les membranes cellulaires

Question 1

Les membranes biologiques grosso modo :

Answer 1

Elles permettent de séparer l’intérieur de l’extérieur.

Question 2

Chez les eucaryotes, en plus de la membrane plasmique il y a :

Answer 2

les cytomembranes ! Elles isolent des compartiments et permettent des réactions chimiques.
Elles sont importantes, par exemple dans le cas des lysosomes, des réactions chimiques ne seraient pas possibles si elles devaient se faire dans le cytosol

Question 3

Les cytomembranes sont elles en lien avec la membrane plasmique ?

Answer 3

Oui elles le sont, pas directement, mais elles le sont pour établir un flux membranaire orienté.

Exemple:

Des vésicules bourgeonnent à partir du réticulum endoplasmique

Ces vésicules vont fusionner dans l’appareil de Golgi, puis par bourgeonnement il vont aller à la membrane plasmique.

Answer 4

• C’est un dispositif qui permet de faire trasnporter les molécules (gère l’entrée et la sortie de molécules en fonction des besoins: comme faire sortir le mucus…)
• Elle peut maintenir des différences de concentration
• C’est un système pour capter et relayer du milieu extérieur vers le milieu intérieur (et inversement). Si besoin de réaliser la diapédèse, la motilité… il y a des protéines au niveau de la membrane qui sont des récepteurs pour permettre tout cela.
• A la capacité de réaliser des mouvements, de se déformer. Cette membrane permet la motilité cellulaire (peut se mouvoir quand elle va quitter son tissu)
• A la possibilité d’effectuer de la communication cellulaire (avec sa voisine dans un tissu par des mécanismes d’adhérence, la MEC du tissu…)

Question 5

Peux tu me parler de l’architecture de base des membranes cellulaires ?

Answer 5

Toutes les membranes cellulaires sont construites sur le même modèle. Il y a donc une structure générale commune.
Base universelle : membrane ne se fait qu’avec des LIPIDES

• Un feuillet lipidique s’organise pour former une membrane formant ainsi un feuillet interne et un feuillet externe => bicouche lipidique (qu’on en voit pas en microscopie optique, 7nm d’épaisseur en moyenne)

Ce film lipidique est associé à des protéines, mais ces protéines ne sont pas liées aux lipides = il n’y a pas de liaisons covalentes. Mais des interactions sont tout de même possibles.

Question 6

C’est quoi le cell coat ?

Answer 6

Le cell coat ou glycocalyx est un manteau cellulaire se trouvant dans la partie EC de la membrane plasmique (mnémotechnique : “quand on sort dehors on met le manteau”)

Ce manteau est constitué de sucres (toujours tournés vers la partie EC) qui sotn branchés sur des protéines ou des lipides.

Question 7

Les sucres et les cytomembranes:

Answer 7

Il y a également la présence de sucres dans les cytomembranes, mais ne pouvant être dans le cytosol, ces sucres sont tournés vers la partie luminale.
Cela ne s’appelle pas cell coat dans ce cas-ci.

Question 8

L’étude de la membrane plasmique de l’hématie :

Answer 8

l’hématie est un sac d’hémoglobines qui est protégé par de la membrane plasmique et qui doit apporter l’oxygène et faire sortir le dioxyde de carbone de l’organisme.

L’hématie et une cellule qui vient de la moelle osseuse et qui au cours de sa maturation perd tous ses organites = ce qui est bien pour étudier seulement la membrane plasmique !

Pour l’étudier:
On plonge des hématies dans une solution et on joue avec la pression osmotique pour réaliser une hémolyse.

1. on place l’hématie dans une solution hypotonique
2. l’eau rentre, donc l’hématie se gonfle
3. hémoly, l’hématie éclate (l’hémoglobine sort)
4. il n’y a plus rien dans la membrane

Question 9

Membrane plasmique & les chiffres:

Answer 9

• 52% de protéines
• 8% de sucres
• 40% de lipides
  (en masse)
  Alors qu’il y a pourtant + de lipides que de protéines dans la membrane plasmique!

