La Membrane Plasmique

Caractéristiques Générales

• Bicouche lipidique : Structure fondamentale de la membrane.
• Hétérogénéité : Sa composition varie selon le type cellulaire et les domaines spécifiques (ex: apical vs basal).
• Asymétrie : Les deux feuillets de la bicouche ont des compositions différentes.
• Relation avec le système endomembranaire (SEM) : En échange constant via l'endocytose et l'exocytose, assurant le renouvellement et l'adaptation de la membrane.
• Interface d'interaction : Permet les interactions cellule-cellule et cellule-matrice via des molécules d'adhérence.
• Plateforme de signalisation : Réception et transduction des signaux chimiques et mécaniques.

Composition de la Membrane Plasmique

Les Lipides Membranaires

• Phospholipides : Constituants majoritaires.
  • Phosphoglycérides (dérivés du glycérol), comme la phosphatidylcholine.
  • Sphingomyéline (dérivée de la sphingosine), abondante dans les neurones.
  • Dérivés de l'inositol, qui peuvent former le glycosyl-phosphatidyl-inositol (GPI) pour l'ancrage de certaines protéines.
• Cholestérol : Composant essentiel qui intervient dans la fluidité et la stabilité de la membrane. Une concentration élevée de cholestérol rend la membrane plus rigide. Il est concentré dans les radeaux lipidiques.

Les Protéines Membranaires

• Protéines intégrales (ou insérées) :
  • Traversent intégralement la membrane ou y sont fortement enchâssées.
  • Possèdent des domaines extracellulaire, intracellulaire et transmembranaire. Le domaine transmembranaire (TMR) est souvent sous forme d'hélice alpha et est composé d'environ 20 acides aminés hydrophobes.
  • Ne peuvent être détachées que par des détergents ou solvants organiques.
  • Types : Transmembranaires (traversant une ou plusieurs fois la membrane) ou en épingle à cheveux (ex: cavéoline, importante pour les radeaux lipidiques).
  • Synthèse : Principalement dans le réticulum endoplasmique granuleux (REG) puis transportées vers la MP par le flux membranaire vectoriel permanent (FMVP).
• Protéines ancrées à la MP par un ou plusieurs acides gras :
  • Association temporaire à la membrane.
  • Ancrées sur le versant extracellulaire par un GPI, ou sur le versant cytosolique (ex: protéines G).
  • Synthèse : Dans le cytosol pour les protéines ancrées côté cytosolique.
• Protéines périphériques :
  • Non directement fixées à la MP, mais associées à des protéines intégrales (TMR) ou à des ligands.
  • Cytosoliques : Jamais N-glycosylées, synthèse dans le cytosol.
  • Extracellulaires : Peuvent être N-glycosylées.

Le domaine TransMembranaiRe (TMR) ⇔ Il est sous la forme d'une hélice α (alpha) : 20 AA hydrophobes puisqu'elles sont enchâssées dans une bicouche lipidique elle même hydrophobe.

Les protéines périphériques ne sont pas en contact direct avec la membrane plasmique (MP) mais avec une protéine intégrale transmembranaire (TMR).

Les Glucides Membranaires

• Localisation : Uniquement sur le versant extracellulaire de la MP, contribuant à son asymétrie. Ils sont greffés au niveau du REG.
• Rôles :
  • Confèrent des charges électriques.
  • Présents sur les régions extracellulaires des molécules d'adhérence (SAM, CAM).
  • Les antigènes des groupes sanguins sont des glycosphingolipides.
  • Abondants dans les protéoglycanes sur le versant extracellulaire, notamment dans la lame basale.
• Glycocalyx : Ensemble des composantes sucrées à la surface extracellulaire de la membrane, crucial pour la communication, la protection et les interactions cellulaires.

Organisation et Propriétés Fonctionnelles de la Membrane Plasmique

Modèle de la Mosaïque Fluide

• Fluidité : La membrane n'est pas rigide, permettant le mouvement des lipides et des protéines.
• Asymétrie : Les deux feuillets lipidiques ont des compositions différentes. Les sucres et les ponts disulfures se trouvent principalement sur le versant extracellulaire.
• Hétérogénéité : La membrane est compartimentée en domaines fonctionnels, comme les radeaux lipidiques, riches en cholestérol et en protéines spécifiques (cavéoline, récepteurs, protéines G), jouant un rôle clé dans la signalisation cellulaire.
• Environnement et caractéristiques : Le cytosol (réducteur) empêche la formation de ponts disulfures, tandis que l'environnement extracellulaire (oxydant) les favorise, stabilisant la conformation des protéines.

