CM2 Dupuy : Système membranaire cellulaire

Système Membranaire : CM 2/3

Cedocument résume les constituants, la structure et les fonctions du système membranaire, incluant la membrane plasmique, le système endomembranaire et la matrice extracellulaire.

1. La Membrane Plasmique

Lamembrane plasmique suit le modèle de la Mosaïque Fluide de Singer et Nicholson (1972).

• Composition Chimique (Hématies):

  • 42% Lipides

  • 50% Protéines

  • 8% Glucides

  Le pourcentage varie selon les membranes. C'est une structure hétérogène à dominante lipoprotéique.

• Conséquences de la Fluidité: Permet l'agencement et la dynamique membranaire.

2. Les Échanges Membranaires

2.1. Les Différents Types de Transport

• Transport Passif (sans consommation d'énergie):

  • Diffusion Simple

  • Diffusion Accélérée (canaux ioniques, aquaporines)

  • Diffusion Facilitée (transporteurs)

• Transport Actif (avec consommation d'énergie):

  • Actif Primaire (hydrolyse d'ATP)

  • Actif Secondaire (couplé à un flux exergonique)

2.2. Échanges par Diffusion Simple

• La membrane esthydrophobe, agissant comme barrière aux substances hydrosolubles.

• Loi de Fick applicable.

• Modifications Morphologiques Cellulaires (Eau):

  • Milieu Isotonique: Pas de changement (concentration = 0,9% NaCl).

  • Milieu Hypotonique: Cellule gonfle (lyse pour les hématies), turgescence pour les cellules végétales.

  • Milieu Hypertonique: Cellule se rétracte (crénelée pour les hématies), plasmolyse pour les cellules végétales.

2.3. Échanges par Diffusion Accélérée

• Via une protéine canalnon saturable.

• Type de cinétique similaire à la diffusion simple.

• Exemple : Aquaporines (Transport de l'Eau):

  • Forme de sablier, pore de 0,2 nm permettant le passage de l'eau(0,15 nm).

  • Passage des molécules d'eau par liaisons hydrogène avec les acides aminés.

  • Phosphorylable pour régulation du flux.

  • Transport toujours dans le sens du potentiel hydriquedécroissant.

2.4. Échanges par Diffusion Facilitée

• Via une protéine saturable (cinétique michaelienne).

• Exemple : Transporteur du Glucose (GLUT):

  • Modèle « Ping-Pong » avec deux conformations.

  • Passage selon un gradient de concentration décroissant.

  • Uniport: prend en charge un seul type de molécule.

  • Haute sélectivité, vitesse faible (100 à 1000 molécules/perméase/sec).

  • Pas de consommation d'énergie.

2.5. Transports Membranaires Actifs

Toujours couplés à une transformation exergonique.

• Transport Actif Primaire:

  • Couplé à l'hydrolyse d'ATP (couplage chimio-osmotique).

  • Exemple : La Pompe Na/K, ATP dépendante.

• Transport Actif Secondaire:

  • Couplé au flux spontané d'un autre soluté(couplage osmo-osmotique).

  • La même protéine prend en charge deux substances (cotransport): une contre le gradient (endergonique) et l'autre dans le sens du gradient (exergonique).

2.6. Transports par Vésicules

• Exocytose:

  • Fusion de membranes entre vésicules et plasmalemme.

  • Transport simultané de macromolécules.

  • Constitutive (toutes cellules eucaryotes) ou Régulée (cellules spécialisées, en réponse à un stimulus).

• Endocytose ("Cell eating", "Cell drinking"):

  • Équilibre endocytose/exocytose.

  • Endocytose Médiée par la Clathrine:

    • Clathrine: sous-unité composée de 3 grosses et 3 petites chaînes formant un triskélion.

    • Assemblage des triskélions en un panier d'hexagones et pentagones.

    • S'assemble spontanément pour former des vésicules.

  • Endocytose Médiée par la Cavéoline:

    • Se forme à partir des radeaux lipidiques (riches en cholestérol, glycosphingolipides).

    • L'invagination membranaire est due à la composition lipidique, non au manteau protéique.

    • Implication dans la transcytose.

3. Les Interactions Membranaires

3.1. Protéines Membranaires et Reconnaissance

• Capacité des cellules à se reconnaître et se lier (démontré par dissociation/réassociation).

• Molécules d'Adhésion Cellulaire (CAM):

  Jonctions	Protéines transmembranaires	Ligands extracellulaires	Liaison au cytosquelette
  Ceinture d'adhérence cellule-cellule	Cadhérine	Cadhérine de la cellule voisine	Microfilaments (actine)
  Desmosome	Cadhérine particulière (desmogléine)	Cadhérine de la cellule voisine (desmogléine)	Filaments intermédiaires
  Adhérence cellule-matrice	Intégrine	Protéine de la MEC (collagène, fibronectine)	Microfilaments (actine)
  Hémidesmosome	Intégrine	Protéine de la MEC (collagène, fibronectine)	Filaments intermédiaires

3.2. Desmosomes

• Jonctions d'ancrage reliées aux filaments intermédiaires (FI) du cytosquelette.

• Structure en disque (0,1 à 0,5 µm de diamètre).

• Constitués de protéines de la famille des cadhérines spécifiques (desmogléines et desmocollines).

• Présents dans les cellules épithéliales et certaines cellules myocardiques.

3.3. Hémidesmosomes

• Présents au pôle basal de la cellule.

• Jonctions avec la lame basale par interactions entre les intégrines et les laminines.

• Ancrent les filaments intermédiaires.

3.4. Jonctions Cellule-Matrice : Les Intégrines

• Hétérodimères - (liaisons faibles).

• Grand nombre d'isoformes,multiples combinaisons avec la MEC.

• Assemblées en amas (points focaux) ou en hémidesmosomes.

• La liaison à la MEC induit des signaux cytoplasmiques.

• La perte d'adhérence liéeaux intégrines entraîne la mort par apoptose.

3.5. Jonctions Communicantes (Jonctions "Gap")

• Permettent la mise en relation du cytosol de deux cellules.

• Forméespar un cylindre (connexon), hexamère de connexine.

• Canal de 1 à 2 nm de diamètre, permettant le passage des molécules de moins de 1 kDa.

• Ouverture coopérative.

• Implications Fonctionnelles:

  • Muscle cardiaque: transmission directe de la dépolarisation, contraction simultanée.

  • Développement embryonnaire: puis disparition lors de la différenciation.

4. Le Glycocalyx

Enveloppe externe des cellules eucaryotes, en contact direct avec l'environnement.

• Très riche en glucides (oses et dérivés, acide sialique).

• Composé de glycolipides et glycoprotéines.

• Apparaît comme un réseau de fibres ou un gel autour des cellules.

• Fonctions: Protection, Adhésion, Réceptiondes signaux.

• Champignons et algues ont une paroi cellulaire rigide ; protozoaires et cellules animales n'en ont pas.

• Glycocalyx des Cellules Endothéliales:

  • Mécanotransducteur impliqué dans la régulation de la Barrière Hémato-Encéphalique (BHE).

  • Composé de protéoglycanes (syndécanes, glypicanes) et de leurs glycosaminoglycanes (HS, CS, HA).

  • Présence d'acides sialiques → charge négative.

  • Contient également des glycoprotéines et protéines solubles (albumine).