Biologie cellulaire - Fiche de cours PDF

# Biologie cellulaire ## Fiche de cours ### Les membranes cellulaires - Notion tombée 1 fois au concours - Notion tombée 2 fois au concours - Notion tombée 3 fois ou plus au concours Médical Tours - 47 Rue de la Parmentière - 37520 LA RICHE - Tél: 02 21 76 45 37 ## LES MEMBRANES BIOLOGIQUES ### Chez les procaryotes - présence d'un seul compartiment: le cytoplasme protégé par la membrane plasmique. - membrane plasmique délimitant la cellule. ### Chez les eucaryotes - **Cytomembranes:** - réseau de membranes internes entourant les différents organites: sépare la partie luminale de la partie cytosolique. - isolent la lumière des compartiments intracellulaires du reste du cytoplasme: - permet de prévenir les interférences entre les réactions biochimiques des organites et celles ayant lieu à l'extérieur de ces compartiments. - construites sur le même principe que la membrane plasmique, avec une composition assez similaire. - en relation indirecte avec la membrane plasmique grâce à des flux vectoriels orientés de vésicules: RE -> Golgi -> Membrane plasmique. - L'ensemble de ces structures closes permet également de maintenir des différences de concentration ioniques entre les milieux, indispensables à l'homéostasie cellulaire. ### Chez les procaryotes - membrane plasmique limitant la cellule ### Chez les eucaryotes - membrane plasmique - Membrane interne ou cytomembrane limitant un compartiment intracellulaire ## LES MEMBRANES BIOLOGIQUES: FONCTIONS | Rôle principale | Description | |---|---| | **De frontière physique** | Entre deux milieux aqueux: - Le milieu extérieur = extracellulaire - Le milieu intérieur = intracellulaire. | | **Transport cellulaire** | Filtre hautement sélectif qui permet de réguler le transport des molécules à l'entrée et à la sortie de la cellule: - Permet le maintien des differences de concentration ionique. | | **Signalisation cellulaire** | Reception et émission d'information: - La membrane plasmique capte l'information en provenance du milieu extérieur grâce à des récepteurs présents à sa surface. - Transmission du message à l'intérieur de la cellule par l'intermédiaire d'une signalisation. - Permet à la cellule de s'adapter à son environnement. | | **Motilité cellulaire** | Capacité de mouvement et d'expansion grâce à l'action de la membrane plasmique et du cytosquelette. | | **Communication cellulaire** | Via un système de reconnaissance, de jonction et d'adhésionentre plusieurs cellules: - Les cellules adhèrent entre elle au niveau de leur membrane respective pour former un tissu = cohésion cellulaire. - Les cellules adhèrent avec la MEC du tissu conjonctif = cohésion tissulaire. | ## LES MEMBRANES BIOLOGIQUES: ARCHITECTURE DE BASE ### Film lipidique - Film lipidique constitué de deux feuillets lipidiques étroitement apposés formant une bicouche lipidique: base universelle de la structuration des membranes. - Un lipide est constitué d'une tête hydrophile et de deux extrémités hydrophobes : - Les têtes hydrophiles osmiophiles réagissent avec le tétraoxyde d'osmium: très dense aux électrons. - Les extrémités hydrophobes osmiophobes réagissent peu avec le tétraoxyde d'osmium: moins dense au électrons. - Protéines associées aux lipides par des liaisons non covalentes. ### Épaisseur des membranes - Environ 7 nm. - Peut varier selon le type cellulaire et surtout le type de membrane: - La membrane plasmique est plus épaisse que la membrane du RE. ### Observations microscopiques - Composition invisible en microscopie optique: présence d'une simple démarcation entre les différentes cellules. - Aspect trilamellaire dû à la disposition des lipides en microscopie électronique à transmission: - 1 feuillet dense osmiophile (≈ 2 nm), - 1 feuillet clair osmiophobe (= 3 nm), - 1 feuillet dense osmiophile (≈ 2 nm). ### Présence de sucres - Liés aux protéines (glycoprotéine) et aux lipides (glycolipides) par glycosylation. - Forment un feutrage glucidique localisé uniquement: - Sur le feuillet extracellulaire de la membrane plasmique = cell coat ou glycocalyx; - Sur la face interne des cytomembranes (du côté de la lumière des organites). - Sucres JAMAIS orientés du côté du