Les membranes biologiques

Les membranes biologiques

Les membranes biologiques regroupent la membrane plasmique ainsi que les membranes des organites intracellulaires. Elles sont indispensables à la vie car elles permettent :

• La séparation du contenu interne de la cellule vis-à-vis de l’environnement extracellulaire.
• La séparation du cytoplasme et des organites qui possèdent leur propre milieu interne adapté à leur fonction.
• La séparation des différents compartiments qui possèdent une composition métabolique et enzymatique distincte.

• Perméabilité sélective aux ions et macromolécules

Dans une cellule standard, les membranes des organites possèdent une surface supérieure à la surface de la membrane plasmique. La membrane plasmique est continue et en continuité transitoire avec le système endomembranaire.

Système endomembranaire : REL + REG + Golgi + lysosomes + vésicule de sécrétion et d’endocytose

1. Composition chimique et architecture moléculaire des membranes

1. Composition chimique globale[pic 1]

Hématie : aucun organite → très bon outil cellulaire car possèdent uniquement une membrane plasmique donc sont plus facilement étudiable, sont très abondante et sont très faciles à prélever.

Expérimentation : Choc osmotique des hématies par mise en solution hypotonique pour les faire gonfler et entraîner leur hémolyse → déversement du cytoplasme dans la solution.

Centrifugation pour récupérer uniquement les membranes appelées fantômes d’hématies.

Composition membranaires :

• Protéines : 50-70% de la masse totale membranaire
• Lipides : 30-50% de la masse
• Sucres : 5-10% de la masse → glycoprotéines, protéoglycanes et glycolipides[pic 2]

Il existe une grande diversité dans la composition des membranes en fonction du type cellulaire mais aussi pour une même cellule en fonction des organites. Dans une membrane, on prend en compte le ratio protéines/lipides.

1. Les lipides membranaires

Synthèse de nombreux lipides membranaires qui ont une fonction de :

• Charpente
• Signal de ciblage des protéines vers la membrane plasmique → communication cellulaire
• Stockage d’énergie
• Transport d’informations : hormones extracellulaires (stéroïdes), second messager dans la transduction des signaux (PIP2 = Phosphatidylinositol 4,5 bisphosphate)

Les lipides sont des molécules amphiphiles, c’est à dire qu’ils possèdent une partie polaire hydrophile dirigée vers l’extérieur de la bicouche et une partie apolaire hydrophobe dirigé vers l’intérieur de la bicouche. On va trouver différents types de lipides dans les membranes :

• Phospholipides : majoritaires

• Glycérophospholipides
• Sphingophospholipides

• Glycosphingolipides 
• Glycéroglycolipides
• Glycosylphosphatidylinositol (GPI)
• Cholestérol

1. Les lipides dérivés du glycérol

Glycérophospholipides : 40 à 60% des lipides membranaires [pic 3]

• Glycérol : squelette à 3 carbones CH2OH-CHOH-CHOH
• 2 longues chaînes d’AG : estérifiées au niveau de C1 et C2 du glycérol avec en général des AG saturés en C1 et des AG mono ou polyinsaturés en C2.
• Acide phosphorique : estérifié en C3
• Alcool : fixé sur l’acide phosphorique

• Ethanolamine[pic 4][pic 5]
• Choline
• Sérine[pic 6][pic 7]
• Glycérol
• Inositol (cyclique)

L’inositol peut être phosphorylé → bisphosphate et triphosphate très importants pour la communication cellulaire.

NB. AG + Glycérol + phosphate = acide phosphatidique

Glycéroglycolipides :[pic 8]

• Glycérol
• 2 chaînes d’AG : estérifiées en C1 et C2
• Ose : fixé en position C3

1. Lipides membranaires dérivés de la sphingosine

La sphingosine est un alcool aminé possédant une longue chaîne hydrocarbonée.

• 2 fonction OH : en C1 et C2 [pic 9][pic 10]
• Fonction NH2 : en C3
• Chaîne hydrocarbonée → partie hydrophobe

Glycosphingolipides :

• Sphingosine
• Chaîne d’AG : reliée par une liaison amide au C2 de la sphingosine
• Un ou plusieurs oses : rattaché(s) à la fonction OH en C1 de la sphingosine

• Oses neutres : cérébroside
• Oses chargés négativement : ganglioside

Sphingophospholipides :

• Sphingosine
• Chaîne d’AG : liaison amide en C2
• Acide phosphorique : rattaché à la fonction OH en C1
• Alcool : rattaché à l’acide phosphorique

• Choline : majoritaire → sphingomyéline 
• Ethanolamine

1. Chaînes d’AG des lipides membranaires

Acides gras saturés :

• Myristate → 14 : 0
• Palmitate → 16 : 0
• Stéarate → 18 : 0

Acides gras insaturés :

• Acide oléique → 18 : 1 (Δ9)
• Acide arachidonique → 20 : 4 (Δ5,8,11,14)

Les double liaisons jouent un rôle très important dans la configuration (cis ou trans) des lipides membranaires ainsi que dans la fluidité de la membrane : les AG saturés et insaturés en trans entraîneront une configuration linéaire de la chaîne d’AG alors que les AG insaturés en cis entraîneront une courbure stable au sein de la chaîne d’AG. [pic 11]

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