Membrane Cellulaire et Transport Membranaires 2024-2025 PDF

La structure de la membrane plasmique Transports membranaires BIRSG bloc 1 2024-2025 Structure de la membrane plasmique 2  Composition 1. Les phospholipides forment une bicouche 2. Les protéines transmembranaires ou...

La structure de la membrane plasmique Transports membranaires BIRSG bloc 1 2024-2025 Structure de la membrane plasmique 2  Composition 1. Les phospholipides forment une bicouche 2. Les protéines transmembranaires ou intrinsèques 3. Les protéines périphériques ou extrinsèques 4. Cholestérol 5. Glycocalyx ou manteau glucidique qui recouvre la face externe de la membrane plasmique (glycoprotéines) 3 Observation de la membrane plasmique au microscope électronique Glycocalyx Double couche de « manteau phospholipides glucidique » Gross.: X 37 000 Gross.: X 168 000 4  Phospholipides Structure chimique Molécules amphipatiques: - hydrophile (ou polaire) La « tête de la molécule » attirée par l’eau -hydrophobe (ou apolaire) « queues de la molécule» fuient l’eau 5 Bicouche phospholipidique Partie Hydrophile Partie hydrophobe Partie Hydrophile 6  Modèle de la mosaïque fluide Selon Singer et Nicholson, les protéines membranaires flottent sur ou dans la bicouche lipidique  La fluidité est importante pour assurer divers processus membranaires : Mouvement, croissance, division, sécrétion, formation de jonctions entre les cellules,...  Reformation de la membrane après rupture (cf. endocytose et exocytose) 7 Acides gras saturés >< insaturés Le degré́ de fluidité́ de la membrane dépend du type d’acide gras présent Double liaison ▼ Inflexion de la chaîne ▼ Fluidité membranaire 8  Cholestérol Le cholestérol est aussi de nature lipidique. Il rigidifie la membrane 9 Structure de la membrane plasmique 10 Diverses fonctions des protéines 11  Protéines membranaires Quelques fonctions essentielles  Transporteur: Indispensable à l’entrée et la sortie de certains solutés (canaux ioniques, grosses molécules polaires,...)  Enzyme : catalyseur spécifique des réactions chimiques se déroulant dans les cellules  Récepteur de surface: - augmente la sensibilité de la cellule aux messages chimiques - Spécifique : reconnait un seul type de messager  Marqueurs de surface: carte d’identité de la cellule (Ex: groupes sanguins A, B, O) - reconnaissance entre les cellules lors de la formation tissulaire - reconnaissance de cellules potentiellement dangereuses  Protéines d’adhérence : assurent la cohésion entre les cellules d’un tissu  Protéines de fixation au cytosquelette 12 Exemple de récepteur protéique Rôle de l’insuline Comment la glycémie retourne-t-elle à sa valeur d’équilibre après un repas ? L’insuline se fixe sur un récepteur protéique membranaire des cellules. Ce signal induit une série de mécanismes qui stimulent l’entrée du glucose dans les cellules. 13 Exemple de marqueurs de surface Le système ABO Des glycoprotéines présentes à la surface des globules rouges déterminent le groupe sanguin de chaque individu 14  Rôles de la membrane plasmique  Frontière physique de la cellule  Passage sélectif des molécules (à travers la bicouche ou les protéines de transport)  Communication entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule (Ex: endocytose et exocytose)  Porteuse de récepteurs sensibles à des signaux chimiques émis par d’autres cellules. (Ex: fixation insuline à la surface des cellules pour permettre l’entrée du glucose)  Activités enzymatiques spécifiques  Fixation des filaments du cytosquelette 15 Transport membranaire Entrée ou sortie de la cellule 16  Transports passifs Diffusion simple Diffusion facilitée : – Canaux ioniques – Transporteurs Osmose Tonicité d’une solution 17  Illustration du phénomène diffusion Mécanisme passif (sans besoin d’énergie) La diffusion est le mouvement net des substances: de la région où elles sont les plus concentrées ▼ 18  Diffusion simple  Molécules apolaires (liposolubles): Acides gras Vitamines liposolubles (A, D, K, E) Stéroïdes  Molécules d’oxygène (O2), de dioxyde de carbone (CO2) et d’azote (N2)  Petites molécules polaires : eau, urée  Molécules non chargées Déplacement net des substances : zone de concentration élevée ▼ zone de moindre concentration (De façon à faire disparaître la différence de concentration) ▼ Selon le gradient de concentration 19  Exemple de diffusion simple Lorsque la concentration de CO2 à l’intérieur de la cellule est supérieure à celle de L’extérieur de la cellule, le CO2 diffuse depuis de la cellule vers le liquide