cytoplasme. ## ANALYSE BIOCHIMIQUE DES MEMBRANES CELLULAIRES: LES LIPIDES MEMBRANAIRES ### Modèle d'étude: la membrane plasmique de l'hématie - Cellule eucaryote hyperspécialisée ne possédant qu'une seule membrane: - Perte du noyau et de l'ensemble de ses organites au cours de sa différenciation. - Correspond donc à un sac d'hémoglobine très simple à purifier et à analyser. - Osmiophiles et donc très denses aux électrons en ME grâce au fer qu'elles contiennent. - Utiliser comme échelle de taille en microscopie: une hématie mesure 7 µm de diamètre. ### En conditions physiologiques - La concentration ionique en NaCl est égale de part et d'autre de leur membrane plasmique: 9g de NaCl pour 1000g d'eau en intracellulaire et en extracellulaire. - **Rappel sur l'osmose:** l'eau se déplace toujours de la solution hypertonique vers la solution hypotonique. ### Purification de la membrane - Purification de la membrane plasmique de l'hématie en jouant sur la pression osmotique : - Les hématies plongées dans une solution hypotonique (5%) gonflent sous l'effet de l'entrée massive d'eau entrainant des micro-ruptures et l'hémolyse. - Très rapidement, les membranes se ressoudent et on obtient des ghosts d'hématies (sac vide sans hémoglobine) qui sont centrifugés puis observés. ### Composition biochimique - **Pourcentages en masse valables uniquement pour l'hématie et variables selon le type cellulaire :** - 52% de protéines - 40% de lipides - 8% de sucres - **En termes de nombre, les lipides sont plus importants:** 50 molécules de lipides pour 1 molécule protéique. ### Composition lipidique - Toutes les membranes cellulaires sont composées de trois composants lipidiques en proportions variables selon le type de membrane et le type cellulaire: - Les phospholipides: 55% construits à partir des acides gras. - Les glycolipides: 20% - Le cholestérol: 25% - **Lipides = molécules amphiphiles** - Combinent une tête polaire ou hydrophile et une extrémité hydrocarbonée apolaire ou hydrophobe. ### Lipides membranaires = base universelle des membranes biologiques ### Rappel sur les acides gras (AG) - **Chaîne hydrocarbonée hydrophobe de longueur variable.** - CH3-(CH2)n-COOH - n: Nombre de pair de carbones - **AG saturés:** aucune double liaison. - Acide palmitique (C16) ou Acide stéarique (C18) - **AG insaturés voir polyinsaturés:** une ou plusieurs doubles liaisons. - Acide oléique (C18) présentant 1 double liaisor. - **Les insaturations réduisent l'encombrement stérique et fluidifient la membrane car la double liaison est responsable d'une plicature, un coude rendant l'acide gras plus court:** - Les AG insaturés dérivant des graisses végétales sont liquides à température ambiante. - Les AG saturés dérivant des graisses animales sont solides à température ambiante. - Plus la membrane à une composition en AG insaturés élevée plus elle sera fluide. ### Triglycérides - 3 chaînes d'AG estérifiées sur une molécule de glycérol. - Permettent le stockage des lipides. ### Phospholipides - Forment la double couche lipidique. - **Phospholipides dérivés du glycérol:** - 2 queues d'acides gras hydrophobes : 1 AG saturé et 1 AG insaturé - 1 glycérol - 1 acide phosphorique - 1 groupement polaire - **Se différencient par leur groupement polaire lié à l'acide phosphorique :** - La choline donne la phosphatidylcholine (PC), - Phospholipide le plus abondant dans la membrane plasmique. - L'éthanolamine, donne la phosphatidyléthanolamine (PE). - La sérine, donne la phosphatidylserine (PS). - L'inositol, donne le phosphatidylinositol (PI): - Phospholipide minoritaire; - Peut être mono, bi ou triphosphaté donnant des phosphoinositides importants pour la transmission du signal et l'orientation du trafic cellulaire. - **Phospholipides dérivés de la sphingosine dont le plus important est la sphingomyéline :** - 1 céramide = 1 sphingosine + 1 AG généralement saturé, - 1 acide phosphorique, - 1 groupement choline. ### Cholestérol - A l'exception de la membrane interne des mitochondries. - Absent chez les procaryotes, - Absent chez les cellules végétales qui comportent à la place un stérol apparenté. - Marqueur spécifique de la membrane plasmique: permet de la différencier des