Biocell.3-La-Membrane-Plasmique PDF

05/10/2023 Objectifs du cours Décrire la structure et la composition des membranes biologiques des eucaryotes Décrire la structure et la propriété des principaux constituants des membranes (phospholipides, cholestérol, protéines) Décrire les principales fonctions physiolo...

05/10/2023 Objectifs du cours Décrire la structure et la composition des membranes biologiques des eucaryotes Décrire la structure et la propriété des principaux constituants des membranes (phospholipides, cholestérol, protéines) Décrire les principales fonctions physiologiques des membranes 1  05/10/2023 Les membranes cellulaires Frontière l’intérieur et l’extérieur de la cellule Elles permettent aux cellules de maintenir un milieu interne différent du milieu extracellulaire Elles possèdent une perméabilité très selective La surface de membrane à l'intérieur de la cellule est souvent plus grande que la surface autour de la cellule Schéma d'une cellule et de ses membranes Les constituants principaux sont les 2. Membrane nucléaire; 4. Vésicule; 5. Réticulum lipides et les protéines endoplasmique rugueux; 6. Appareil de Golgi; 8. Réticulum endoplasmique lisse; 9. Mitochondrie; 10. Vacuole; 11. Cytoplasme; 12. Lysosome 2  05/10/2023 Surface membranaire Membrane plasmique 700 µm2 Membranes internes 7000 µm2 3  05/10/2023 Fonctions des membranes biologiques La compartimentation (séparation de l’extérieur et l’intérieur de la cellule). Les échanges d’information avec d’autres cellules (récepteurs hormonaux, jonctions gap). La régulation du transport des ions, protéines, sucres graisses, etc.. Les mouvements cellulaires (pseudopodes, endocytose- exocytose). Les phénomènes de reconnaissance (antigène de surface) La régulation du métabolisme (transduction intracellulaire des signaux extracellulaires) Procure un site pour les réactions chimiques ne pouvant pas se produire dans un environnement aqueux 4  05/10/2023 Structure de la membrane plasmique Épaisseur : 7 à 8 nm Deux feuillets visibles au microscope électronique 1 nm (nanomètre) = 1/1000 de µm 5  05/10/2023 Composition des membranes Lipides (Phospholipides et cholestérol) (~49%) – Forment le squelette des membrane Protéines (récepteurs, transporteurs, enzymes) (~43 à 45,5%) – Attachées plus au moins aux phospholipides Glucides (glycophospholipides et glycoprotéines) (~ 1,6 à 8%) 6  05/10/2023 Modèle de la mosaïque fluide modèle de « Singer et Nicholson »(1970) Deux couches de phospholipides Protéines à la surface et à travers Polysaccharides attachés aux lipides ou aux protéines Cholestérol entre les phospholipides 7  05/10/2023 I/ Les lipides membranaires sont des molécules amphipathiques Groupement phosphate polaire hydrophile Acides gras non polaires hydrophobes 8  05/10/2023 Hydrophilie et hydrophobie 5 9  05/10/2023 Les acides gras sont les constituants clefs des lipides Les acides gras sont des acides carboxyliques caractérisés par une répétition de groupements méthylène -CH2- formant une chaîne carbonée Chaîne aliphatique acide Les acides gras naturels possèdent un nombre pair de carbones: C14->C24 Ils peuvent être saturés ou insaturées. Les acides gras saturés sont linéaires Les acides gras insaturés créent un coude dans la structure 10  05/10/2023 Exemple de la nomenclature des acides gras saturés Le nom commun rappelle l’origine Le nom systématique rappelle la structure (nb carbones, d’instauration) À partir de C10 ils sont insolubles dans l’eau et solides à température ambiante 11  05/10/2023 Exemple de la nomenclature des acides gras insaturés 1 2 3 CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7-COOH 9 …. 