Chapitre 2 : La membrane plasmique 2024-25 PDF

PLANCHES DE COURS Module M 113: BIOLOGIE CELLULAIRE Semestre 1 du TC-BCG PARTIE 2: I- LA MEMBRANE PLASMIQUE Année Universitaire : 2024-25  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme I- DEFINITION: La mb pl est une enveloppe continue qui...

PLANCHES DE COURS Module M 113: BIOLOGIE CELLULAIRE Semestre 1 du TC-BCG PARTIE 2: I- LA MEMBRANE PLASMIQUE Année Universitaire : 2024-25  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme I- DEFINITION: La mb pl est une enveloppe continue qui délimite toute la cellule Elle mesure 75 Å d’épaisseur C’est une barrière physique très sélective qui contrôle l’entrée et la sortie des substances Elle engendre et maintien des différences de concentrations en ions entre l’extérieur et l’intérieur C’est un dispositif de reconnaissance la cellule des signaux externes La mb pl et les autres systèmes membranaires internes ont une structure globale commune 2  Chapitre 2 : Les membranes cellulaires II- Aspects morphologiques et isolement L’isolement des MP se fait sur un matériel idéal : L’hématie ou Globule Rouge La MP au MET apparait comme des Rails de chemin de Fer Fig. 1: Globule rouge (GR) Fig.2 : Membrane plasmique du GR Cellule A Cellule B 2 Membranes des Cellules A et B Noyau de la Cellule B Fig.3 : MP de 2 cellules 3  Chapitre 2 : Les membranes cellulaires L’isolement des MP se fait sur un matériel idéal : L’hématie ou GR Fantômes de globules rouges entiers et en coupe 4  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme III- Composition chimique de la MP: L’analyse biochimique du globule rouge a donné la composition suivante: Composition Lipides Protéines Masse 30 à 50 % 50 à 70 % Nombre de molécules 75 1 1. Les lipides Les lipides servent de solvants pour les protéines mb Ils sont amphiphiles cad avec 2 pôles hydrophobe et hydrophile Il y a les : phospholipides (55%), cholestérol (25%); glycolipides (18%) et acides gras libres totalement hydrophobes (2%) 5  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme III- Composition chimique de la MP: 1. Les lipides 2. Les protéines Le nombre et quantités des protéines sont variables Elles assurent les fonctions de la MP Ce sont de grosses molécules moins nombreuses les lipides 6  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: Au ME, la MP a une structure trilamellaire: 2 feuillets dense de 20 Å séparés par 1 feuillet clair de 35 Å Les 3 feuillets sont recouverts du côté externe par un "revêtement fibreux ou ″cell coat″ polysaccharidique ou glycocalix. La MP n’est pas symétrique d’où le concept actuel de modèle en Mosaïque fluide (lipides, protéines et glucides) 7  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: Modèle en mosaïque fluide lipides-protéines (Singer et Nicholson 1966, 1970, 1971) Les lipides polaires, phospholipides, glycolipides et cholestérol sont disposés en bicouche, leurs pôles hydrophobes étant en vis à vis, leurs pôles hydrophiles étant en contact soit avec le hyaloplasme soit avec le milieu extracellulaire. Les protéines hydrosolubles placées de part et d'autre de la bicouche lipidique sont les protéines périphériques. Les protéines hydrophobes ou protéines intégrées sont enchâssées plus ou moins profondément dans la bicouche et leurs régions hydrophiles font saillie soit dans le hyaloplasme soit dans le milieu extracellulaire. Cet édifice moléculaire n'est pas symétrique; en particulier, les régions polysaccharidiques des glycolipides et des Site actif de protéine glycoprotéines baignent dans le milieu extracellulaire et forment le revêtement fibreux. La mosaïque réalisée par les lipides et les protéines n'est pas un édifice rigide. Les molécules peuvent diffuser dans le plan membranaire d'où le nom de "mosaïque fluide" donné à cette structure. 