Mouvements des Lipides et des Protéines

• Mouvements des lipides :
  • Diffusion latérale : Mouvement rapide au sein du même feuillet.
  • Rotation : Rotation sur l'axe de la molécule.
  • Flexion : Mouvement des queues hydrophobes.
  • Flip-flop : Passage d'un feuillet à l'autre, processus lent et nécessitant des enzymes spécifiques (flippases, floppases).
• Mouvements des protéines :
  • Diffusion latérale : Mise en évidence par des expériences de "capping" sur les lymphocytes, montrant l'agrégation des protéines marquées.
  • Rotation : Possibilité pour les protéines de tourner sur elles-mêmes.
  • Pas de flip-flop : Contrairement aux lipides, les protéines ne passent pas d'un feuillet à l'autre.
• Facteurs influençant la fluidité :
  • Température : Baisse de température rigidifie la membrane.
  • Concentration en cholestérol : L'augmentation de cholestérol rigidifie la membrane.
  • Nature des phospholipides : Acides gras saturés augmentent la rigidité, insaturés augmentent la fluidité.

Modifications de la Membrane Plasmique

• Clivage enzymatique :
  • Protéases : Clivent les protéines (ADAM, MMP extracellulaires ; caspases cytosoliques ; sécrétases intramembranaires). Les fragments peuvent servir de signaux.
  • Phospholipases : Clivent les phospholipides. Le clivage de l'inositol du GPI peut générer des seconds messagers comme IP3 et DAG, essentiels à la communication cellulaire.
• Détachement de protéines : Les protéines périphériques peuvent se détacher, par exemple, les protéines G.
• Expansions de la membrane : Augmentent la surface d'échange et la fonctionnalité.
  • Microvillosités : Extensions cytoplasmiques soutenues par un cytosquelette d'actine, augmentant la surface d'absorption (ex: intestin).
  • Stéréocils : Structures similaires aux microvillosités dans l'oreille interne, impliquées dans la détection sonore.
  • Cils : Expansions avec des microtubules, mobiles ou immobiles.
  • Replis du pôle basal : Permettent des échanges accrus, exemple dans le glomérule rénal.

Fonctions de la Membrane Plasmique

• Motilité cellulaire : Capacité de la cellule à se déplacer.
• Communication intercellulaire : Échange de signaux entre cellules.
• Adhérence cellulaire : Liaison entre cellules et avec la matrice extracellulaire.
• Transports membranaires : Échange de substances entre le milieu intra et extracellulaire.
  • Sans mouvement de la MP : Diffusion simple, transport facilité, transport actif.
  • Avec mouvement de la MP : Endocytose et exocytose.

Adhérence Cellulaire

• Molécules d'Adhérence Cellulaire (CAM) : Assurent l'adhérence intercellulaire.
• Molécules d'Adhérence au Substrat (SAM) : Assurent l'adhérence à la matrice extracellulaire (MEC) ou à la lame basale (LB).

Les Familles de Molécules d'Adhérence

L'expérience avec un fragment d'épiderme montre que sans calcium, les cellules de dissocient, soulignant l'importance du calcium pour le fonctionnement de nombreuses molécules d'adhérence.

Transduction Mécano-Chimique

Jonctions Intercellulaires

Jonctions Serrées (Zonula Occludens)

• Localisation : Bande continue au pôle apical des cellules épithéliales.
• Espace intercellulaire : Étroit.
• Protéines : Claudines et occludines (4 domaines TMR), ainsi que des CAM à long domaine extracellulaire et des protéines cytosoliques comme ZO1.
• Rôles :
  • Délimitent les radeaux lipidiques.
  • Assurent l'étanchéité relative du tissu épithélial, contrôlée par la quantité de claudines.
  • Permettent le transport paracellulaire (passage à travers la jonction via les pores formés par les claudines).
• Pathologies : Mutations dans les claudines (troubles auditifs), altération par toxines bactériennes et virus.