extracellulaire Membrane plasmique CO2 Liquide extracellulaire 20  Diffusion facilitée (transport passif) Passage sélectif à travers un transporteur protéique de substances incapables de traverser librement la bicouche Ex: canaux ioniques (Canaux sélectifs pour K+, Cl-, Na+, Ca2+) - Certains de ces canaux sont commandés par une partie de la protéine qui sert de vanne permettant selon les circonstances le passage ou non des ions (cf. signaux électriques du corps) - Les ions diffusent dans le sens de leur gradient de concentration - La diffusion dépend aussi de la répartition des charges électriques de part et d’autre de la membrane 21  Diffusion facilitée (transport passif) Passage sélectif à travers un transporteur protéique de substances incapables de traverser librement la bicouche (Ex: transport des sucres (glucose, galactose, fructose...) vers les cellules Le transporteur change de conformation pour libérer le sucre de l’autre côté de la membrane Les substances diffusent dans le sens de leur gradient de concentration 22  Diffusion facilitée - Le nombre de transporteurs présents dans la membrane plasmique limite la vitesse à laquelle la diffusion se produit - Vmax = vitesse maximale de diffusion; ce seuil est atteint lorsque toutes les protéines de transport sont mobilisées. 23  Osmose (transport passif) Mécanisme passif produisant le déplacement de l’eau à travers une membrane semi-perméable. Zone moins concentrée en soluté ▶︎zone plus concentrée en soluté Après l’osmose (mouvement d’eau), la concentration est identique de chaque côté de la membrane. Le passage de l’eau à travers les membranes se déroule à travers des canaux protéiques appelés aquaporines ou plus lentement à travers la bicouche de phospholipides. 24  Expérience expliquant la loi de l’osmose 3 moles/100 mL 9 moles/100 mL (9%) 3 moles/50 mL 9 moles/150 mL (3%) (6%) (6%)  Le déplacement d’eau se produit vers le compartiment le plus concentré en solutés = Osmose  Quand les concentrations sont égales de chaque côté, l’eau se déplace dans les deux sens à la même vitesse. 25  Osmose Pourquoi le concept est-il très important en soins infirmiers ? Un mauvais équilibre osmotique peut expliquer : – la formation d’œdème dans les tissus – des problèmes d’hypertension ou hypotension etc. Le concept détermine le type de solution utilisé en intraveineuse 26  Pression osmotique En exerçant une pression sur la membrane, il est possible d’empêcher l’eau de se déplacer vers la partie du tube la plus concentrée en solutés. La pression osmotique est la force nécessaire pour arrêter le mouvement de l’eau dans le tube La pression osmotique est proportionnelle à la concentration de particules de soluté qui ne peuvent traverser la membrane Solution à concentration en soluté élevée = solution à pression osmotique élevée 27 Echanges entre compartiments Les échanges entre les liquidiens cellules et le milieu interstitiel sont permanents. Normalement, la pression osmotique du cytosol = pression osmotique du milieu interstitiel ▼ Le volume cellulaire reste constant 28  Effet de la tonicité sur les érythrocytes - Les flèches indiquent le SENS et l’IMPORTANCE des mouvements d’eau à travers la membrane - La couleur de la solution est proportionnelle à sa concentration 1) La membrane est-elle perméable à l’eau ? 2) A quel endroit la concentration des solutés est-elle la plus élevée ? 3) A quel endroit la concentration des solutés est-elle la plus faible ? 4) A quel endroit y a-t-il proportionnellement plus d’eau que de solutés dans la solution ? 5) A quel endroit y a-t-il proportionnellement moins d’eau que de solutés dans la solution ? 6) Dans quelle direction le mouvement net d’eau se fera-t-il ? 29 30  Utilisation d’une solution isotonique Solution de sérum physiologique NaCl 0,9 % C’est la solution la plus couramment utilisée pour les injections intraveineuses. Elle permet de rétablir le bon volume de plasma sans affecter la concentration des molécules plasmatiques. On l’utilise pour régler des problèmes d’hypovolémie comme dans certains cas https://www.rtbf.be/article/les-perfusions-intraveineuses-pourquoi-son elles-necessaires-lors-d-un-passage-aux-urgences-11141627 de déshydratation (qui n’affecte pas la concentration en soluté) et d’hémorrhagie. 31  Utilisation d’une solution hypertonique C’est une solution très concentrée en solutés qui est utilisée pour rétablir le bon volume de plasma et augmenter la concentration des molécules plasmatiques trop faibles. On l’utilise pour régler par exemple des problèmes d’hyponatrémie (Ex: certains troubles alimentaires comme l’anorexie). Quel serait l’impact de l’hyponatrémie sur globules rouges en absence de perfusion de solution hypertonique ? 