La Membrane Plasmique PDF

La membrane plasmique La membrane plasmique est la structure qui entoure toutes les cellules. Grâce à la complexité de sa structure elle peut accomplir de multiples fonctions qui lui permettent d'interagir avec le milieu environnant ainsi qu'avec d'autres cellules proches ou lointaines. Son épaisseu...

La membrane plasmique La membrane plasmique est la structure qui entoure toutes les cellules. Grâce à la complexité de sa structure elle peut accomplir de multiples fonctions qui lui permettent d'interagir avec le milieu environnant ainsi qu'avec d'autres cellules proches ou lointaines. Son épaisseur est de 75 Å. L’observation des coupes minces au MET (Microscope Electronique a Transmission) montre que la membrane plasmique est tristratifiée c'est-à-dire formée de deux feuillets denses et un feuillet clair. Les deux feuillets denses (l’un interne et l’autre externe, sont épais de 20 à 25 Å), le feuillet clair est compris entre les deux feuillets denses, il est épais de 30 à 40 Å. Figure 1 : Observation microscopique de la membrane plasmique au Microscope Electronique a Transmission Cette structure tristratifiée est identique chez toutes les cellules animales et végétales. De plus, l'aspect tristratifié est retrouvé dans tous les systèmes membranaires au sein d'une même cellule (membrane de la mitochondrie, des plastes, du reticulum endoplasmique…), c'est pourquoi elle est appelée membrane unitaire, membrane biologique ou cytomembrane. Au niveau de la membrane plasmique, le feuillet dense externe apparaît garni d'un mince film de matériel glycoprotéique dont les fibrilles sont disposées perpendiculairement au plan de la membrane, c'est le revêtement fibreux ou le glycocalyx. Le feuillet dense interne porte du côté hyaloplasmique un feutrage microfilamentaire qui rend étroitement solidaire la membrane plasmique et le cytosquelette (Figure 2). Figure 2 : Ultrastructure de la membrane plasmique d'après les observations en microscope électronique après coupe mince. 1 1. Organisation moléculaire de la membrane plasmique 1.1. Composition chimique de la membrane L’analyse chimique de la membrane plasmique montre qu’elle est formée de:  52% de protéines  40% de lipides (surtout des phospholipides)  8% de glucides Ce pourcentage peut varier selon le type des cellules ou les organites. 1.1.1. Les lipides : Ce sont des molécules amphiphiles formées d'une tête polaire hydrophile et d'une queue apolaire hydrophobe. Ils comprennent trois variétés: Les phospholipides : Ils constituent 55% des lipides membranaires. Ils sont disposés en bicouche. Leurs répartition est asymétrique dans la membrane. Le cholestérol : Il constitue 25% des lipides membranaires Il est présent dans les deux feuillets membranaires et peut basculer entre eux, mais il se trouve exclusivement dans la demi membrane extérieure. Les glycolipides : Ils constituent 18% des lipides membranaires, cette quantité varie d’une espèce à une autre, et dans la même espèce d’un tissu à un autre. Ils sont exclusivement du côté plasmique de la bicouche lipidique c’est l’asymétrie structurale. Ils sont formés de chaînes d’acides gras auxquelles se fixent les chaînes glycolysées. 1.1.2. Les protéines : Ce sont les protéines qui assurent l’échange des molécules entre les millieux intérieur et extérieur. Selon leur disposition dans la membrane, on distingue : Les protéines périphériques : possèdent deux pôles hydrophiles, sont situées aussi bien du côté extracellulaire que du coté hyaloplasmique. Les protéines transmembranaires : possèdent un pôle hydrophobe et un pôle hydrophile, elles traversent la bicouche lipidique. Les protéines intégrées : possèdent un pôle hydrophile et un pôle hydrophobe et traversent l’une ou l’autre des deux monocouches lipidiques. 1.1.3. Les glucides : 2 Ils sont présentés par des chaînes glucidiques linéaires ou ramifiées attachées aux lipides (glycolipides) et aux protéines (glycoprotéines ou protéoglycanes), uniquement du côté extracellulaire. Ils forment le revêtement fibreux. 1.2. Architecture moléculaire : En étudiant les membranes artificielles de composition bien définie et plus simple que celle de la membrane plasmique, Singer et Nicholson ont proposé en 1971 un modèle d’architecture moléculaire définissant la membrane comme une mosaïque fluide et asymétrique. Figure 3 : L’architecture moléculaire de la membrane plasmique 3 2. Rôles de la membrane plasmique : voir la figure ci-dessous 3. Perméabilité membranaire Il s’agit du passage de l’eau et des molécules dissoutes à travers la structure membranaire. Il y a 4 types fondamentaux de transport:  La simple diffusion à travers la bicouche lipidique.  La diffusion à travers un canal aqueux.  Le transport facilité par un transporteur (protéine canal, protéine porteuse).  Le transport actif par une pompe. 