8  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: PPL Acide gras avec double liaison Acide gras saturé Remarque: la longueur des acides gras est variable : de 14 à 24 carbones 9  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: PPL Remarque: a) Micelles : monocouche de PPL Figure 3 : Micelle b) Liposome: Bi couche de PPL Utilisés dans l’industrie cosmétique ou en génie génétique pour délivrer des composés à l’intérieur des cellules Figure 4 : Liposome = PPL + l’eau quand la vésicule fusionne avec la MP. 10  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: Protéines à 70% intrinsèques et 30% extrinsèques: Hélices α Hélices α simple Hélices α multiple Forme en tonneau de feuillets Beta Figure 1 : Les interactions protéines/lipides 11  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: les glucides: Ils sont liés aux protéines et aux lipides à la surface externe de la MP Forment les GP et les GL L’ensemble forme le revêtement fibreux qui joue un rôle capital dans l’activité physiologique de la cellule. Figure 3 glycocalyx Figure 4 Cell coat d’ E. coli 12  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme IV- Structure de la MP: Technique de Cryodécapage Figure 2 : 2A 2A: Vue en microscopie électronique d'une réplique de cryofracture de membrane plasmique de globule rouge montrant des "particules associées" représentant la trace des protéines ancrées dans la couche proto plasmique ou exoplasmique (faces E et P des hémi- membranes externe et interne). 2B 2B: Schéma conceptuel d'une membrane plasmique illustrant le modèle actuellement proposé dit en "mosaïque fluide". On y distingue des "particules associées" soit traversant la bicouche : protéines intrinsèques, soit ancrées dans la bicouche : 13 protéines extrinsèques externes ou internes.  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: la MP est une structure fluide Toutes les molécules de la MP sont fluides elles effectuent des mouvements 1. de rotation, 2. de translation 3. ou de flip-flop. Ce dernier mouvement peu fréquent, concerne les PPL et leur permet un changement de demi-couche grâce à l’enzyme flippase et à l’énergie cellulaire (ATP). 14  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: la MP est une structure fluide 1. Fluidité des lipides: il y a 3 grands types de mouvement Figure 2 : Mouvements possibles pour les PPL dans une double couche lipidique. Remarque : un PPL donné change de position avec un autre plus d’un 106 /sec. 15  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: la MP est une structure fluide Figure 4 : Les acides gras insaturés augmentent la fluidité de la membrane. 16  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: la MP est une structure fluide Figure 4 : Distribution des lipides asymétrique Les molécules sont ordonnées, mais se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres. Vitesse= 2µm/s (70 km/h) 17  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: Expérience de frye et Edidin (1970) la MP est une structure fluide Les protéines mb sont capables de se déplacer latéralement (diffusion latérale). La preuve de la mobilité de certaines protéines fut apportée par des expériences sur des cellules hybrides produites artificiellement par fusion des cellules de souris et humaines. Deux anticorps marqués différemment ont été utilisés pour distinguer les protéines de la MP murine (souris) et humaine. deux types de protéines se répartissent normalement de manière homogène au cours du temps (30 minutes). 18  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme V- Propriétés de la MP: Expérience de frye et Edidin (1970) Lien 1:..\..\Downloads\la fluidité membranaire _ ANIMATION.mp4 Lien 1:..\..\Downloads\la fluidité membranaire _ ANIMATION.mp4 Lien 2:..\..\Downloads\La Cellule_ Unité de Vie.mp4 Lien 2:..\..\Downloads\La Cellule_ Unité de Vie.mp4 19  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: La MP assure plusieurs fonctions fondamentales pour la vie de la cellule: C’est une barrière physique sélective (transports de substances) Elle est responsable aussi de la réception d’informations et de leur transmission Il y a la perméabilité mb qui dépend de la taille des substances Les petites substances (ions, molécules de faible PM) passent par transport perméatif Les substances de haut PM passent par transport cytotique et engendrent une déformation de MP (endocytose et exocytose). 