Jonctions Communicantes (Jonctions Gap)

• Localisation : Forme arrondie sur la face basolatérale des cellules épithéliales, forment des synapses électriques dans les neurones et astrocytes.
• Espace intercellulaire : Restreint.
• Protéines : 6 connexines forment un connexon (CAM à 4 domaines TMR).
• Rôle :
  • Transport de petites molécules et ions (< 1000 Da) entre cellules.
  • Communication intercellulaire et couplage métabolique.
• Dépendance au calcium : L'adhérence et l'ouverture/fermeture des canaux sont dépendantes du calcium.
• Pathologies : Cataracte, cancer, maladies cardiaques.

Jonctions Adhérentes (Zonula Adherens)

• Localisation : Bande continue sur la face latérale, sous la jonction serrée.
• Espace intercellulaire : Large.
• Protéines : CAM à long domaine extracellulaire (CAM Ig, cadhérines).
• Plaque cytosolique : Insertion de microfilaments d'actine.
• Rôle : Important dans la morphogenèse des structures tubaires.

Desmosomes (Macula Adherens)

• Localisation : Tâches arrondies.
• Espace intercellulaire : Large.
• Protéines : CAM à long domaine extracellulaire (CAM Ig, cadhérines).
• Plaque cytosolique : Insertion de filaments intermédiaires (cytokératine, vimentine, desmine).
• Rôle : Agissent comme des "rivets", renforçant la cohésion intercellulaire et la résistance mécanique des tissus.

Hémidesmosomes

• Localisation : Forme arrondie, sur la face basale des cellules épithéliales.
• Protéines : Intégrines (SAM).
• Plaque cytosolique : Insertion de filaments intermédiaires.
• Rôle : Assurent l'adhérence des cellules à la lame basale.
• Distinction : Contrairement aux desmosomes, les hémidesmosomes contiennent des intégrines.

Le complexe de jonction associe une jonction serrée, une jonction intermédiaire et parfois un desmosome, du pôle apical au pôle basolatéral des cellules épithéliales polarisées.

Transport sans Mouvement de la Membrane Plasmique

Transport Passif sans Perméase (Diffusion Simple)

• Description : Passage direct de molécules à travers la bicouche lipidique, selon le gradient de concentration.
• Exemple : Oxygène, dioxyde de carbone, éthanol.

Transport Passif avec Perméase (Diffusion Facilitée)

• Description : Passage de molécules via des protéines de transport (perméases) selon le gradient de concentration.
• Types de perméases :
  • Canaux ioniques (voltage-dépendants, ligand-dépendants).
  • Transporteurs de glucose ou d'acides aminés.
  • Aquaporines pour l'eau.

Transport Actif avec Perméase

• Description : Transport de substances contre leur gradient de concentration, nécessitant de l'énergie.
• Sources d'énergie : Hydrolyse d'ATP (transport actif primaire), gradient d'un autre ion (transport actif secondaire).
• Exemples :
  • Pompe Na$^+$/K$^+$ ATPase (transport actif primaire) : Expulse 3 Na$^+$ et importe 2 K$^+$ en hydrolysant l'ATP.
  • Perméases ABC : Expulsent des produits toxiques.
  • Antiport : Transport de deux substances dans des directions opposées (ex: K$^+$ et Na$^+$).
  • Symport : Transport de deux substances dans la même direction (ex: Na$^+$ et glucose).

Transport avec Mouvement de la Membrane Plasmique

Endocytose (Entrée)

• Implique la formation de vésicules à partir de la membrane plasmique.
• Nécessite de l'énergie et l'implication du système endomembranaire.
• Dynamine (protéine G monomérique) : Cruciale pour le détachement de la vésicule de la membrane.
• Types :
  • Endocytose dépendante de la clathrine : Les vésicules sont tapissées de clathrine (ex: captation des récepteurs de LDL). La clathrine est retirée par Hsp 70 avant la fusion avec l'endosome.
  • Endocytose dépendante de la cavéoline : Vésicules appelées cavéoles. La cavéoline ne peut être retirée sans détruire la vésicule.
  • Phagocytose : La membrane s'étend pour englober de grosses particules (ex: bactéries) via des voiles hyaloplasmiques.
• Destination du matériel endocyté : Cytosol, lysosomes, appareil de Golgi, REG, membrane plasmique (recyclage).

