Membrane plasmique Flashcards
Qu’est-ce que la membrane plasmique
une frontière barrière continue séparant le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire
Milieu intra et extra cellulaire
milieux très différents :
intra = K+
extra = Na+
Que fait la compartimentation ?
elle augmente la concentration des substances et favorise les réactions cellulaires chimiques
Perméabilité de la membrane plasmique
- imperméable aux molécules hydrosolubles
- perméable aux molécules hydrophobes
Exemple de molécule hydrosolubles
protéines, ions, hormones
Exemple de molécules hydrophobe
éthanol, stéroïdes, anesthésiques généraux (ex.pentobarbital)
Définition lipophile
hydrophobe
Synonyme hydrosoluble
hydrophile
Quels sont les principaux rôles de la membrane plasmique ?
- adhérence avec les cellules voisines et la MEC
- communication intercellulaire pour la transduction de signaux
- transport de matériel avec ou sans mouvement membranaire
Exemple de transport sans mouvement membranaire
les petites molécules par les perméases
Exemple de transport avec mouvement membranaire
endocytose et exocytose
De quoi est composée la membrane plasmique ?
lipides et protéines
=> 50% du poids sec chacun
Quelles molécules sont en supériorité numérique ? Pourquoi ?
les lipides car leur poids (700Da) est nettement inférieur à celui des protéines (10kDa)
Glucides et membrane plasmique
présents en faible quantité (5%) mais TOUJOURS associés, jamais libres
A quoi sont associés les glucides ?
- protéines (=glycoprotéines, protéoglycanes)
- lipides (=glycolipides)
Où sont situés les glucides ?
sur le versant extracellulaire
= glycocalyx
De quoi est composé la membrane des globules rouges ?
- 52% de protéines
- 40% de lipides
- 8% de glucides
De quoi est composé une gaine de myéline ?
40% de protéines
Comment évolue la composition chimique de la membrane ?
elle varie selon les types de cellules
Types principaux de lipides membranaires
- phospholipides
- cholestérol
Composition des phospholipides
un groupement phosphate (-) estérifié par un groupement hydrophile de charge variable
Types de phospholipides
- glycérophospholipides
- sphingophospholipides
Glycérophospholipides
glycérol éstérifiés par deux 2 acides gras
Sphingophospholipides
sphingosine amidifié par un acide gras
Qu’est-ce que la sphingosine ?
un alcool aminé comportant une chaîne aliphatique
=> corps chimique organique acyclique
Qu’est-ce qu’un phospholipide ?
une molécule amphiphiles
Définition amphiphile
molécule comportant une tête polaire hydrophile (tournée vers l’extérieur de la membrane) et une queue polaire hydrophobe (tournée vers l’intérieur)
Quelle est la proportion du cholestérol dans la membrane plasmique ?
1/4 du poids sec des lipides
Qu’est-ce que le cholestérol
un lipide cyclique avec un seul groupe hydroxyle (OH) hydrophile (=tourné vers l’extérieur)
Comment sont répartis les phospholipides et le cholestérol dans la membrane ?
leur répartition est plutot égale
=> autant de molécules de phospholipides que de molécules de cholestérol
Composition des glycérophospholipides
2 acides gras + glycérol + phosphate + groupement hydrophile
Définition acide phosphatidique
2 acide gras + glycérol + phosphate
Types de glycérophospholipides
- phosphatidyl-éthanolamine (PE) neutre
- phosphatidyl-choline (PC) neutre
- phosphatidyl-sérine (PS) négatif
- phosphatidyl-inositol (PI) négative et minoritaire
composition glycérophospholipide
acide phosphatidique + groupement hydrophile
Composition sphingophospholipides
1 acide gras + sphingosine + groupe hydrophile
Définition sphingomyéline
sphingophospholipide fait d’un acide gras, d’une sphingosine, d’un phosphate et d’une choline
Composition glycosphingolipides
1 acide gras + une sphingosine + un ou plusieurs oses
/!/ pas de phosphate
Types de glycosphingolipides
- galactocérébroside (neutre)
- ganglioside GM1 (négatif car NANA)
Composition galactocérébroside
acide gras + sphingosine + galactose
Composition ganglioside GM1
acide gras + sphingosine + différents oses
Définition céramide
acide gras + sphingosine
Types de sphingolipides
- sphingophospholipides
- glycosphingolipides
Qu’est-ce qu’un sphingophospholipide ?