Question 10

Toutes les membranes cellulaires ont 3 composantes lipidiques :

Answer 10

• phospholipides (majoritaires 55%, possèdent des AG, possède une chaîne hydrocarbonée, possède un acide palmitique =16 C)
• cholestérol = 25%
• glycolipide = 20% (possède des AG)

Question 11

Le lipide grosso modo :

Answer 11

• 1 tête hydrophile
• queue hydrophobe

Question 12

quelle est la formule générale des AG ?

Answer 12

CH3-(CH2)n-COOH

n = nombre de paire de carbone

Question 13

3 AG :

Answer 13

• acide palmitique (16C)
• acide stéarique (C18)
• acide oléique (C18) + possède une insaturation = forme une plicature = AG plié = plus fluide (prend donc moins de place dans une membrane)

Question 14

AG saturé V.S AG insaturé :

Answer 14

• insaturé = fluide
• saturé = dur

Question 15

La structure d’un glycéride :

Answer 15

c’est une molécule ayant 3 chaînes d’AG (les COOH maintenus par une molécule de glycérol)
–> entre dans la composition des gouttelettes lipidiques

Question 16

structure d’un phospholipide :

Answer 16

• 55% de la membrane
• à partir de l’AG on forme un phospholipide

Est formé de :

• 2 queues d’AG hydrophobes (une est saturé l’autre est insaturée)
• Une tête hydrophile constituée de :

Un glycérol
Un phosphate
Un groupemement polaire

Ces phospholipides forment la double couche de phospholipides de la membrane

Question 17

Quels sont les différents phospholipides membranaires ?

Answer 17

1. Les phosphoglycérides
   - Phosphatidyl-choline : le groupement tête diffère par la présence de la choline (molécule la plus abondantes dans les phosphoglycérides)
   - Phosphatidyl-éthanolamine: le groupement tête diffère par la présence d’éthanolamine.
   - Phosphatidyl-sérine : groupement tête est la sérine (est chargée négativement)
   - Phosphatidyl-inositol: groupement tête est un cycle (le + minoritaire en nombre) a un rôle crucial dans la transmission du signal et surtout dans l’orientation du trafique cellulaire
2. Sphingolipides

• Sphingomyéline: ne possède pas de glycérol comme ceux d’au-dessus, possède 1 chaîne d’AG et un céramide et a de la choline à sa tête.
  [céramide = sphingosine + 1 AG]

Question 18

Peux tu me parler de la structure du cholestérol ?

Answer 18

Le cholestérol rentre dans la composition de toutes les membranes animales SAUF celle de la membrane interne de la mitochondrie !

• est amphiphile
• son groupement OH est la seule partie hydrophile.
• Est plus compacte que les phospholipides, elle s’insère dans les coudes générés par les insaturations.
• Rend plus rigide la membrane
• • abondant dans la membrane plasmique que dans les cytomembranes
• c’est le marqueur de la membrane plasmique

A une tête hydrophile (= OH) et une queue hydrophobe

Question 19

Peux tu me parler des glycolipides ?

Answer 19

• abondant dans les membranes, notamment dans celles des neurones.
• ressemblent à de la sphingomyéline car sont construit sur un céramide mais n’ont pas de phosphate alors que la sphinglomyéline en a.
• 2 types:

– - - - -Glycolipide simple : céramide + 1 sucre- - - -
- pas de phosphate
Galactocérébroside = glycolipide dont le sucre est le galactose
les gaines de myéline sont constitués de galactocérébroside, ce qui permet le renouvellement de cette membrane.
pathologies :
Leucodystrophie : Maladie de Krabbe
La concentration de galactocérébroside dans la gaine de myéline est finement régulée. Il est normalement toujours un peu dégradé dans le lysosome, mais dans cette maladie le galactocérébrosidase ne le dégrade pas (cette enzyme est peu présente voire absente).

Maladie de Gaucher
C’est la maladie la plus fréquente des maladies lysosomales.
=> sucre est le glucose (glucocérébroside)

– – —- - - - - - - - - - - - - - - - -transition- - - - - - - - – - - - - - -

– - - Glycolipide complexe: céramide + plusieurs sucres- -

ganglioside GM1 = glycolipide complexe
est abondant dans les cellules nerveuses.