20  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: Il ya les Tp Passifs, les Tp par solvant, les Tp facilités et les Tp actifs 21  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-1 les Tp passifs Ce Tp tend à rétablir l’équilibre entre les deux milieux, il est conditionné par 3 facteurs: 1. La taille des molécules : plus la taille la molécule est grande plus le passage est lent et difficile, 2. Le degré de solubilité dans les lipides : les molécules solubles dans les lipides passent plus facilement, 3. Le gradient de concentration: le passage se fait toujours du milieux le plus [ ] vers le moins [ ]. 22  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-2 les Tp par solvants 23  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-3 Les Tp facilités : C’est un transport facilité par une protéine de la MP ou Perméase Il ya plusieurs types: L’Uniport Le Co-transport symport Le Co-transport antiport 24  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-3 Les Tp facilités : 1-3-1 Transport du glucose Il a 5 groupements OH Très peu liposoluble Mais il passe très rapidement dans la cellule Il y a présence d’une perméase spécifique du Glu Figure 4 : Diffusion facilitée du: glucose 1) Fixation du ligand sur son site spécifique au sein de la perméase. 2) Changement de la conformation de la perméase grâce à l’énergie due à l’agitation moléculaire. 3) Pénétration du ligand dans la cellule et Retour de la perméase à la conformation initiale 25  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-3 Les Tp facilités : 1-3-2 Les Substances ionophores Ce sont des petites molécules hydrophobes se trouvant dans la bicouche de PPL Elles augmentent la perméabilité ionique des mb Elles sont sous forme de canal trans-mb ou navettes Fig.2 Substance ionophore, navette Fig. 3 Gradient de concentration 26  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-4 Les Tp actifs Certaines substances traversent la MP contre le gradient de [ ] Les transporteurs consomment de l’énergie fournie par l’ATP grâce à l’ATPase 27  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-4 Les Tp actifs 1-4-1 Tp actifs des ions: Ex: le couple Na+/ K+ Pompe tétramère de PM= 70 000 daltons 28  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-4 Les Tp actifs 1-4-2 Tp actif du glucose: Il dépend de: 1. perméase 2. ATP 3. Na+ C’est un Co-transport symport C’est un Tp actif secondaire Il est couplé avec un flux d’ions qui suit un gradient électrochimique 29  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 1-4 Les Tp actifs 1-4-2 Tp actif du glucose:..\..\Downloads\Au coeur des organes _ La digestion.mp4 30  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 1- Les transports perméatifs: 31  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: Endocytose et exocytoses des solides et liquides Pour des substances solides ou liquides la MP se déforme et ingère les nutriments (endocytose) ou expulse les déchets (exocytose) Ce sont les transports cytotiques 32  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: 2-3 Endocytose médiée par récepteur Vésicules de mantelée au MEB 33  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: Endocytose et exocytoses des solides et liquides Remarque : Certaines cellules (entérocyte, cellule endothéliale) assurent l’internalisation de substances par endocytose puis leur expulsion par exocytose sans qu’elles soient utilisées par la cellule, on parle dans ce cas de phénomène de trancytose...\..\Pictures\Saved Pictures\endocytose.mp4 34  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: (suite) L’échange des vésicules Figure2 : Mécanisme de la sécrétion (voir chapitre Appareil de golgi) 35  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: (suite) L’échange des vésicules 36  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 2- les transports cytotiques: (suite) L’échange des vésicules 37  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 3- Echange d’informations ou communication cellulaire Elle concerne la transmission cellulaire ainsi que la reconnaissance cellulaire. Elle fait intervenir des récepteurs membranaires. Elle permet à la cellule de s’adapter à son environnement et de coordonner son comportement avec les autres cellules de l’organisme (Société de cellules). Transmission à longue distance (1- transmission neuronale et 2- hormonale). VI-3-1 Transmission neuronale : Le message ou influx nerveux (IN) est délivré à longue distance mais très rapidement sous forme de neurotransmetteurs ; ex : noradrénaline ( inhibition), acétylcholine ( excitation ) 38  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI-3-1 Transmission neuronale : 39  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme Transmission à longue distance 3-1 Transmission neuronale : La transmission se fait par une zone de contact hautement spécialisée la synapse. 