Le cholestérol est transporté par les LDL. Les LDL sont capturées par leurs récepteurs sur la MP, qui sont ensuite internalisés dans des vésicules à clathrine. Dans les endosomes (acides), les LDL se dissocient de leurs récepteurs, permettant le recyclage des récepteurs vers la MP et la dégradation des LDL.

Exocytose (Sortie)

• Fonction : Renouvellement de la membrane plasmique et sécrétion de substances.
• Types :
  • Constitutive : Se produit continuellement pour apporter des composants à la membrane et MEC (renouvellement de la MP). Les vésicules proviennent du Golgi et peuvent être recouvertes de cavéoline ou de FAPP.
  • Provoquée (sécrétion) : Déclenchée par un signal (souvent une augmentation du Ca$^+$ intracellulaire). Ex: libération d'insuline par les cellules bêta du pancréas, libération d'histamine par les mastocytes.

Il existe un équilibre entre l'endocytose et l'exocytose pour maintenir la taille et la composition de la membrane plasmique. Un fibroblaste peut renouveler sa membrane en 2 heures, un macrophage en 33 minutes.

Réparations et Adaptations de la Membrane Plasmique

• Réparation des déchirures : Des protéines comme la dysferline sont essentielles pour la réparation rapide des dommages, notamment dans les muscles soumis à des contraintes mécaniques. Les mutations de la dysferline peuvent causer la dystrophie musculaire.
• Modifications : Les transformations de la membrane permettent à la cellule d'explorer son environnement, de se déplacer et de communiquer avec d'autres cellules.

Conclusion

La Membrane Plasmique

La membrane plasmique (MP) est une structure fondamentale qui délimite la cellule de son environnement externe, agissant comme une frontière sélective. Elle maintient les différences de concentrations ioniques entre les milieux intra- et extracellulaires et permet à la cellule d'interagir avec son environnement et d'autres cellules, formant des épithéliums organisés.

La MP est une plateforme de signalisation essentielle pour la réception et la traduction des signaux chimiques en réponses biologiques, un processus appelé transduction mécano-chimique. Elle est continuellement en échange avec le système endomembranaire (SEM) par endocytose et exocytose.

Composition de la Membrane Plasmique

La membrane plasmique est une structure complexe principalement composée de lipides, de protéines et de sucres.

Les Lipides

Les lipides de la MP sont des molécules amphiphiles, possédant une extrémité hydrophile (tête polaire) et une extrémité hydrophobe (queue apolaire). Cette propriété est cruciale pour l'auto-organisation en bicouche lipidique dans un milieu aqueux, où les têtes polaires sont tournées vers l'extérieur et les queues hydrophobes vers l'intérieur.

• Phospholipides: Ils sont les lipides les plus abondants et comprennent :

  • Les phosphoglycérides (dérivés du glycérol), comme la phosphatidylcholine, dont la tête polaire est due à un groupement phosphate et de la choline.

  • La sphingomyéline (dérivée de la sphingosine), particulièrement présente dans les neurones.

  • Les dérivés de l'inositol, comme le glycosyl-phosphatidyl-inositol (GPI), souvent associés à des sucres dans le feuillet extracellulaire.

• Cholestérol: Composant essentiel des radeaux lipidiques, il régule la fluidité et la stabilité de la membrane. Une concentration élevée de cholestérol tend à rigidifier la membrane.

Les Protéines

Les protéines représentent environ la moitié du poids sec de la MP et sont classées en trois types principaux :

1. Protéines Intégrales (ou insérées):

   • Elles traversent la membrane (protéines transmembranaires) ou sont enchâssées (protéines en épingle à cheveux comme la cavéoline).

   • Elles possèdent un domaine extracellulaire, un domaine intracellulaire et un ou plusieurs domaines transmembranaires.

   • Le domaine transmembranaire est souvent une hélice α composée d'environ 20 acides aminés hydrophobes.

   • Leur synthèse a lieu dans le réticulum endoplasmique granuleux (REG), suivie d'un transport vers la MP via le flux membranaire vectoriel permanent (FMVP).

   • Elles ne peuvent être détachées de la membrane que par des détergents ou solvants organiques.

2. Protéines Ancrées par un/plusieurs Acides Gras:

   • Elles sont associées de manière temporaire à la MP.