une sphingosine estérifiée par une tête de phosphatidyl-choline
Qu’est-ce qu’un glycosphingolipide ?
des oses liés par une liaison osidique à une sphingosine
De que type de glycolipides la membrane plasmique est-elle majoritairement constituée ?
des glycosphingolipides GSL neutres ou négatifs
Glycosphingolipides GSL neutres exemple
galactocérébroside de la gaine de myéline
D’où vient la charge négative des gangliosides
leurs oligosaccharides contiennent un ou plusieurs résidus de NANA
Gangliosides définition
glycosphingolipides GSL négatifs
Qu’est-ce que du NANA
acide nacétyl-neuraminique
=> acide sialique
Où les gangliosides sont-ils les plus abondants ?
dans la membrane plasmique des neurones
> 5 à 10% de la masse des lipides
Qu’est-ce que le ganglioside GM1 ?
- un récepteur de la toxine du choléra (=vibrion)
- il fait partie des cellules épithéliales intestinales
Comment s’organisent les lipides en milieu aqueux ?
en bicouches fermées
Qu’est-ce qui permet aux lipides membranaires de créer une bicouche ?
leur caractère amphiphile grâce aux interactions hydrophobes et non covalentes entre les queues
Définition micelle
lipides seuls
= pas de coeur aqueux
Définition lipoprotéines
association de lipides et de protéines
A quoi servent les lipoprotéines ?
à transporter et distribuer les lipides dans la cellule
De quoi est constituée la tête polaire hydrophile des lipides ?
choline, éthanolamine, sérine, inositol, phosphate, glycérol, sucres
De quoi est constituée la queue apolaire des lipides
de chaînes grasses
Quel est l’intérêt d’une vésicule ?
elle est énergétiquement favorable
Qu’est-ce qui rend le lipide énergétiquement défavorable ?
sa surface plane et sa double couche phospholipidique exposé à l’eau
Qu’est-ce qui rend la vésicule énergétiquement favorable ?
sa structure soudé, formé par une double couche phospholipidique
Définition osmiophobe
qui n’aime pas le tétroxyde d’osmium OsO4
=> clair
Définition osmiophile
qui aime le tétroxyde d’osmium OsO4
=> sombre
De quoi est formé la membrane ?
un feuillet médian osmiophobe entouré de deux feuillet osmiophiles
Epaisseur de la membrane plasmique en ME
7,5nm
- 3nm pour les hémimembranes
- 1,5nm entre chaque
Comment est la bicouche lipidique ?
asymétrique et fluide bidimensionnel
Qu’est-ce qui entraine l’asymétrie de la bicouche lipidique ?
la composition différente des deux hémimembranes
De quoi est composé le feuillet externe ?
- phosphatidyl-choline (PC)
- sphingomyéline
- glycolipides
Où se trouvent les sucres ?
toujours sur la face externe de la membrane
De quoi est composé le feuillet interne/cytosolique
- phoshatidyl-sérine (PS)
- phosphatidyl-éthanolamine (PE)
Comment est réparti le cholestérol sur les feuillets ?
également réparti sur les deux feuillets
Dans quoi intervient le phosphatidyl-inositol (PI) ?
- les ancres glycosyl-PI (GPI) sur la face externe
- le PI-diphosphate (PIP2) sur la face interne
Comment se fait la transduction du signal par action de la phopholipase-C ?
grâce à deux seconds messagers :
- l’IP3 (=inositol triphosphate)
- DAG (=diacyglycérol)
Où sont synthétisés les lipides ?
dans le REL
Par quoi est engendré l’asymétrie des couches ?
par des protéines d’échanges des phospholipides
=> lipoprotéines intracellulaires
Quels sont les mouvements des phospholipides dans la bicouche ?
- diffusion latérale (dans le plan, rapide, dans l’hémi-feuillet)
- rotation sur lui même (fréquente)
- flip-flop d’un feuillet à l’autre (lent, très rare)
Avec quoi la fluidité de la bicouche peut-elle être étudiée ?
des liposomes
Qu’explique le flip-flop ?
- la distribution asymétrique des lipides
- les fonctions discriminatives des deux feuillets, y compris sur les protéines
Que nécessitent le flip-flop ?
- de l’énergie
- des protéines spécialisées (flippases)
Dans quelles cellules les flip-flop sont les plus fréquents ?
les cellules cancéreuses
Quels facteurs influencent la fluidité de la bicouche ?