1 L’acide α linolénique : abréviation C18 : 3 ω 3 ou C18 : 3 ∆ 9 Traduire 18 atomes de carbone (C18) 3 doubles liaisons (:3) Première double liaison sur le 3ème carbone (ω 3) (par rapport à l’extrémité méthyle) ou première double liaison sur le 9ème carbone (∆ 9) (par rapport à l’extrémité carboxyle) 12  05/10/2023 La présence d’une double liaison est importante pour le comportement macroscopique des acides gras 13  05/10/2023 Cohésion des phospholipides membranaires La cohésion des phospholipides membranaires est due – Liaison de Van Der Waals entre les acides gras La forces de Van der Waals s’exercent lorsque 2 atomes adjacents sont suffisamment proches l’un de l’autre Contact partiel entre les nuages d’électrons qui entourent les atomes Les interactions de Van Der Waals sont dues à des interactions entre des moments polaires instantanés. – Interaction hydrophobe entre les acides gras Puisque l’eau repousse les molécules hydrophobes qui s’entassent les unes contre les autres 14  05/10/2023 Incidence sur la cohésion entre les chaînes Les doubles liaisons contribuent à affaiblir les interaction entre les chaînes voisines La membrane devient plus fluide 15  05/10/2023 Facteurs Influençant la fluidité membranaire 1. La température 2. La longueur des chaines hydrocarbonées Plus la chaîne est courte moins il y a d’interactions avec d’autres PL et augmente la fluidité 3. Le nombre de doubles liaisons Les doubles liaisons forment des coudes qui donnent une asymétrie et augmente la fluidité. 16  05/10/2023 Facteurs Influençant la fluidité membranaire 1. La température 2. La longueur des chaines hydrocarbonées 3. Le nombre de doubles liaisons 4. Le mouvement des lipides - latéral - flexion - rotation - flip flop 17  05/10/2023 Facteurs Influençant la fluidité membranaire 1. La température 2. La longueur des chaines hydrocarbonées 3. Le nombre de doubles liaisons 4. Le mouvement des lipides - latéral - flexion - rotation - flip flop 5. La nature des têtes polaires 6. Le contenu en cholestérol qui rigidifie la bicouche lorsque la membrane est riche en AG insaturés avec une forte présence en cholestérol la fluidité diminue 18  05/10/2023 Facteurs Influençant la fluidité membranaire Membrane - Température – Membrane moins fluide - Cholestérol + fluide -Acide gras saturés Des phopholipides + - Température + - Cholestérol - -Acide gras insaturés Des phopholipides + 19  05/10/2023 Les membranes biologiques: Composition les lipides membranaires 1. Glycérophospholipides 2. Sphingolipides 3. Glycolipides 4. Stéroïde 20  05/10/2023 1. Glycérophospholipides (GPL) G ACIDE GRAS L Y C ACIDE GRAS E R O ALCOOL PHOSPHATE L 21  05/10/2023 …sont constitués d’un glycérol H2C OH HC OH HO CH2 glycérol 22  05/10/2023 …de deux acides gras O palmitate H2C O C (CH2)14 CH3 HC O C (CH2)7 C C (CH2)7 CH3 H H O HO CH2 oleate glycérol acides gras 23  05/10/2023 …d’un phosphate O palmitate H2C O C (CH2)14 CH3 HC O C (CH2)7 C C (CH2)7 CH3 O H H O HO P O CH2 oleate O- phosphate glycérol acides gras 24  05/10/2023 …et d’un alcool O palmitate H2C O C (CH2)14 CH3 HC O C (CH2)7 C C (CH2)7 CH3 H3C O H H O H3C N+ CH2 CH2 O P O CH2 oleate H3C O- alcool phosphate glycérol acides gras Les glycérophospholipides portent le nom des groupements alcooliques  la phosphatidylcholine 25  05/10/2023 La diversité des glycérophospholipides NH + H3 N+ CH2 CH2 OH 3 OH OH -OOC C CH2 OH ethanolamine H OH H H H serine OH H H3C OH HO H H3C N+ CH2 CH2 OH OH CH2 C CH2 OH H OH H inositol H3C choline glycerol Phosphatidylethanolamine (PE) pour l’éthanoamine Phosphatidylserine (PS) pour la serine Phosphatidylcholine (PC) pour la choline Phosphatidylinositol (PI) pour l’inositol Phosphatidylglycérol (PG) pour le glycérol 26  05/10/2023 Phosphatidyl ethanolamine sérine choline Sphingomyéline CH3 CH3 NH3 + NH3 + + CH3 -N-CH3 + CH3 -N-CH3 CH2 H-C-COO - CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 O O O O O=P-O - O=P-O - O=P-O - O=P-O - O O O O CH2 - CH - CH2 O CH2 - CH - CH2 O CH2 - CH - CH2 O CH2 - CH - CH2 O O O CH NH C=O C=O C=O C=O CH C=O C=O C=O 27  05/10/2023 Les membranes biologiques: Composition les lipides membranaires 1. Glycérophospholipides 2. Sphingolipides 2.1. Sphingophospholipides sphingosine + AG + Phosphate + alcool 