=> récepteur de la toxine du choléra (= altération de la membrane plasmique, cette toxine se fixe sur le récepteur GM1 qui se trouve à la surface des cellules épithéliales des entérocytes. Cela engage une cascade de signalisations qui altèrent la perméabilité intestinale soit la sortie d’eau = déshydration importante)

=> récepteur du virus 40

Pathologie: maladie de Fabry

de façon pathologique, l’enzyme lysosomale est altérée = accumulation de ce glycolipide complexe = maladie (mais pas le GM1, un autre glycolipide)
touche principalement le coeur et le rein

Question 20

Réarrangement des lipides dans une couche solution aqueuse:

Answer 20

Tous les lipides sont amphiphiles, ils sont donc insolubles dans l’eau.
Ils vont flotter pour former un film à la surface de l’eau si on ne les agite pas.

Si on les agite, il existe 2 types de formation, en fonction de la structure des lipides:

• Les lipides avec une seule chaine d’AG ou 2 chaînes d’AG (sans insaturations) : formation de micelles lipides => têtes vers la partie aqueuse et les queues vers la partie hydrophobe
• Les lipides possédant au moins une insaturation sur leur chaine d’AG (comme pour les lipides membranaires) : formation d’une double couche lipidique. c’est ce qui se passe dans le cas des phospholipides

Question 21

Si on veut “couper” la membrane :

Answer 21

Le réarrangement se fait rapidement car il y a une impossibilité d’avoir des extrémités libres dans l’eau.
Cela est réalisable in vitro (dans des tubes à essai) pour former des membranes artificielles

Question 22

liposomes ou membrane artificielle = ?

Answer 22

pas de protéines et pas de sucres ! On les a retiré

Question 23

La mobilité des phospholipides membranaires:

Answer 23

Il y a une fluidité lipidique, les lipides présentent une grande mobilité au sein des membranes biologique.

Il existe 4 mouvements :

• flexion (chaînes hydrocarbonées qui peuvent osciller de façon fréquente => picoseconde)
• rotation sur elle-même => ordre du picoseconde (très fréquent)
• diffusion latérale: moins fréquent, les phospholipides échangent leur place avec leur voisin (ms)
• flip flop: phospholipide capable de passer d’une face à l’autre) difficle énergétiquement.

Question 24

Quels sont les 2 évènements dans lesquels on peut observer un flip flop ?

Answer 24

• lipides synthétisés dans le réticulum endoplasmique (sur le feuillet cytosolique lisse de la membrane) = phospholipides sont distribués différement = il faut redistribuer
• phénomène d’apoptose. Un phospholipide est exposé du mauvais côté = flipase réorganise différement les lipides pour déclencher l’apoptose

Question 25

Quels sont les deux feuillets d’une membrane plasmique ?

Answer 25

• feuillet externe
• feuillet interne/ cytosolique

Question 26

Pourquoi est-il plus compliqué d’observer le phénomène de flip flop sur les membranes artificielles ?

Answer 26

Dans un tube à essai il faut 1 mois pour observer ce flip flop, cela est due à l’absence de protéines.
Et puisque le mécanisme est permis par des protéines flipases, il est donc compliqué d’observer cela sur une membrane artificielle.
Il est alors plus fréquen d’observer cela sur une membrane biologique.

Question 27

Membrane fluide est augmenté par :

Answer 27

• des chaînes courtes et insaturés d’AG (= coudées, donc des insaturations)
• un faible taux de cholestérol
• une augmentation de la température

Question 28

Une membrane visqueuse est augmenté par:

Answer 28

• des chaînes longues et saturées d’AG
• un fort taux de cholestérol
• une diminution de la température

Cela diminue donc la fluidité

Question 29

La distribution asymétrique des phospholipides et des glycolipides dans la bicouche de la membrane plasmique :

Answer 29

• les lipides sont parfois préférentiellement exprimés à certains endroits

face externe: plutôt des lipides avec des têtes choline = shingomyéline et phosphatidyl-choline.

face interne/cytosolique: autres phospholipides préférentiellement

Asymétrie plus durable et exclusive:
=> sucres et glycolipides uniquement dans le feuillet externe de la membrane plasmique (côté luminal chez les cytomembranes)
=> cholestérol ne participe pas à l’asymétrie, est réparti de façon homogène.