cytomembranes, qui en contiennenten moindre proportion. - **Molécule amphiphile** - 1 petite tête polaire: groupement OH hydrophile. - 4 cycles aromatiques extrêmement rigide: noyau stéroïdien. - 1 chaîne ou queue hydrocarbonée apolaire. - Le cholestérol, plus compact et plus court que les phospholipides, s'intercale entre ces derniers dans les espaces générés par leurs insaturations. - Il diminue ainsi la perméabilité de la bicouche. - Rigidifie la membrane ### Structure des glycolipides - 1 sphingosine - 1 céramide - 1 AG généralement saturé - 1 tête polaire - Sucres ### Glycolipides simples - **Exemple du galactocérébroside** - Produit par les oligodendrocytes, - Ne contient qu'un galactose, - En quantité importante dans les gaines de myéline, - Concentration finement régulée. - **Glucocérébroside** - Céramide + glucose. - **Application clinique : la maladie de Krabbe** - Leucodystrophie (anomalie de la substancee blanche) causée par une mutation du gène codant pour la galactocérébrosidase : - Diminution voire absence de l'enzyme lysosomale responsable de la dégradation du galactocérébroside. - Accumulation de galactocérébroside au sein des lysosomes. - Mort des cellules productrices de myéline = les oligodendrocytes. - C'est donc une maladie de surcharge lysosomale. - **Application clinique : la maladie de Gaucher** - Leucodystrophie et maladie de lysosomale : - Mutation entrainant une diminution ou une absence de glucocérébrosidase, - Accumulation de glucocérébroside dans les lysosomes du macrophage entrainant la mort de la cellule. ### Glycolipides complexes - **Exemple du ganglioside GM1 qui comprend 4 sucres + l'acide sialique ou NANA (acide N-acetyl neuraminique) qui lui confère une charge négative** - **Application clinique : le Choléra** - Maladie infectieuse responsable de diarrhées brutales pouvant entrainer une déshydratation sévère parfois mortelle. - La bactérie du choléra sécrète sa toxine dans le tube digestif où elle se fixe sur les gangliosides GM1 des cellules épithéliales intestinale : - Modification de la perméabilité de la membrane entrainaantune sortie d'eau dans la lumière intestinale. - **Application clinique : le virus SV40** - Gangliosides GM1 est un récepteur du virus SV40 (Simian Virus 40). - **Maladie de Fabry** - Causée par une mutation du gène codant pour une enzyme lysosomale à l'origine de la dégradation d'un glycolipide complexe. - Accumulation de ce glycolipide au sein des lysosomes = maladie de surcharge lysosomale. - Maladie multi-organe touchant principalement le cœur et les reins. ### Rearrangement des lipides dans une solution aqueuse - **En solution aqueuse: lipides soumis à deux forces antagonistes** - L'une attirant les têtes polaires vers l'eau. - L'autre tendant à faire fuir les queues apolaires de l'eau. - **En absence d'agitation** - Les lipides forment spontanément une monocouche à la surface de l'eau en dirigeant leur extrémit apolaire vers l'air et leur tête hydrophile en contact avec l'eau. - **En présence d'agitation** - **Solution de lipides contenant 1 seul AG ou 2 AG saturés** - Réarrangement spontané en micelles du fait de leur forme conique : - Têtes polaires dirigées vers l'extérieur (vers l'eau). - Queues apolaires dirigées vers l'intérieur des micelles. - **Solution de lipides contenant 2 AG dont au moins 1 chaine insaturée** - Réarrangement spontané en bicouche lipidique : - Les têtes font face à l'eau et les queues sont face à face. - Cette bicouche lipidique tend à se ressouder sur elle-même de façon spontanée pour former une sphère car c'est énergétiquement plus favorable. - On peut de la même manière former en laboratoire des membranes artificielles ou liposomes = bicouche lipidique exempt de protéine et de sucres. ### Mobilité des phospholipides membranaires - **Très fréquents** - **Très rapides:** de l'ordre de la picoseconde. - **2 types:** - Mouvements de rotations: les lipides tournent autour de leur axe. - Mouvements de flexions: oscillations des chaînes hydrocarbonées des AG. - **Mouvements de diffusion latérale** - Les lipides peuvent changer de place entre voisins au sein d'un même feuillet. - Mouvements fréquents et de l'ordre de la milliseconde. - **Mouvements