32  Utilisation d’une solution hypotonique C’est une solution très peu concentrée qui est utilisée pour rétablir le bon volume de plasma et pour ne pas augmenter davantage la concentration des molécules de plasma qui est déjà trop élevée. On l’utilise pour régler des problèmes d’hypernatrémie (ex: certains cas de diabète) Quel serait l’impact de l’hypernatrémie sur globules rouges en absence de perfusion de solution hypotonique ? 33  Utilité en médecine des solutions isotoniques, hypotoniques et hypertoniques 1) Perfusion d’une solution hypertonique chez des patients souffrant d’œdème cérébral (accumulation de liquide interstitiel dans le cerveau) - Perfusion d’une solution hypertonique dans le sang ▼ - L’eau quitte le liquide interstitiel par osmose ▼ - L’excès d’eau du sang est ensuite éliminé par les reins 34  Utilité en médecine des solutions isotoniques, hypotoniques et hypertoniques 2) Réhydratation des personnes déshydratées (sévères) à l’aide de solutions hypotoniques (voie orale ou perfusion) Perfusion d’une solution hypotonique dans le sang ▼ - L’eau contenue dans le sang entre par osmose dans le liquide interstitiel ▼ - L’eau diffuse ensuite dans les cellules 35  Transport actif Il permet le déplacement des substances à l’encontre de leur gradient de concentration Transports nécessitant la consommation d’énergie (l’ATP): - Les pompes ou transporteurs spécifiques - Les transports vésiculaires 36  Transport actif (primaire) Exemple de la pompe à sodium-potassium Rôle : Expulsion des ions Na+ de la cellule et entrée d’ions K+ dans la cellule en présence d’ATP (pompe Na+, K+-ATPase) Cette pompe permet de maintenir en permanence - une concentration en ions Na+ très faible dans la cellule - une concentration différente en ions Na+ et en ions K+ de part et d’autre de la membrane cellulaire IMPORTANT :  pour le maintien du volume cellulaire  Pour la production de signaux électriques dans certaines cellules 37 Pompes sodium (Na+) et (K+) (Transport actif)  Entrée de K+ dans la cellule`  Sortie de Na+ dans la cellule` 38 Transport actif secondaire La source d’énergie servant au transport n’est pas la phosphorylation d’une protéine de transport, mais un gradient de concentration ionique (gradient électrochimique) de part et d’autre d’une membrane. Absorption des nutriments dans l’intestin grêle Exemple du transport facilité du glucose grâce à la formation préalable d’un gradient de concentration de sodium (pompe Na+/K+- ATP-ase) Le glucose est cotransportée, elle emprunte un symport 39  Transport vésiculaire Mécanisme de transport actif (ATP) 1) Endocytose : les substances qui entrent dans la cellule sont enveloppées dans un fragment de la membrane plasmique et forment des vésicules (petit sac sphérique). Les substances ingérées sont ensuite dégradées en molécules plus petites (acides aminés, , acides gras,...) qui sont utilisées par la cellule (cf. Lysosomes)  Phagocytose : particules solides (bactéries, virus,..) Seules certaines cellules (leucocytes, macrophagocytes,...) sont capables de phagocytose  Défense de l’organisme  Pinocytose: substances liquides (la cellule puise des solutés dans le milieu extracellulaire) 40 Phagocytose 41  Endocytose médiée par un récepteur Fixation de certaines molécules (ex: lipoprotéines liées au cholestérol) sur des récepteurs spécifiques Une protéine présente dans le cytoplasme, la clathrine est mobilisée au niveau de la membrane plasmique. Son rôle est de rassembler les récepteurs en un endroit précis de la membrane avant la formation de vésicule d’endocytose 42  Transport vésiculaire Mécanisme de transport actif (ATP) 2) Exocytose : mécanisme servant à la libération de substances à l’extérieur de la cellule. Des vésicules membraneuses formées dans le cytoplasme fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent leur contenu à l’extérieur.  Elimination des déchets du métabolisme cellulaire  Cellules sécrétrices: libération d’enzyme , d’hormones, de mucus,...  Neurones: libération de neurotransmetteurs 43  Transport vésiculaire Mécanisme de transport actif (ATP) REMARQUE: l’endocytose réduit la surface totale la membrane plasmique, tandis que l’exocytose compense et recycle des portions de la membrane. l’équilibre entre les deux mécanismes permet donc de maintenir la surface de la membrane plasmique relativement constante 44