40  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 3-2- Transmission hormonale : Les hormones sont assez solubles dans l'eau pour arriver aux cellules cibles partout par voie sanguine. Cependant, cette hydrophilie leur interdit de pénétrer la MP, qui est à l'intérieur strictement imperméable. D’autres part, vu la taille des protéines, il n'existe pas de mécanismes pour leur faire traverser des membranes. Pour recevoir les messages des hormones peptidiques/protéiques, les cellules cibles intègrent les récepteurs correspondants dans la MP, avec la partie se liant à l'hormone à l'extérieur de la cellule 41  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI-3-2- Transmission hormonale L’action d’une hormone sur sa cellule cible se déroule en 3 étapes essentielles : 1- L’hormone est reconnue par son récepteur ₵ spécifique (clef /serrure) 2- Elle forme un complexe hormone/récepteur qui entraîne des modifications de conformation du récepteur. 3- Il y a transduction du signal qui se manifeste par l’apparition de changements intracellulaires comme une modification de l’activité enzymatique et de l’expression génétique. 42  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI-3-2- Transmission hormonale Remarque: l’hormone est le 1er messager et sa liaison au récepteur entraine la transduction du signal vers un 2ème messager. Ces récepteurs sont soit à la surface de la ₵ , dans sa MP, pour les hormones peptidiques soit à l’intérieur de la ₵ , dans le cas des hormones stéroïdiennes. 43  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 4 Spécialisations de la membrane plasmique Ce sont des différentiations de la MP pour : augmenter la surface de contact entre la cellule et le milieu extra₵ Ou assurer un certaine adhésivité entre les cellules voisines Remarque : La polarité cellulaire se définit par rapport à: a) à la surface de l'épithélium b) à la membrane basale c) aux cellules adjacentes Le pôle apical (1) est l'extrémité cellulaire vers le milieu extérieur. Le pôle basal (2) est l'extrémité cellulaire vers le milieu intérieur. Les faces latérales (3) sont les extrémités vers les cellules adjacentes et (4) la lame basale au niveau du tissu conjonctif. 44  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 4 Spécialisations de la membrane plasmique Remarque 2 : Les épithéliums 45  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme VI- Fonctions de la MP: 4 Spécialisations de la membrane plasmique 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical A 1- Microvillosités de la cellule intestinale Ce sont des expansions cytoplasmiques cylindriques digitiformes entourées par la MP. Elles sont observées surtout dans les épithéliums d'absorption. L’axe des microvillosités contient des micro-filaments d'actine. Le plateau strié est constitué de microvillosités parallèles les unes aux autres = bordure en brosse. Les microvillosités ont la même hauteur (0.5 - 1 mm) et un diamètre de 800 à 1000 Å. Il y a environ 200 - 300 microvillosités sur chaque entérocyte. 46  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical A 1- Microvillosités de la cellule intestinale 47  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical A 2- Les cils vibratiles Les cils s'enracinent dans les corpuscules basaux ou kinétosomes du côté apical du cytoplasme. Les kinétosomes sont serrés les uns contre les autres et apparaissent en MO sous forme d'une ligne dense, la ligne des corpuscules basaux MO 48  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical Le rôle des cils est le battement qui fait circuler le mucus à la surface des cellules 49  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical A 3- Stéréocils : A la différence