de bascule ou flip-flop** - Passage d'un lipide d'un feuillet à l'autre de la bicouche. - Mouvement très rare et lent dans les membranes artificielles : - la tête polaire devant traverser la zone hydrophobe: énergétiquement défavorable - Dans les membranes biologiques, ce mouvement est catalysé par une enzyme : la flippase - **Deux situations où le flip-flop est réalisé :** - **L'apoptose:** - La phosphatidylserine située sur le feuillet interne de la bicouche bascule sur le feuillet externe. - Signal pour indiquer aux cellules voisines l'entrée en apoptose, et ainsi recruter les cellules immunitaires pour la phagocytose. - **La biosynthèse et le renouvellement des membranes :** - Redistribut ion ces lipides après la biosynthèse qui est réalisée sur le feuillet cytosolique de la membrane du RE. - Flip-flop permet de rétablir l'asymétrie lipidique entre les deux feuillets de la membrane. ### Fluidité membranaire - **La longueur des chaines hydrocarbonées:** plus les chaînes sont courtes, plus la membrane est fluide (longueur moyenne de 16 à 20 carbones). - **Le degré d'insaturation :** plus il y a de doubles liaisons, plus la molécule est compacte, plus la membrane est fluide - **La température:** plus elle est élevée plus la membrane est fluide - **La présence du cholestérol:** plus il y a de cholestérol, moins la membrane est fluide - **Membrane fluide** - Chaines courtes et insaturées d'AG; - Peu de cholestérol; - Température élevée. - **Membrane visqueuse** - Chaines longues et saturées d'AG; - Beaucoup de cholestérol; - Température basse. ### Asymétrie de la bicouche lipidique - **Disposition des phospholipides variable entre les deux feuillets :** - Feuillet externe: majoritairement des phosphatidylcholines, des sphingomyélines - Feuillet interne: majoritairement la phosphatidyléthanolamine, la phosphatidylserine et le phosphatidylinositol. - **Cholestérol réparti de façon homogène sur les deux feuillets:** ne participe pas à l'asymétrie membranaire. - **Sucres orientés exclusivement vers le milieu extracellulaire:** augmente l'asymétrie => glycolipides exclusivement dans le feuillet externe. ### Lipid raft ou radeaux lipidiques - **Territoires particuliers de la membrane** - Zones épaissies enrichies en cholestérol, en sphingomyéline et en AG saturés: zones moins fluides. - **Lieu privilégié de regroupement protéique** - **Protéines réceptrices.** - **Protéines de signalisation:** protéines à ancre GPI sur le feuillet externe et protéines à ancre lipidique sur le feuillet interne : - Protéine PRP (= prion): protéine à ancre GPI qui devient pathogène lorsqu'elle est anormalement repliée. - Détachement des rafts; - Accumulation cytoplasmique au sein des neurones provoquant la dégénérescence du SNC: maladie de la vache folle. - **Cavéoline:** protéine de formation des cavéoles. - **Propriété DRM (detergent - resistant membranes)** - Présence dinteractions fortes non covalentes entre les lipides des radeaux lipidiques les rendant résistant et insolubles à l'utilisation des détergents. ## ANALYSE BIOCHIMIQUE DES MEMBRANES CELLULAIRES: LES PROTEINES MEMBRANAIRES ### Fonctions des protéines membranaires | Fonction | Description | |---|---| | **Transporteur** | De nutriments, de métabolites, d'ions ... | | **Protéine de liaison** | Liaisons aux protéines périphériques de part et d'autre de la membrane: - Matricielles, - Cytosoliques: exemple du cytosquelette. | | **Réception, détection et émission de signaux extracellulaires** | Relais de signalisation. - Engage une cascade de signalisation. | | **Enzyme** | Catalyse des réactions biochimiques spécifiques: kinases ou enzymes lysosomiales. | ### Composition protéique - **Enchaînement linéaire d'acides aminés liés entre eux par des liaisons covalentes appelées liaisons peptidiques :** - Dans un ordre précis en acides aminés. - Les résidus se retrouveront de part et d'autre de la membrane, en fonction de leur caractère hydrophile ou hydrophobe. - **Structure primaire** - Premier niveau de structuration de la protéine. ### Repliement d'une protéine - **Structure secondaire** - Repliement local de la séquence linéaire de la protéine : - En feuillet ẞ ou en hélice