   • L'ancrage peut être sur le versant extracellulaire via un GPI (synthétisé dans le REG et transporté par FMVP) ou sur le versant cytosolique (comme les protéines G).

   • Leur synthèse est cytosolique.

3. Protéines Périphériques:

   • Elles n'ont pas de contact direct avec la MP, mais interagissent avec des protéines intégrales transmembranaires (TMR) ou des ligands.

   • Sur le versant cytosolique, leur synthèse est cytosolique et elles ne sont jamais N-glycosylées.

   • Sur le versant extracellulaire, elles peuvent être N-glycosylées et leur synthèse se fait dans le REG puis le transport par FMVP.

Les protéines intégrales peuvent avoir un ou plusieurs domaines transmembranaires (TMR) qui sont hydrophobes et traversent la bicouche lipidique. Des exemples incluent les cavéolines, qui sont en épingle à cheveux et ancrées par un acide gras.

Les Sucres (Glucides)

Les sucres ne sont jamais libres dans la MP, mais toujours liés à des protéines (glycoprotéines) ou à des lipides (glycolipides). Ils se situent uniquement sur le versant extracellulaire de la MP, contribuant à son asymétrie. Leur greffe sur protéines/lipides se fait principalement au niveau du REG.

• Ils confèrent des charges électriques à la membrane (par exemple, l'acide N-acétyl neuraminique ou acide sialique, NANA, qui donne une charge négative).

• Ils sont présents sur les régions extracellulaires des molécules d'adhérence comme les SAM (Substrate Adhesion Molecules, par ex. intégrines) et les CAM (Cell Adhesion Molecules, par ex. cadhérines).

• Les antigènes des groupes sanguins sont des glycosphingolipides.

• Les sucres sont abondants dans les protéoglycanes, présents sur le versant extracellulaire et dans la matrice extracellulaire, permettant l'adhérence cellulaire à la lame basale.

L'ensemble des composantes sucrées à la surface extracellulaire forme le glycocalyx, crucial pour la communication, la protection et les interactions cellulaires.

Organisation de la Membrane Plasmique : Le Modèle de la Mosaïque Fluide

L'organisation de la MP est caractérisée par sa fluidité et sa structure en bicouche lipidique. Le modèle de la "mosaïque fluide" (Singer et Nicolson, 1972) décrit la MP comme une mosaïque d'éléments (lipides, protéines) répartis de manière hétérogène et en mouvement constant.

• Fluidité: La membrane est élastique, permettant aux lipides et protéines de se déplacer.

• Bicouche Lipidique: Des têtes hydrophiles et des queues hydrophobes s'organisent en deux couches.

• Protéines Intégrales: Insérées ou traversant la bicouche.

Asymétrie de la Membrane Plasmique

L'asymétrie est fondamentale pour la structure et la fonction de la MP, résultant de plusieurs facteurs :

• Composition lipidique: Les deux hémicouches (feuillets) de la MP ont des compositions lipidiques différentes.

• Localisation des sucres: Uniquement sur le versant extracellulaire (glycoprotéines/glycolipides).

• Ponts disulfures: Présents uniquement sur le versant extracellulaire (milieu oxydant), stabilisant la conformation des protéines. Le cytosol est un environnement réducteur où les liaisons disulfures ne se forment pas.

• Hétérogénéité des protéines périphériques cytosoliques: Leur proportion et type varient, souvent en contact avec le cytosquelette (ex: clathrine).

• Hétérogénéité des domaines membranaires: Par exemple, les radeaux lipidiques sont des zones enrichies en cholestérol, sphingolipides et protéines spécifiques (cavéoline, récepteurs, protéines G), jouant un rôle clé dans la signalisation cellulaire.

Ces caractéristiques sont essentielles pour la signalisation, les interactions cellulaires et le maintien de l'intégrité de la cellule.

Glycosylation des protéines

La glycosylation, l'ajout de sucres aux protéines, varie selon le résidu et le compartiment cellulaire :

• N-glycosylation: Sur un résidu asparagine, dans le REG.

• C-glycosylation: Sur un résidu tryptophane, dans le REG.

• O-glycosylation: Sur un résidu sérine ou thréonine, dans le Golgi médian et trans, ou dans le cytosol.