Question 30

Peux tu me parler du radeau lipidique ou Lipid raft ?

Answer 30

La membrane est épaissie (et enrichie en sphingomyéline et cholestérol) car on retrouve à certains endroits des chaines d’AG saturés = lipides plus longs, et cela va crée des radeaux lipidiques.
Ces radeaux lipidiques sont comme des bateaux et peuvent glisser rapidement sur la surface de la membrane, à des zones de signalisation, soit là où y a des protéines de signalisation.

=> les lipid raft ne peuvent pas être désorganisés par des détergents, si on en utilise on casse la membrane mais pas les lipid raft = DRM, detergent-resistant membranes, on peut ainsi les isoler et les étudier.

Exemple : protéines dans ces lipid-rafts: Cavéoline & PrP

Question 31

Peux tu me parler de la cavéoline, une protéine présente dans les lipid raft ?

Answer 31

c’est une protéine en épingle à cheveux = résidente des lipid rafts

Question 32

Peux tu me parler de la PrP, une protéine présente dans les lipid raft ?

Answer 32

La protéine PrP (ou prion) est très importante, on la retrouve dans les neurones du cerveau.
Elle peut éventuellement devenir pathogène, bien qu’elle soit de nature biologique.
Si elle devient pathologique, elle change de conformation.
Elle se replie anormalement, elle est donc internalisée pour être dégradée par le protéasome, mais ce n’est pas le cas dans cette maladie.
Elle va donc s’accumuler de façon anormale = dégénérescence du système nerveux

Question 33

Les protéines membranaires ont plusieurs fonctions lesquelles ?

Answer 33

• transport
• de liaison (permettent de lier des éléments matriciels, ou une autre protéine dans le cytosol..)
• récepteur
• rôle d’enzyme pour catalyser des réactions biochimiques spécifiques

Question 34

AA polaires hydrophiles (10) :

Answer 34

• acide aspartique N
• acide glutamique N
• arginine P
• lysine P
• histidine P
• asparagine NC
• glutamine NC
• serine NC
• thréonine NC
• tyrosine NC

N = négatives
P = positives
NC = non chargées

Question 35

AA non polaires (hydrophobes) ?

Answer 35

• Alanine
• Glycine
• Valine
• Leucine
• Isoleucine
• Proline
• Phénylalanine
• Méthionine
• Tryptophane
• Cystéine

sont toutes non polaires

Question 36

Le repliement d’une protéine :

Answer 36

• Structure secondaire : feuillet bêta, hélice alpha ou pas de strucutre définie
• Structure tertiaire: prend une conformation spatiale.
  Cette conformation spatiale est contrôlée par des protéines cytosoliques chaperonnes qui vont replier les protéines correctement. Si les protéines sont mal repliées = dégradation dans le protéasome.
• Structure quaternaire: association de structures tertiaires.
  Les dimères sont des strucutres quaternaires.

L’intégrine est un dimère, c’est une protéine qui présente 2 sous-unités différents, c’est donc un hétérodimère.
Elle change de conformation et peut passer de la conformation active à l’inactive.
=> sous l’impact d’une signalisation elle va se déplier pour avoir une conformation active ou inactive (ce n’est pas une histoire de fonction).

active: repliée et va accrocher son ligand pour la rendre fonctionnelle.
C’est aussi le cas des protéines G : protéines Rab (a une ancre lipidique)

Question 37

Comment a-t-on compris cette fluidité membranaire, cette organisation ?

Answer 37

1935: les chercheurs ont compris que dans une membrane biologique il n’y a pas que des lipides mais également des protéines.

1972: modèle de la mosaïque fluide SINGER et NICOLSON : ont figé et fracturé (= cryofracture) la membrane et ont compris que des protéines peuvent traverser la membrane plasmique.

C’est comme ça qu’on a découvert l’organisation de la membrane plasmique.

Mais effectivement il existe des protéines périphériques qui ne traversent pas la membrane et restent que d’un côté de la membrane.