a, stabilisé par des liaisons hydrogènes. - En structure indéfinie: repliement aléatoire. - **Structure tertiaire** - Repliement de la protéine dans l'espace: structure tridimensionnelle. - Propre à la fonction de la protéine : - En cas de dénaturation de cette structure tertiaire, la protéine perd son efficacité. - **Structure quaternaire** - Assemblage des différentes sous-unités d'une protéine multimérique. - **Exemple de l'intégrine :** - Conformation active ### Repliement d'une protéine: Exemple de l'intégrine - **Hétérodimère** - Constitué de 2 sous-unités différentes. - **Passage conformation active / inactive** - Lorsqu'elle est correctement repliée et donc fonctionnelle, elle oscille entre une conformation active et une conformation inactive grâce à la présence de protéines chaperons. ## ANALYSE BIOCHIMIQUE DES MEMBRANES CELLULAIRES: LES PROTEINES MEMBRANAIRES ### Association des protéines membranaires avec la bicouche lipidique - **Modèle de Danielli: 1935** - Membrane biologique composée de lipides avec la présence de protéines périphériques de part et d'autre de la membrane, sans jamais la traverser. - **Apport des techniques de cryofracture** - Apport la preuve que la majorité des protéines traversent la membrane: protéines transmembranaires. - **Modèle de la mosaïque fluide SINGER et NICOLSON : 1972** - **Mosaïque** car la membrane plasmique possède une composition hétérogène dans le temps et l'espace: asymétrie lipidique, protéique et glucidique. - **Fluide** car c'est une structure dynamique dû au mouvement de ses constituants. ### Asymétrie des protéines membranaires - **Protéines intégrales** - Molécules amphiphiles qui traversent intégralement les membranes sous forme d'hélice a ou de feuillet ẞ. - **Protéines en épingle à cheveux** - Uniquement orientées vers le cytosol. - Ne traversent que le feuillet interne de la membrane plasmique par le biais d'une hélice a très hydrophobe. - Exemple de la cavéoline. - **Protéines à ancre lipidique** - Ancrage sur un seul feuillet de la membrane: - Sur le versant intracellulaire ou extracellulaire; - Rattachementà la membrane par un ou plusieurs groupements lipidiques par le bais de liaisons covalentes. - Liaisons lipide - protéine se fait lors de la traduction par une réaction enzymatique. - **Protéines périphériques externes** - Protéines matricielles liées de façon non covalente à une autre proteine membranaire. - Exemples de la fibronectine et de la laminine - **Protéines périphériques internes** - Font le lien avec le cytosquelette. - Exemple de la protéine 4.1 qui permet de lier, de façon non-covalente, la glycophorine avec le cytosquelette de l'hématie. ### Protéines transmembranaires à hélice a - Domaine traversant la membrane - **Les plus répandues** - 20 AA hydrophobes. - Forme énergétiquement favorable. - Chaines latérales hydrophobes au cœur de l'hélice a. - Chaines latérales hydrophiles à l'extérieur de la membrane - **Protéine réalisant un seul passage transmembranaire = Singlepass Protein** - Exemple de la glycophorine: - Protéine transmembranaire single-pass exclusive de la membrane de l'hématie. - Prediction de la structuration en hélice a grâce à des index d'hydropathie ou profil d'hydrophobicité. - **Protéine réalisant plusieurs passages transmembranaires = Multipass Protein** - Chaînes latérales hydrophobes exposées vers la bicouche lipidique - chaînes latérales hydrophiles exposées vers le cœur de la structuration (le pore aqueux) - **Exemples:** - Protéine band-3 au sein des hématies, - Protéine perméase GLUT: transport du glucose. - Mitofusines (Mfn 1/2) de la membrane externe mitochondriale ### Protéines transmembranaires à feuillet ß - Association de plusieurs brins ẞ par l'intermédiaire de liaisons hydrogènes formant un feuillet B. - **Protéine obligatoirement Multipass** - 25 à 30 AA pour traverser la membrane. - **Orientation** - Chaînes latérales hydrophobes orientées vers la bicouche lipidique/membrane - Chaînes latérales hydrophiles orientées vers l'intérieur du tonneau - **Exemples** - Porines bactériennes ou des porines mitochondriales, uniquement dans la membnne externe, qui forment un cylindre permettant le passage des nutriments et d'ions. - Translocases mitochondriales: TOM (Translocase of the Outer Membrane) et TIM (Translocase of the Inner Membrane). ### Protéines transmembranaires a ancre lipidique - **Ancrage et mobilité** - Ancres lipidiques confèrent une grande mobilité aux protéines membranaires: - Permet une diffusion plus rapide de la protéine dans la bicouche lipidique; - Protéines extrêmement importantes dans la signalisation cellulaire. - **Grande majorité des protéines à ancre lipidique.