2.2. Sphingoglycolipides 3. Glycolipides 4. Stéroïdes 28  05/10/2023 2.Les sphingolipides Les sphingolipides constituent une deuxième classe des lipides membranaires sont synthétisés à la surface luminale des citernes golgiennes Les sphingolipides se trouvent à coté des glycérophospholipides Le constituant de base est la sphingosine, c’est un dialcool aminé + chaîne une hydrocarbonnée (CH2)12 sphingosine 29 05/10/2023 30  05/10/2023 Gal GalNac CH3 + CH3 -N-CH3 CH2 Ac Sial Gal CH2 O O=P-O - O Gal Glc CH2 - CH - CH2 CH NH OH O OH O CH - CH - CH2 CH - CH - CH2 CH2 NH CH2 NH CH C=O CH2 C=O CH2 C=O Sphingomyéline Galactocéréboside Ganglioside GM1 Importante pour la SGL simple SGL complexe transmission du signal Récepteur de la toxine cellulaire et reconnaissance cholérique intercellulaire 31  05/10/2023 Nature des lipides membranaires 1. Phospholipides 2. Sphingolipides 3. Glycolipides 2AG + glycérol +sucre 1. Stéroïdes 32  05/10/2023 3.Les glycolipides (en relativement faible quantité) Diacylglycoglycéride Ressemblent aux phospholipides (GLP) dans leur composition sauf qu’ils sont : -Dépourvus de phosphate - leur glycérol est estérifié par 2 AG sur les fonctions alcool 1 et 2 du glycérol -Sur la fonction alcool à la position 3 du glycérol il y a un sucre qui constitue la tête polaire (galactose….) - Les GLP simples avec un unique résidu sucré (glycosyle) dans leur région polaire exp le diacylglycoglycéride. - Les GLP complexes contiennent plusieurs groupements sucrés. 33 05/10/2023 34  05/10/2023 Nature des lipides membranaires 1. Phospholipides 2. Sphingolipides 3. Glycolipides 4. Stéroïdes 35  05/10/2023 4.Les stéroïdes Le cholestérol est le principal constituant stéroïde des tissus normaux il constitue environ 25% des lipides membranaires HO HO Polaire CH 3 CH 3 Apolaire CH3 CH3 H H C CH 3 C CH 3 CH 2 CH CH 2 CH CH 2 CH CH3 H3 C C CH3 H3 C C CH3 H H La fonction alcool constitue cholestérol ergostérol la tête polaire cellules animales cellules végétales 36  05/10/2023 Rôle du cholestérol membranaire Groupement hydroxyle orientée vers la surface  En s’intercalant entre les molécules de phospholipides il stabilise les membranes en évitant une excessive fluidité  Synthèse dans le foie ou apport nutritif et transport dans le sang Le cholestérol est le précurseur des hormones stéroïdiennes 37  05/10/2023 Les lipides sont mobiles au sein des bicouches Mouvements locaux (1011/sec) Diffusion latérale Flip flop Coefficient de diffusion latérale: 10-8 cm2.sec_1 Un lipide diffuse sur toute la longueur d’une bactérie en 2 minutes 38  05/10/2023 Conséquence de cette fluidité Peut se réparer d’elle-même Si la membrane est percée ou déchirée, les molécules de phospholipides qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à nouveau se rapprocher et fermer l’ouverture. Peut varier facilement sa taille Si on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent aux autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut réduire sa taille si on enlève des molécules. Permet à une sphère de se diviser Il suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour obtenir deux sphères. Très importante dans la division cellulaire. 39  05/10/2023 2. La distribution des lipides est asymétrique au sein de la même membrane Couche EXTERNE: acides gras plus saturés phosphatidyl-choline; Glycosphingolipides Couche INTERNE: acides gras très insaturés phosphatidyl-sérine; phosphatidyl-éthanolamine exemple de la membrane plasmique extérieur intérieur Phosphatidylserine 0 100 Phosphatidylethanolamine 10 90 Phosphatidylcholine 90 10 Glycolipides 100 0 Cholestérol 75 25 40  05/10/2023 Distribution des lipides dans les membranes: asymétrique 41  05/10/2023 3. La composition lipidiques des membranes Membrane Mitochondrie Réticulum E.Coli plasmique (memb. Externe) endoplasmique proportion en % Phosphatidylethanolamine 16 23 16 80 Phosphatidylserine 6 2 3 Trace Phosphatidylcholine 17 50 55 0 Phosphatidylinositol