Le domaine cytosolique des protéines transmembranaires n'est jamais glycosylé.

Dynamique et Mouvements des Composants Membranaires

La nature fluide de la MP implique un mouvement constant de ses lipides et protéines, ce qui est crucial pour ses fonctions.

Mouvements des Lipides Membranaires

• Diffusion latérale: Mouvement des lipides au sein du même feuillet.

• Rotation: Rotation des lipides sur leur axe.

• Flip-flop: Passage d'un lipide d'un feuillet à l'autre, processus lent et énergivore nécessitant des protéines (flippases, floppases).

Facteurs Influant la Fluidité Membranaire

• Température: Une baisse de température rigidifie la membrane.

• Concentration en cholestérol: Une augmentation du cholestérol rigidifie la membrane.

• Nature des phospholipides: Les acides gras saturés augmentent la rigidité, tandis que les insaturés augmentent la fluidité.

Mouvements des Protéines Membranaires

Les protéines se déplacent également, mais différemment des lipides :

• Diffusion latérale: Les protéines intégrales et périphériques peuvent se déplacer latéralement.

• Rotation: Les protéines peuvent tourner sur elles-mêmes.

• Pas de Flip-Flop: Contrairement aux lipides, les protéines ne réalisent pas de mouvement de flip-flop.

La diffusion des protéines a été démontrée par l'expérience du "capping" sur les lymphocytes, où des protéines de surface marquées fluorescentes s'agrègent en un pôle de la cellule.

Modifications Enzymatiques de la Membrane Plasmique

La MP est constamment modifiée par des activités enzymatiques, ce qui peut altérer sa composition et générer de nouveaux signaux.

• Protéases: Clivent les protéines en fragments solubles dans les milieux extracellulaire (ADAM, MMP), cytosolique (caspases) ou intramembranaire (sécrétases). Ces fragments peuvent agir comme des signaux.

• Phospholipases: Clivent les phospholipides. Par exemple, le clivage du phosphatidyl-inositol des GPI en extracellulaire peut produire des seconds messagers comme l'IP3 et le DAG, essentiels à la communication cellulaire.

• Détachement de protéines: Les protéines G, ancrées temporairement par un acide gras, peuvent se détacher de la face cytosolique.

Ces modifications enzymatiques ne « détruisent » pas les molécules, mais les transforment en nouvelles molécules actives dans la signalisation.

Adaptations Structurales de la Membrane Plasmique

La membrane plasmique peut modifier sa surface pour augmenter les échanges et l'interaction avec l'environnement.

• Microvillosités: Expansions cytoplasmiques en "doigts de gant" (squelette d'actine) au pôle apical, augmentant la surface d'échange (ex: intestin pour l'absorption).

• Stéréocils: Similaires aux microvillosités, présents dans l'oreille interne pour la détection sonore.

• Cils: Expansions cytoplasmiques avec un squelette de microtubules, mobiles ou immobiles.

• Replis du pôle basal: Réaugmentent la surface d'échange au pôle basal.

Fonctions de la Membrane Plasmique

La MP assure plusieurs fonctions cruciales pour la cellule :

• Motilité cellulaire: Capacité de la cellule à se déplacer (implique endo/exocytose et adhérence).

• Communication intercellulaire: Essentielle pour la coordination tissulaire.

• Adhérence: Via des molécules d'adhérence spécialisées (CAM, SAM) pour lier les cellules entre elles et à la matrice extracellulaire.

• Transport:

  • Sans mouvement de la MP: Diffusion simple, transport facilité par perméases, transport actif (contre le gradient de concentration).

  • Avec mouvement de la MP: Endocytose et exocytose pour le transport de macromolécules ou de particules entières.

Molécules d'Adhérence Cellulaire (MAC) et Jonctions Intercellulaires

Les molécules d'adhérence sont des glycoprotéines intégrales de la MP, présentant des groupements sucrés sur le versant extracellulaire.

Types de Molécules d'Adhérence

1. CAM (Cell Adhesion Molecule): Responsables de l'adhérence intercellulaire.

2. SAM (Substrate Adhesion Molecule): Responsables de l'adhérence à la matrice extracellulaire (MEC) ou à la lame basale (LB).

