Lipides de la membrane plasmique

Ce chapitre détaille les lipides membranaires : principalement les phospholipides et le cholestérol, leur organisation en bicouche asymétrique et fluide, et les microdomaines spécialisés appelés rafts.

• La membrane plasmique contient deux grandes classes de lipides : les phospholipides et le cholestérol.
• Les phospholipides sont des molécules amphiphiles : une tête polaire hydrophile tournée vers le milieu aqueux et une queue apolaire hydrophobe tournée vers l'intérieur de la bicouche.
• Le cholestérol, lipide cyclique, possède un seul groupe hydroxyle (OH) hydrophile, orienté vers l'extérieur de la membrane ; son noyau stéroïde plan et rigide est hydrophobe.

• Deux types de phospholipides selon leur squelette : glycérophospholipides (glycérol + 2 acides gras) et sphingophospholipides (sphingosine + 1 acide gras).
• Le phosphatidyl-inositol (PI) est minoritaire mais clé : il forme des ancres glycosyl-PI (GPI) sur la face externe et, sur la face interne, le PIP2 qui est coupé par la phospholipase C en IP3 et DAG (seconds messagers).

• Un glycérophospholipide = 2 acides gras + glycérol + phosphate + groupement hydrophile (la base : acide phosphatidique).
• Les quatre principaux : PC (neutre), PE (neutre), PS (négatif), PI (négatif, minoritaire).

• Sphingophospholipide = acide gras + sphingosine (alcool aminé) + phosphate + groupe hydrophile.
• La sphingomyéline (SM) est le principal sphingophospholipide, abondant dans la gaine de myéline ; sa structure : sphingosine + acide gras (céramide) + phosphocholine.

• En microscopie électronique, la bicouche apparaît comme deux feuillets sombres (osmiophiles, têtes polaires) séparés par un feuillet clair (osmiophobe, chaînes apolaires) ; épaisseur ≈ 7,5 nm.
• La bicouche est un fluide bidimensionnel où les lipides diffusent librement.

• La répartition des lipides est préférentielle (≠ exclusive) entre les deux hémimembranes, établie lors de la synthèse dans le REL et maintenue par des protéines d'échange.
• Feuillet externe : PC, SM, glycolipides (les sucres sont toujours externes).
• Feuillet interne (cytosolique) : PS, PE.
• Le cholestérol est majoritairement sur le feuillet externe.

• Piège : tous les lipides n'effectuent pas de flip-flop (ex : glycolipides, toujours sur le feuillet externe), mais tous les phospholipides en ont un (même rare).
• Facteurs influençant la fluidité : la température (↑ T ↑ fluidité), la nature des acides gras (insaturations cis créent un coude qui gêne l'empilement et augmentent la fluidité), et la quantité de cholestérol (diminue fluidité et perméabilité, mais fluidifiant à basse température).

• Modèle classique : la membrane est une mosaïque fluide où lipides et protéines diffusent librement dans un plan bidimensionnel.

• Les rafts (radeaux) sont des microdomaines membranaires très denses, en phase gel, enrichis en cholestérol, sphingolipides (sphingomyéline, glycosphingolipides) et glycolipides.
• Ils ne sont pas désorganisés par les détergents → appelés DIG (Detergent-Insoluble Glycolipid-enriched domains), mais sont solubilisés par la méthyl-β-cyclodextrine qui lie le cholestérol.
• Rôle : plateformes pour la fixation de protéines membranaires (ex : protéines ancrées par ancre GPI) et donc dans la communication intercellulaire.

• La membrane est une barrière continue séparant le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire, avec des concentrations ioniques très différentes (Na+ majoritaire à l'extérieur, K+ à l'intérieur).
• Elle est imperméable à la plupart des molécules hydrosolubles (protéines, ions, hormones) mais facilement franchie par les molécules hydrophobes (éthanol, stéroïdes, anesthésiques).
• Ses trois rôles principaux : adhérence intercellulaire, communication pour la transduction des signaux, et transport de matériel (perméases, endocytose-exocytose).

• La membrane est composée de 50% de lipides et 50% de protéines en poids sec, avec seulement 5% de glucides (jamais libres).
• Le nombre de molécules de lipides est nettement supérieur à celui des protéines car le poids moléculaire des lipides (~700 Da) est bien inférieur à celui des protéines (~10 kDa).

• Les têtes polaires hydrophiles des lipides comprennent : choline, éthanolamine, sérine, inositol, phosphate, glycérol, sucres.
• Les queues apolaires hydrophobes sont des chaînes grasses (acides gras).

• Les sphingolipides se divisent en sphingophospholipides (sphingomyéline SM) et glycosphingolipides.
• Parmi les glycosphingolipides : le galactocérébroside (neutre, gaine de myéline) et le ganglioside GM1 (négatif, récepteur de la toxine du choléra).

• Les glycosphingolipides neutres n'ont pas de charge ; les gangliosides sont négatifs grâce à un résidu NANA (acide sialique).

• Les lipides amphiphiles s'auto-organisent spontanément en bicouche fermée (vésicule) dans un milieu aqueux, grâce aux interactions hydrophobes non covalentes entre les queues.
• Le caractère amphiphile (tête polaire hydrophile, queue apolaire hydrophobe) est essentiel à cette organisation.

• Les phospholipides ont trois types de mouvements : diffusion latérale (rapide), rotation (fréquente), et flip-flop (lent, rare).
• Facteurs augmentant la fluidité : température élevée, acides gras insaturés (configuration cis créant un coude).
• Facteurs diminuant la fluidité : le cholestérol (noyau stérol plan et rigide) ; il est toutefois fluidifiant à basse température.
• Le rapport moléculaire phospholipides/cholestérol est voisin de 1.

• Une bicouche plane est énergétiquement défavorable car ses bords exposent les queues hydrophobes à l'eau.
• La formation d'une vésicule (sphère fermée) est énergétiquement favorable car elle isole les queues hydrophobes du milieu aqueux.

• La forme sphérique de la vésicule minimise l'exposition des parties hydrophobes à l'eau, ce qui la rend stable énergétiquement.