- la température
- la nature des phospholipides
- la quantité de cholestérol
Comment la température influence la fluidité de la bicouche ?
la fluidité augmente lorsque la température augmente (à composition constante)
Comment la nature des phospholipides influence la fluidité de la bicouche ?
les acides gars insaturés augmentent la fluidité de la bicouche
> les instaurations forment un coude qui gène l’empilement
Comment la quantité de cholestérol influence la fluidité de la bicouche ?
le cholésterol diminue la fluidité et la perméabilité de la membrane aux petites molécules hydrosolubles
> à cause de son noyau polycyclique stérol, plan et rigide
Dans quelle condition le cholestérol est-il fluidifiant ?
à basse température
Dans quel cas la chaîne carbonée contient-elle un coude ?
lorsque la double liaison C=C est de configuration cis (=H du même côté)
Comment est la configuration des acides gras insaturés des membranes plasmiques ?
configuration cis
> insaturations qui forment un coude et augmentent la fluidité de la membrane
Modèle de la mosaïque fluide
la membrane lipidique est assimilée à un fluide bidimensionnel dans lequel les lipides diffusent librement
=> mosaïque plane, fluide de lipides et de protéines
Qu’existe-t-il au niveau de la membrane, en opposition avec le modèle mosaïque
une régionalisation
(contrairement au modèle de la mosaïque qui prédit une distribution au hasard)
Définition radeaux
microdomaines très denses séparés par des zones lipidiques plus fluides
Par quoi les rafts sont-il désorganisés ?
par le métyl-β-cyclodextrine qui lie le cholestérol
Comment se regroupent les lipides dans les rafts ?
par affinités dans les zones enrichies en cholestérol, sphingolipides et glycolipides
A quoi servent les rafts ?
ils servent de plateforme pour la fixation des protéines membranaires,
ex. celles ancrées par ancre GPI (face externe, rôle dans la communication intercellulaire)
Exemples d’acides gras saturés
- Acide caprique (C10:0)
- Acide laurique (C12/0)
- Acide myristique (C14:0)
- Acide palmitique (C16:0)
- Acide stéarique (C18:0)
- Acide arachidique (C20:0)
Exemple d’acides gras monoinsaturés ?
- Acide oléique (C18:1)
Exemples d’acides gras polyinsaturés ?
- Acide linoléique (C18:2)
- Acide linolénique (C18:3)
- Acide arachidonique (C20:4)
Quels acides sont essentiels à la composition des phospholipides membranaires ?
- Acide linoléique (C18:2)
- Acide linolénique (C18:3)
A quoi sont associées les protéines membranaires ?
à la bicouche lipidique
Quels sont les rôles des protéines membranaires ?
- transport
- catalyse de l’ATP
- relais avec le cytosquelette
De quoi dépend la position des protéines ?
- de leur possibilité d’interaction avec la bicouche lipidique
- elles sont réparties symétriquement
- elles sont variées ++ selon le type cellulaire
Quelle est la proportion des protéines membranaires dans le génome ?
elles représentent 30% des protéines codées par le génome
Classes de protéines membranaires
- protéines intrinsèques
- protéines extrinsèques
=> différenciées selon les méthodes d’isolement
Caractéristiques des protéines intrinsèques (=intégrales, insérées)
- en contact direct avec la bicouche lipidique par interaction hydrophobe
- nécessaire de dispersée la bicouche avec des détergents pour l’isoler
Quelles sont les fonctions principales des protéines membranaires ?
- échange sélectif de la matière
- adhérence à la MEC et aux cellules adjacentes
- connexion au cytosquelette
- réception des signaux extracellulaire
- transduction du signal par des molécules effectrices (prot G)
- support des activités enzymatiques
Exemple d’échange sélectif de matière fait par les protéines membranaires
- transports membranaires
- canaux ioniques
- protéines impliquées dans l’endo et exocytose
Exemple d’adhérence aux cellules voisines par les protéines membranaires
- intégrines
- cadhérines
- desmosomes
Exemple de connexion au cytosquelette par les protéines membranaires
- vinculine
- membrane plasmique
Exemple de réception des signaux extracellulaires faite par les protéines membranaires
facteurs de croissance (Epidermal Growth Factor)
Exemple de support d’activités enzymatiques fait par les protéines membranaires
- protéines kinase C
- succinate-co-Qréductase
=> métabolisme de la mitochondrie
Ancrage des protéines intrinsèques dans la membrane plasmique
=> ancrage hydrophobe direct :
- par la protéine
- par un lipide
Ancrage hydrophobe par la protéine (intrinsèque)
- la protéine possède un ou plusieurs domaines hydrophobes capables d’interagir directement avec les lipides de la bicouche
- le passage transmembranaire peut être unique ou multiple
- traversent toute la membrane
Ancrage hydrophobe par un lipide (intrinsèque)
- attachement cavalent d’un élément lipidique à la protéine
- unique portion lipidique
Comment les domaines hydrophobes des protéines interagissent-ils avec les lipides de la bicouche ?