3.1. La diffusion 3.1.1. Transport de l’eau (osmose ‫ )الحلول‬L’eau se déplace, selon la loi de l’osmose, du compartiment le moins concentré (hypotonique) vers le compartiment le plus concentré (hypertonique). Des contraintes cellulaires empêchent parfois le passage d’eau. Figure 4: L’osmose dans les cellules végétales 4 3.1.2. Diffusion ‫( االنتشار‬Transport des substances dissoutes) C’est le transfert des molécules dissoutes dans l’eau à travers la membrane sans retirer l’énergie de la concentration la plus élevée à la concentration la plus faible jusqu’à égalité de concentration entre les 2 milieux. On distingue la diffusion simple et la diffusion facilitée. (Transport passif) ‫النقل الميسر‬ a) Diffusion simple Un soluté franchit directement la double couche lipidique, du milieu le plus concentré au moins concentré. Ce procédé ne nécessite donc pas de transporteur membranaire. Elles suivent leur gradient. La vitesse de diffusion est proportionnelle : – à la différence de concentration entre les 2 milieux ; – à la température. Et inversement proportionnelle à la taille de l’élément à transporter. Ex : O2, CO2, alcool, molécules liposolubles (acides gras, hormones stéroï-diennes) b) Diffusion facilitée (Transport passif ou facilité) Le passage du soluté est assuré grâce à son interaction avec un transporteur membranaire spécifique, du milieu le plus concentré au moins concentré. On distingue 2 transports facilités : – Diffusion facilitée par protéine canal. Ex : Canal ionique à Na+, canal K+, canal H2O (aquaporine)… – Diffusion facilitée par protéine porteuse  Nécessité d’un changement de conformation du transporteur. Ex : transport du glucose Une protéine de transport qui laisse passer une molécule s’appelle un transporteur uniport. Figure 5: Transport passif (diffusion simple et la diffusion facilitée) 5 3.2. Transports actifs : transports actifs primaire et secondaire Principe : – Transport du soluté réalisé contre son gradient de concentration (du milieu le moins concentré au plus concentré). – Nécessite donc de l’énergie. En fonction du type d’énergie fournie, on distingue les transports actifs primaire et secondaire. a) Transport actif primaire L’énergie est fournie par l’hydrolyse d’une molécule d’ATP. Synonyme : pompe ATPase. Ex : Pompe Na+/K+ ATPase (Fait sortir 3 Na+ et rentrer 2 K+ de la cellule). Figure 6: Transport actif : Pompe Sodium/Potassium (Pompe Na+/K+) b) Transport actif secondaire L’énergie est fournie par le co-transport d’un soluté suivant son gradient de concentration. On distingue suivant le cas : – Si soluté et co-transport dans le même sens : symport. – En sens opposé : antiport. Figure 7: Transport actif secondaire 6  Figure 8: Les différents types de transports membranaires 4. Transports vésiculaires Généralités Certaines molécules (protéines par exemple) et particules sont trop grosses pour franchir les membranes par des transporteurs membranaires. Leur transport va donc nécessiter des mouvements de la membrane plasmique pour évacuer/ingérer ces molécules. 1. L’exocytose Il s’agit d’une sécrétion/élimination de molécules présentes dans la cellule. Les substances sont enfermées dans des vésicules qui fusionnent avec la membrane et déversent leur contenu (exemple : déchets, mucus, hormones) dans le milieu extracellulaire. Formation et transport des vésicules sont des processus consommateur d’énergie. La fusion nécessite une reconnaissance vésicule/membrane plasmique par l’intermédiaire de complexes protéiques. Figure 9: Illustration de l’exocytose 7 2. L’endocytose Processus par lequel une cellule absorbe des particules ou des solutés en les englobant dans des vésicules par invagination de la membrane plasmique. On distingue plusieurs types d’endocytose selon les substances ingérées et leur taille. Figure 10: Illustration de l’endocytose a) Endocytose par récepteurs : Endocytose sélective qui nécessite des récepteurs membranaires spécifi ques de la molécule à ingérer. b) La phagocytose : Endocytose de particules de grande taille : bactéries, débris cellulaires. Exemple : phagocytose de bactéries par les macrophages (qualifiés de phagocytes). c) La pinocytose: Ingestion de molécules en suspension, prélevées dans le milieu extracellulaire (exemple : gouttelettes lipidiques). C’est un phénomène fréquent chez la plupart des cellules (surtout rénales et intestinales). Figure 11: Illustration de phagocytose, pinocytose et endocytose par récepteurs 8 5. Transmission des informations Tout organisme pluricellulaire achemine de multiples informations pour assurer la coordination des activités des différents groupes cellulaires. La cellule reçoit des signaux de différentes natures: molécules chimiques, hormones, neurotransmetteurs, infection etc …On les appelle les « molécules informatives ». Il s’agit de communication intercellulaire, souvent à distance se faisant entre deux types de cellules:  La cellule de transmission synthétise le signal (molécule informative) et le fait sortir, souvent par exocytose, dans le milieu extracellulaire.  La cellule cible capte le signal grâce à des récepteurs sur sa membrane plasmique. un récepteur qui est une protéine spécifique composée de deux parties: -  récepteur externe  partie catalytique interne qui provoque une réponse cellulaire: c’est la transduction (réception d’un signal externe et formation d’un deuxième signal intracellulaire pour y répondre). Figure 12: Transmission nerveuse NB : la membrane plasmique contient plusieurs récepteurs chimiques différents, les cellules immunitaires dans le corps n’attaquent pas les cellules du corps et les considèrent comme cellules de soi (non étrangères), car les cellules contiennent sur leurs membranes plasmiques des récepteurs protéiques spécifiques appelées protéines de correspondance immunitaires et tissulaires. 6. Libération d’énergie Les bactéries (organismes procaryotes) ne contiennent pas de mitochondries, c’est leurs membranes plasmiques qui est responsable de l’excrétion des enzymes respiratoires par les mesosomes 9