Principales Familles de Molécules d'Adhérence

Les molécules d'adhérence diffèrent par leur dépendance au calcium et leur présence constitutive ou induite à la MP.

• Immunoglobulines (Ig) (ex: NCAM - Neural Cell Adhesion Molecule):

  • Indépendantes du Ca²⁺.

  • Possèdent un ou plusieurs domaines Ig stabilisés par des ponts disulfures.

  • Impliquées dans l'adhésion neurone-neurone (CAM L1), le développement neuronal, et certains cancers (NCAM associé au cancer à petites cellules du poumon).

  • Peuvent interagir avec d'autres molécules de la famille des Ig (CAM) et de la matrice (SAM).

  • Clivées par des protéases (ADAM, MMP).

  • Leur liaison déclenche la transduction du signal intracellulaire.

• Cadhérines:

  • Dépendantes du Ca²⁺.

  • Présentes dans les jonctions intercellulaires (ex: E-cadhérine dans les cellules épithéliales).

  • Rôle crucial dans la formation de tissus, la morphogenèse, et la reconnaissance cellulaire.

  • Diminution de leur expression dans certains cancers, favorisant la dissémination et les métastases.

  • Interagissent homotypiquement (cadhérine-cadhérine) ou hétérotypiquement.

  • Interagissent avec les constituants du cytosquelette via une "plaque dense" cytosolique.

  • Clivées par des enzymes (ADAM, MMP).

  • Absentes au pôle apical des cellules polarisées.

• Sélectines:

  • Dépendantes du Ca²⁺.

  • Exprimées dans les leucocytes, plaquettes, cellules endothéliales.

  • Non constitutives: insérées à la MP par exocytose en réponse à des signaux (mécaniques ou chimiques).

  • Impliquées dans l'inflammation (recrutement des leucocytes), la progression tumorale et comme récepteurs pour des agents pathogènes (ex: Helicobacter pylori).

  • Interagissent avec les adressines (glycoprotéines, mucines).

  • Clivées par des enzymes (ADAM, MMP).

• Intégrines:

  • Dépendantes du Ca²⁺, nécessitent une activation.

  • Rôle de CAM (adhérence aux Ig) et de SAM (adhérence à la MEC, fibronectine, lame basale).

  • Composées de deux sous-unités (α et β). Grande diversité de combinaisons.

  • Présentes dans de nombreux types cellulaires (fibroblastes, cellules épithéliales, leucocytes, plaquettes).

  • Impliquées dans les maladies congénitales, le cancer (hyperactives) et comme récepteurs pour virus/bactéries.

  • Transduisent des signaux mécano-chimiques.

Jonctions Intercellulaires

Ce sont des domaines spécialisés de la membrane pour l'adhérence intercellulaire ou à la MEC, des points d'interaction entre la MP et le cytosquelette. Elles sont cruciales pour la transduction mécano-chimique (kinases, protéines G).

Les jonctions sont classées selon leur morphologie (bande complète/partielle, tâche) et la largeur de l'espace extracellulaire.

Les jonctions serrées, par exemple, sont formées par des claudines et des occludines (4 domaines transmembranaires, 4TMR). Elles agissent comme une barrière sélective pour le transport paracellulaire, où les alignements de claudines forment des pores aqueux. Des mutations dans les claudines peuvent causer des troubles auditifs.

Les jonctions communicantes sont des canaux formés par des connexons (assemblage de 6 connexines) qui permettent le passage direct de petites molécules et d'ions. Elles sont calcium-dépendantes et leur perméabilité est régulée par le calcium. Elles sont impliquées dans la cataracte, le cancer et les maladies cardiaques.

Le complexe de jonction regroupe les jonctions serrées, intermédiaires et les desmosomes, dans cet ordre du pôle apical au baso-latéral des cellules épithéliales polarisées.

Transports Membranaires sans Mouvement de la MP

Ces transports ne requièrent pas de mouvement de la membrane et dépendent du gradient de concentration.

1. Transport Passif sans Perméase (Diffusion Simple):

   • Passage de petites molécules hydrophobes (O₂, CO₂, éthanol) directement à travers la bicouche, selon le gradient de concentration.

2. Transport Passif avec Perméases (Diffusion Facilitée):

   • Utilisation de protéines transmembranaires (perméases) pour le passage de molécules plus grandes ou chargées.