par interaction hydrophobe faible (=non covalente)
Protéines transmembranaires intrinsèques
- traversent toute la membrane
- zones transmembranaires hydrophobes
- zones émergentes (deux faces de la membrane) hydrophiles
- une seule orientation
- une ou plusieurs hélices α
Hélice(s) α
- 20 à 25 acides aminés hydrophobes
- une seule hélice = passage/traversée unique
- plusieurs hélices = passage/traversée multiples
De quoi peut être faite la portion transmembranaire (protéines intrinsèques)
- hélices α amphiphiles (=canaux ioniques)
- série de brins β (=porines de la membrane externe des bactéries et des mitochondries avec une structure en tonneau)
Quels acides aminés sont présents sur le groupe latéral hydrophobe d’une hélice α
- V = Valine
- I = Isoleucine
- L = Leucine
- F = Phénilalanine
- M = Méthionine
- Y = Thyrosine
- W = Tryptophane
Composition d’une hélice α
- groupe latéral hydrophobe (= acides aminés)
- liaison hydrogène hydrophiles
- phospholipides périphériques
Que peut-on déterminer en connaissant la séquence d’acides aminés d’une hélice α ?
- quelles parties de la chaine polypeptidique traversent la membrane plasmique
(ex. glycophorine spécifique de la membrane des globules rouges)
Combien d’acides aminés comptent la protéine totale ?
131
Canaux ioniques
- protéines intrinsèques
- hélices α transmembranaires amphiphiles
- acides aminés hydrophiles au centre
- acides aminés hydrophobes en périphérie du CANAL
Protéines intrinsèques non hélices α transmembranaires
- larges pores transmembranaires formées par plusieurs feuillets β (ex.membrane externe des mitochondries ou bactéries)
- protéines en épingle à cheveux sur la face cytosolique de la membrane cellulaire
(ex. cavéoline recouvrant des vésicules d’endocytose)
Comment peut-on visualiser les protéines transmembranaires ?
=> microscopie électronique après cryofracture :
- étudier l’intérieur des membranes
- localiser et quantifier les complexes protéiques
- démontre l’existence des protéines transmembranaires
Principe de la cryofracture
- congélation à l’azote liquide (-196°C)
- fracture à l’aide d’un couteau
- ombrage à la platine
Protéines intrinsèques à ancrage lipidique
=> s’ancrent à la face cytoplasmique par 3 types de groupes lipidiques :
- Myristyl
- Palmityl
- Prényl
=> s’ancrent à la face extracellulaire par un glycolipide :
- le GPI = Glycosyl-phosphatidylinositol
Myristyl
acide gras en C14 fixé en N-terminal de la protéine
Palmityl
acide gras en C16 fixé en intrachaîne protéique
Prényl
fixé en C-terminal
(ex. protéines oncogènes Ras)
GPI
- protéine reliée de façon covalente par un pont de sucre à un Pi et qui s’ancre dans la bicouche
- protéine dépendante de la membrane plasmique (=intrinsèque)
Caractéristiques des protéines extrinsèques (=périphériques, superficielles)
- PAS de contact direct avec les lipides de la bicouche
- en interaction avec les protéines intrinsèques (=solvant de force ionique) par des liaisons NON covalentes
- extraction possible par simple modification de la force ionique (=sans détruire la bicouche lipidique)
- face extra et intracellulaire
Protéines périphériques sur le versant extracellulaire
glycoprotéines à fonctions diverses :
- marqueurs de surface
- récepteurs pour les ligands
Protéines périphériques sur la face cytosolique
protéines non glycosylées :
- association de la membrane avec le cytosquelette (cortex cellulaire de microfilaments d’actine)
- spectrine des globules rouges
- dystrophine des fibres musculaires (myopathie de Duchenne)
- protéines de revêtement de certaines vésicules d’endocytose (ex. clathrine pour l’endocytose)
Cortex cellulaire des globules rouges
Face cyrosolique :
- spectrine
- MF actine
- protéines de liaisons
+ protéines transmembranaires
Glycoprotéines
- jamais intracytoplasmique
- glycoprotéines intracellulaires tournées vers la lumière
Mobilité des protéines membranaires
- modèle de la mosaïque fluide
- protéines moins mobiles que les lipides (différence de poids)
- 2 sortes de mouvements : diffusions latérale et rotation (pas de flip-flop)
Mobilité latérale des protéines membranaires
limitée par :
- des interactions avec le cytosquelette
- matrice extracellulaire
- protéines de surface des cellules voisines
- jonctions serrées avec des cellules épithéliales
Définition pôle membranaire
région spécialisée en composition et en fonction protéique (hétérogénéité dans le plan)
Que permet l’épithélium intestinal ?