** - **Uniquement sur la face cytosolique de la membrane plasmique.** - **L'ancre peut être :** - un acide gras, le plus souvent - Soit un acide myristique: protéine à ancre myristoylée. - Soit un acide palmitique: protéine à ancre palmitoylée. - un groupement prényl: protéine à ancre isoprénylée - **Exemple des petites protéines G de la superfamille Ras (Ras, Rho, Raf, Rab et Arf) :** - Ancre lipidique leur permettant de s'insérer dans la membrane uniquement lorsqu'elles se trouvent sous forme GTPO. - Très importantes dans la signalisation cellulaire. - **Ancre GPI = glycosyl - phosphatidylinositol.** - Uniquement sur le feuillet extracellulaire de la membrane plasmique. - Jouent un rôle dans la signalisation cellulaire. - Exemple de la protéine prion PRPO. ### Extraction des protéines - **Protéines intégrales de la membrane** - Utilisation de détergents : - Permettent de casser la membrane; - Induit une perte de la fonction des protéines transmembranaires, à épingle à cheveux et à ancre lipidique. - **Protéines périphériques** - Isolation et purification possibleen utilisant des solutions salines ou en jouant sur des variations de pH: - Extraction sans destruction de la membrane; - Structure et fonction de la protéine préservées. ### Protéines glycosylées - **Chaînes de sucres branchées de façon covalente** - Uniquement sur la face externe de la membrane: participation à la formation du cell-coat et à l'asymétrie membranaire. - **2 types de protéines glycosylées** - **Glycoprotéines:** glycosylation en bloc - **Proteoglycanes:** glycosylation linéaire - **Composés glucidiques** - **Un seul ose = monosaccharide:** glucose, fructose, galactose - **Deux oses liés par des liaisons covalentes = disaccharide:** lactose - **Oligosaccharide:** chaîne courte d'oses, en moyenne une dizaine. - **Polysaccharide:** chaine longue de plus de 10 oses. ### Protéines glycosylées: Glycoprotéines - **Glycosylation en bloc** - Protéines qui portent de courtes chaînes latérales d'oligosaccharides toujours ramifiées. - Concerne la majorité des glycoprotéines. - Est réalisée lors de la biosynthèse des protéines : - Commence dans le RE, - Se poursuit dans l'appareil de Golgi. - **N-glycosylation** - Consiste en l'ajout d'un oligosaccharide sur l'atome d'azote d'une asparagine : - Chaînes de sucres ajoutées obligatoirement ramifiées - Sucres terminaux nécessairement des acides sialiques chargés négativement. - **O-glycosylation** - Débute dans l'appareil de Golgi. - Consiste en l'ajout de sucres sur l'atome d'oxygène d'une sérine ou d'une thréonine. - **Exportation des protéines glycosylées** - Exportation de l'appareil de Golgi vers les membranes via des systèmes de bourgeonnement vésiculaire. - A chaque étape de la maturation, les glucides sont orientés vers la lumière du compartiment. ### Protéines glycosylées: Protéoglycanes - **Glycosylation linéaire** - Protéoglycanes sont des protéines qui portent de longues chaînes latérales de polysaccharides non ramifiées = glycosaminoglycanes (GAG). - Répétition successive de disaccharides répétés n fois liés de façon covalente à la protéine par un << linker sucré >> : - linker sucré = enchaînement de 4 sucres - linker sucré + GAG fixé au corps protéique par O-glycosylation - **Core protéique + GAG** - Peuvent représenter jusqu'à 90% du poids d'un protéoglycane. - Leur longueur et leur absence de ramification permet de rigidifier la protéine en l'empêchant de se replier contrairement aux glycoprotéines. - Chargées négativement, ce qui les rend extrêmement hydrophiles : - Très fort pouvoir hydratant: ils vont pouvoir retenir de grandes quantités d'eau - 1er ose obligatoirement chargé négativement - Ne sont pas obligatoirement liés à une