des cils vibratiles, les stéréocils sont immobiles. Ce sont de longues expansions cytoplasmiques s'agglutinant en touffe. Cellule basale Ligne basale CT de l’épididyme au MO (singe) 50  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle apical A 3- Stéréocils (Oreille interne) : Détectent les vibrations et génèrent l'influx nerveux MEB cellules ciliées externes (CCE) et les cellules ciliées internes (CCI) 51  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : Différenciations morphologiques du pôle basal Le cytoplasme du pôle basal de certaines cellules s'invagine et forme plusieurs prolongements qui entremêlent avec ceux des cellules voisines. Dans ces prolongements il ya des mitochondries allongées s'alignant dans l'axe des replis de la MP. C'est le cas des cellules du tube contourné proximal du néphron (rein). MET Mitochondrie MP Lame basale 52  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-1 Augmentations de surface : C- Différenciations morphologiques des faces latérales ou Interdigitations Souvent les faces latérales des cellules adjacentes sont interdigitées ou laissent des espaces intercellulaires importants (100 à 300 Å), quelques fois séparés du milieu extérieur par des dispositifs de jonction. C'est ainsi par exemple que certaines phases de l'absorption des lipides, dans les cellules intestinales, se déroulent à travers ces espaces. Entre les cellules, il ya un gel ou ciment riche en glucides et en cations bivalents Ca2+ et Mg2+ responsable de la cohésion des MP ₵B ₵A MO 53  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4 Spécialisations de la membrane plasmique 4-2 Différents types de jonctions cellulaires Divers dispositifs contribuent à la cohésion, à l'adhésivité, au soutien et à la rigidité des structures épithéliales. Ils existent trois groupes : 1. jonctions imperméables (tight junction, occluding, zonula occludens), espace =0 2. jonctions communicantes (gap junction, communicating, nexus), espace = 2 nm 3. jonctions d'ancrage (desmosome, hemidesmosome), Espace= 20 nm Ces dispositifs peuvent se trouver à la surface d'une même cellule 54  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-2 Différents types de jonctions cellulaires 55 Figure 2 : Interactions cellule/ matrice  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-2 Différents types de jonctions cellulaires Dispositifs contribuent à la cohésion, à l'adhésivité, au soutien et à la rigidité des structures 1) Jonction imperméable (jonction serrée, tight junction, zonula occludens (espace = 0) Jonction chaine de protéines formant une jonction étanche. 2) les membranes des 2 cellules voisines. Zonula adherens 3) Macula adhaerens ou Desmosome (espace = 20 nm) a) Espace intercellulaire b) Plaque cytoplasmiques (protéique) c) Protéines transmembranaires d) Tonofilaments 4) Gap ou nexus ou jonction communicante (espace=2 nm) Canal ouvert (1.5 nm) entre ₵ voisines, a) Espace intercellulaire (2-4 nm), b) complexe protéique de 6 sous unités. 56  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-2 Différents types de jonctions cellulaires Jonction d'ancrage Figure 2 Hémidesmosome liant l’épiderme au derme 57  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-2 Différents types de jonctions cellulaires Jonction d'ancrage Pour la forme et le cadre de la cellule 3- Zonula adherens 4- Desmosome 1- Filaments d’actine, 2- Zonula occludens, 58  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4 Spécialisations de la membrane plasmique 4-3 Cas des cellules végétales : Jonction plasmodesmes et symplasme 59  Chapitre 2 : La membrane plasmique ou plasmalemme 4-3 Cas des cellules végétales : Jonction plasmodesmes et symplasme Plasmodesmes vus de face, ils apparaissent comme des orifices dans une paroi. Les plasmodesmes sont des communications intercellulaires qui traversent la paroi. Ils sont formés lors de la constitution de la paroi à la fin de la division cellulaire. Le plasmodesme est une continuité entre les cytoplasmes de cellules voisines. En son milieu, il y a un canalicule qui a pour origine le réticulum endoplasmique. Les communications ne sont pas en libre circulation passive mais sont très sélectives (?). 60