le confinement des protéines
=> les jonctions serrées entraînent l’apparition de 2 pôles/domaines :
- apical
- basolatéral
De quoi dépend la composition moléculaire de la membrane plasmique ?
de la région de la cellule
Répartition des protéines
- asymétrique : l’hémimembrane interne est en contact avec le cytoplasme, l’hémimembrane externe est en contact avec le milieu extracellulaire
Que trouve-t-on sur le côté externe de la membrane plasmique ?
glycoprotéines en contact avec d’autres cellules ou la MEC
( toutes les protéines du versant extracellulaire ne sont pas glycolysées)
Que trouve-t-on sur le côté interne de la membrane plasmique ?
des protéines non glycolyses en contact avec le cytosquelette
Que trouve-t-on entre les résidus cystéine
des ponts disulfure
=> versant extracellulaire
=> donne une rigidité à la cellule
Sucres de la membrane plasmique
- faible quantité (5% du poids sec)
- mis en évidence avec les lectines
- toujours versant extracellulaire (=asymétrie membrane plasmique)
- toujours liés à des protéines ou des lipides
Où les sucres sont-ils ajoutés aux protéines et aux lipides
dans l’appareil de Golgi
Composition glycoprotéine
- chaîne oligosaccharidique (courte) ramifiée (souvent) et terminée par un acide sialique
- liée a des acides aminés : asparagine, sérine, thréonine
Dans quel cas la glycoprotéine est-elle liée à l’asparagine ?
dans le cas d’une N-glycolysation
(ex. AA basique avec -NH2)
Dans quel cas la glycoprotéine est-elle liée à la sérine ?
dans toutes les protéines
Dans quel cas la glycoprotéine est-elle liée à la thréonine ?
faible quantité
- dans le cas d’une O-glycolisation
(ex. AA hydroxylés avec -O)
Caractéristiques des protéoglycanes
- résidus sucrés très abondants (90% de la molécule)
- très longuse chaînes polysaccharidiques liées de façon covalente à un axe protéique (O-glycolisation) faites de glycosaminoglycanes, non ramifiées et sans acide salique
Où se trouvent les protéoglycanes ?
- souvent dans la MEC
- parfois dans le corps protéique transmembranaire
- parfois attachées à la membrane plasmique par un GPI
Description des glycolipides
dérivés de la sphingosine et des molécules amphiphiles
- ex. galactocérébroside et ganglioside
- ex. GM1 : récepteur de la toxine cholérique
Définition glycocalyx
enveloppe glucidique formée par les résidus glucidiques du versant extracellulaire de la membrane plasmique
Caractéristiques glycocalyx
- partie la plus externe de la membrane
- épaisseur varie selon le type cellulaire (importante pour l’entérocyte)
- le revêtement distinctif est caractéristique d’un type cellulaire
- son intégrité est nécessaire pour l’activité de la cellule
Rôles glycocalyx
- protection de la membrane (chimique + mécanique)
- lubrification de la surface cellulaire
- piégeage des cations et de diverses molécules
- interaction avec les autres cellules
- interaction avec les pathogènes
Comment le glycocalyx piège-t-il les cations/molécules ?
grâce à la charge négative de la surface cellulaire due à l’acide sialique
Exemples d’interaction du glycocalyx avec d’autres cellules
l’attachement des leucocytes aux cellules endothéliales met en jeu (chez les deux partenaires) des protéines trasnmembranaires (=sélectines) et des résidus sucrés du glycocalyx :
- sélectine E de la cellule endothéliale et des sucres du leucocyte
- sélectine L du leucocyte et des sucres de la cellule endothéliale
Définition diapédèse
capacité du lymphocyte à rejoindre la zone inflammée
Dans quel cas la taille du glycocalyx est-elle la plus importante ?
dans les cancers