   • Canaux ioniques: Potentiel-dépendants ou ligand-dépendants (ex: canaux Na⁺, K⁺).

   • Transporteurs: Pour le glucose, les acides aminés (ex: aquaporines pour l'eau).

3. Transport Actif avec Perméase:

   • Nécessite de l'énergie (souvent ATP) pour transporter les substances contre leur gradient de concentration.

   • Transport actif primaire: Utilise directement l'ATP (ex: pompe Na⁺/K⁺ ATPase qui expulse 3 Na⁺ et importe 2 K⁺). Les perméases ABC expulsent toxines et médicaments.

   • Transport actif secondaire: Utilise un gradient ionique créé par le transport actif primaire.

     • Antiport: Deux substances transportées dans des directions opposées (ex: K⁺/Na⁺).

     • Symport: Deux substances transportées dans la même direction (ex: Na⁺/glucose).

Transports Membranaires avec Mouvement de la MP

Ces processus, visibles au microscope, impliquent des déformations de la membrane plasmique et sont essentiels pour l'entrée (endocytose) et la sortie (exocytose) de matériaux volumineux. Ils nécessitent l'implication de la MP, du système endomembranaire et de l'énergie (ATP).

Endocytose (Entrée)

Mécanisme par lequel la cellule internalise des substances en invaginant sa membrane et en formant des vésicules. Il existe 5 types principaux d'endocytose.

• Endocytose à clathrine: Implique des vésicules recouvertes de clathrine (formées de triskélions). La dynamine (GTPase) est cruciale pour le détachement de la vésicule. La clathrine est ensuite retirée par la protéine HSP70 (requiert ATP) avant la fusion avec l'endosome. Exemple: internalisation des récepteurs de LDL (lipoprotéines de basse densité) pour l'apport de cholestérol.

• Endocytose à cavéoline: Implique des vésicules appelées cavéoles. Contrairement à la clathrine, la cavéoline ne peut pas être retirée sans détruire la vésicule.

• Phagocytose: La membrane s'étend (voiles hyaloplasmiques) pour englober et internaliser des particules plus grandes (ex: bactéries par des macrophages).

Les endosomes, au pH acide, dissocient les ligands de leurs récepteurs, permettant le recyclage des récepteurs par exocytose. Le matériel endocyté ou phagocyté peut avoir 5 destinations: cytosol, lysosomes, appareil de Golgi, REG, ou retour à la MP.

Exocytose (Sortie)

Mécanisme par lequel la cellule libère des substances vers l'extérieur. Il est essentiel pour le renouvellement de la MP et pour la sécrétion.

• Exocytose constitutive: Continue et non régulée, essentielle au renouvellement des composants membranaires.

• Exocytose provoquée (ou régulée): Se déclenche en réponse à un signal (souvent une augmentation du Ca²⁺ intracellulaire), permettant la libération rapide de substances (ex: insuline par les cellules β du pancréas, histamine par les mastocytes).

Les composants de la MP sont synthétisés dans le REG et l'appareil de Golgi, puis transportés vers la membrane par exocytose constitutive via des vésicules recouvertes de cavéoline ou de FAPP.

Renouvellement et Réparation de la Membrane Plasmique

La MP est constamment renouvelée par un équilibre entre endocytose et exocytose. Elle est également sujette à des dommages.

• Réparation: Des protéines comme la dysferline sont essentielles à la réparation des déchirures membranaires, notamment dans les muscles où elles sont fréquentes. Des mutations de cette protéine peuvent causer des maladies comme les dystrophies musculaires.

• Fonctions cellulaires: Les transformations de la MP permettent à la cellule d'explorer son environnement, de se déplacer (motilité), et de communiquer avec d'autres cellules.

Points Clés

• La membrane plasmique est un complexe dynamic et asymétrique, essentiel à l'intégrité et aux fonctions cellulaires.

• Sa composition lipidique et protéique varie, et ces composants sont continuellement en mouvement.

• Les molécules d'adhérence cellulaire (CAM et SAM) jouent un rôle crucial dans les interactions intercellulaires et avec la matrice.

• Les jonctions intercellulaires sont des structures spécialisées assurant l'adhérence et la communication.

• Les transports à travers la membrane sont divers et régulés, qu'ils impliquent ou non un mouvement de la MP.