domaines transmembranaires et assurent le transport facilité des sucres.

💡 Astuce mémo

Canal : rapide et non saturable ; transporteur : plus lent et saturable

📖 10. Transports actifs et cotransports

📝 Points essentiels

• La pompe Na+K+ATPase expulse 3 ions Na+ et fait entrer 2 ions K+ par ATP consommé.

• La pompe Na+K+ATPase peut consommer jusqu’à 30 % de l’ATP cellulaire et maintient les gradients de sodium et de potassium indispensables à l’homéostasie.

📌 Un symport transporte deux particules dans le même sens, tandis qu’un antiport les transporte dans des sens opposés.

• Le cotransport secondairement actif utilise le gradient d’une particule, souvent le sodium, pour transporter une autre particule contre son gradient, puis la pompe Na+K+ATPase rétablit le gradient de sodium en consommant de l’ATP.

• Dans l’entérocyte, SGLT1 et GLUT5 sont apicaux, GLUT2 est basolatéral, SGLT1 absorbe le glucose et le galactose avec le sodium, GLUT5 absorbe le fructose et GLUT2 libère les trois sucres vers le plasma.

💡 Astuce mémo

Gradient du sodium → cotransport → entrée du soluté → pompe Na+K+ATPase

📖 11. Récepteurs enzymatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur membranaire : Protéine transmembranaire dont le domaine extracellulaire fixe un ligand et dont le domaine intracellulaire transmet le signal sans internaliser le ligand.

★ À maîtriser

• 🔄 L’activation d’un récepteur tyrosine kinase comprend:
  1. fixation du ligand
  2. dimérisation des sous-unités
  3. autophosphorylation des tyrosines
  4. recrutement de protéines de signalisation
  5. activation d’une cascade intracellulaire

Compléments

• Le récepteur de l’insuline est un récepteur à activité tyrosine kinase impliqué dans la régulation du métabolisme glucidique, tandis que le récepteur de l’EGF stimule la division cellulaire.

📌 Les récepteurs à activité sérine/thréonine kinase phosphorylent des sérines ou des thréonines, alors que les récepteurs à activité tyrosine kinase phosphorylent des tyrosines.

💡 Astuce mémo

Ligand → dimérisation ou activation → phosphorylation → cascade intracellulaire

📖 12. Récepteurs couplés à la transduction

🔑 Notions clés & Définitions

• Récepteur couplé aux protéines G : Protéine à 7 domaines transmembranaires qui active un complexe hétérotrimérique composé des sous-unités alpha, bêta et gamma après stimulation extracellulaire.

★ À maîtriser

• Les récepteurs aux cytokines assemblent leurs sous-unités après fixation du ligand, activent les protéines Jak, puis déclenchent la phosphorylation de protéines cibles et une cascade de signalisation.

Compléments

• Les récepteurs couplés aux protéines G peuvent être activés par des hormones comme la TSH, des ions comme le calcium ou des photons, puis agir sur l’adénylate cyclase, la phospholipase C ou un canal.

📊 Tableaux de synthèse

Modes de transport membranaire