protéine: on peut aussi les retrouver libres dans la matrice extracellulaire. ### Protéines glycosylées: Protéoglycanes: Différents types de glycosaminoglycanes - **GAG sulfatés** - Subissent une réaction biochimique permettant l'ajout du radical SO42-sur l'un des deux oses du motif GAG: - Confère des charges négatives supplémentaires ce qui les rend extrêmement hydrophiles. - Peuvent se lier de façon covalente à une protéine pour former un protéoglycane ou être libres dans le cytoplasme. - **GAG non sulfaté = acide hyaluronique** - Long polysaccharide chargé très négativement. - Incapable de se lier de façon covalente à une protéine pour former un protéoglycane. - Liaison indirecte aux protéines membranaires par l'intermédiaire du récepteur membranaire CD44, pour rentrer dans la composition du cell coat. - Peut être libre dans la MEC. - Synthétisé par le fibroblaste : - Ne passe pas par l'appareil de Golgi lors de sa formation. - Directement rejeté par le RE dans le cytoplasme. - Très important dans les processus de cicatrisation. - Composé majoritaire du liquide synovial et abondance dans la peau. ### Mobilité des protéines - **Fusion entre une cellule de souris et une cellule humaine présentant à leur surface des protéines membranaires spécifiques de leur espèce.** - **Obtention d'un hétérocaryon = cellules hybrides comportant deux noyaux différents ainsi que des portions de membranes appartenant aux deux cellules originelles.** - **Mise en évidence de la mobilité grâce à l'immunofluorescence:** - Utilisation d'anticorps marqués par la fluorescéine pour les protéines de souris (vert) et par la rhodamine pour les protéines humaines (rouge). - A t=40 minutes, les deux groupes de protéines vont se répartir de façon homogène sur toute la surface de l'hétérocaryon témoignant d'une diffusion latérale des protéines. - **Mouvements des protéines** - Diffusion latérale - Rotation - Flip-flop impossible à cause de leur poids, beaucoup trop important. - **Restriction du mouvement protéique** - Protéines ancrées à des structures du cytosquelette. - Protéines fixées sur des éléments de la MEC. - Protéines impliquées dans les jonctions cellulaires. - Protéines restreintes à un pôle par les tight jonction: ces jonctions étanches empêchent les protéines de passer du pôle basal aux pôle apical dans les cellules polarisées. - Cette jonction correspond à une barrière de diffusion. ## Les frontières de la membrane plasmique ### Exemple d'un entérocyte - **Pôle basal** - Les cellules reposent sur une lame basale : - Qui fait partie du tissu conjonctif: zone spécialisée de la MEC,, qui permet aux cellules de s'y ancre, et de structurer le tissu. - Est fibreuse, mince mais extrêmement solide. - Comporte du collagène et des fibres élastiques. - N'est visible qu'en ME. - **Pôle apical** - Présence de microvillosités : - Replis de la membrane plasmique retrouvées exclusivement au pôle apical, - Sont rigides et permanentes - Permettent d'augmenter la surface d'échange avec la lumière intestinale. - Recouvertes par le cell-coat ### Cell coat membranaire - **Cell coat** - Ensembles des sucres portés par les protéines et les lipides à la surface de la membrane plasmique. - Est ubiquitaire : il est présent chez toutes les cellules eucaryotes et chez les bactéries. - Participe grandement à l'asymétrie membranaire. - Epaisseur variable en fonction du type et de la fonction de la cellule. - **Cell coat de l'hématie** - Très peu visible en ME: beaucoup moins développé que dans le reste des cellules de l'organisme mais reste néanmoins présent. - La glycophorine, protéine majoritaire de la membrane plasmique de l'hématie, est très fortement glycosylée : - **Cell coat de l'entérocyte** - Très développé et visible en ME. ### Cell coat membranaire: nombreux rôles - **Protection** - Protège la surface cellulaire des lésions chimiques (enzymatiques) et mécaniques: - Présence de nombreux acides sialiques qui confèrent à la membrane des propriétés de résistance aux enzymes. - Seule la neuraminidase est capable de dégrader l'acide sialique. - Abondance des GAGs, en particulier l'acide hyaluronique. - Seule l'

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