Cours biologie cellulaire Licence L1

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1 Cours biologie cellulaire Licence L1 Les Limites Cellulaires: Membranes, Glycocalyx et Paroi

2 Le transport est réversible et aléatoire. Il résulte d un changement de conformation de la molécule. Le site de fixation de la molécule à transporter est ouvert d un côté ou de l autre de la bicouche. PERMÉASE Cas du glucose / mb des hématies avec un coef. de perméabilité >10-6 cm s -1 CANAL IONIQUE Cas du canal cationique (K + ) régulé par l acétylcholine / jonctions neuromusculaires => signal électrique / mouvement d ions Ce type de canal s ouvre sous l effet d un stimulus (électrique, chimique, mécanique)

3 Une chaîne de 600 a.a. formée de 6 hélices alpha Canal : Structure tétramérique Canal K + contrôlé par la tension (différence de potentiel de 50 à 100 mv pour une membrane de 5 nm d épaisseur => champ électrique très fort de V/cm)

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5 + Les ionophores proviennent des microorganismes. Ce sont des petites molécules hydrophobes formant soit des canaux soit des transporteurs ioniques mobiles. Ex de gramicidine A qui est un canal formé par 2 peptides linéaires de 15 a.a. liés en N-terminal (forme instable) possédant des chaînes latérales hydrophobes / transport des cations monovalents dans le sens de leurs gradients électrochimiques => cations / milliseconde! 1000 x plus que les perméases. Mécanismes d attaque bactérien, antibio. Gramicidine A

6 3.2- Concepts d échanges intercellulaires - Diffusion simple à travers la bicouche + Diffusion dite lipophile (gaz, stéroïdes) + Diffusion directe (eau, outre aquaporines) + Phénomènes d osmose et de turgescence - Transport passif par diffusion facilitée + Les perméases + Les canaux ioniques + Les ionophores - Transport actif + Les pompes - ATP à Na + / K + + Les pompes à Ca + + Les pompes à protons H + + Exemples de transports couplés - Cas du transporteur intestinal du glucose = symport Na + / Glucose - L échangeur d anions HCO3 - /Cl - des hématies de mammifères = antiport - Endocytose (et exocytose) chez les eucaryotes + Pinocytose + Phagocytose 3.3- Concept de communication avec l environnement de la cellule

7 Contrôles des échanges: 2/ Transports actifs (P29) Contre la diffusion: besoin d énergie S S S S 2 mécanismes: Hydrolyse de l ATP Gradient ionique ADP + Pi ATP S Pour pomper contre son gradient électrochimique H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ S S S S S S S S S S H+ Symport Antiport

8 Fonctionnement de la pompe Na + /K + ATPdépendante des cellules animales Na + Protéine glycosylée et formée de 4 sous-unités. Elle est dite tétramérique. K + Rôle: Régler le volume cellulaire / Osmose

9 des ATPases bactériennes aux ATPases des eucaryotes => Super-famille des transporteurs ABC: - Plus de 50 transporteurs décrits à ce jour -Molécules transportées très variées (a.a., oses, ions organiques, saccharose, peptides, -Cas du transporteur MDR qui : a) confère aux cellules cancéreuses humaines une résistance aux substances utilisées en chimiothérapie / expulsant ces anti-mitotiques hors de la cellule maligne, b) est responsable de la mucovisidose / mutation d un gène codant ce transporteur qui fonctionne à la fois comme un transporteur et un canal Cl -, c) est impliqué dans la résistance de Plasmodium f. (paludisme) à la chloroquinine / expulsion Transporteur ABC type constitué par 4 domaines: 2 sont hydrophobes (translocation des solutés) et 2 ont une activité catalytique / fixation de l ATP

10 Les pompes à Ca ++ Les cellules eucaryotes maintiennent leur concentration intracellulaire à 10-7 M face à des teneurs externes de 10-3 M! Ce fort gradient joue un rôle clé dans la transmission des signaux extracellulaires / Flux entrant de Ca +. Il existe 2 types de pompe: 1- Ca ++ -ATPase 2- Antiport activé par le gradient électrochimique de Na + : Cas de la Ca ++ -ATPase membranaire du réticulum sarcoplasmique des cellules musculaires (réservoir de Ca ++ ) Les pompes à protons H + Voir chapitre Mitochondries et chloroplastes / Fabrication d ATP grâce aux ATP synthases localisées dans les membranes internes.

11 La membrane / ATP synthase ADP +P H+ ATP H+ H+ H+ H+ H+ H+

12 Exemples de transports couplés: Symport et antiport Ions très concentrés Changement de conformation Transport actif de glucose qui fonctionne sur la base d un gradient de Na + (cas des cellules animales). Gradient de H + pour les cellules végétales et bactériennes. Gradient d ions = source d énergie indirecte ou potentielle. Les ions Na + sont transportés dans le sens de leur gradient de concentration. Mais ce transport est couplé à une molécule organique qui, elle, est transporté contre son gradient

13 Exemple du transport trans-épithélial du Glucose (p30) Symport glucose / Na+ ATPase

14 L échangeur d anions HCO 3- /Cl - des hématies de mammifères = Antiport - Protéine la plus abondante de leur membrane -Joue un rôle important dans les échanges gazeux -CO 2 entre dans les hématies => formation de HCO 3 - -HCO 3 - sort de la cellule en échange avec les ions Cl - grâce à l antiport -Fonctionnement réversible de la protéine assurant ce transport / Niveau des poumons -Grosse protéine de 1000 a.a. / structure dimère ou tétramère formant des particules de 7,5 nm de diamètre visible en MEB

16 Contrôle des échanges: (p31-32)

17 Endocytose Fig. 1.9; 1.10 Fig. 1.15; 1.16; 1.17; 1.18

18 1 2 3 Clathrine = Protéines à structure tripartite constituées de 3 chaînes lourdes et 3 chaînes légères

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21 ph acide, H + - ATPases, tri de molécules => cholestérol, a.a.

22 La phagocytose est une forme d alimentation très classique chez les protistes, cnidaires, éponges et même chez certains poissons. Mais chez les mammifères, ce processus est très spécialisé => Élimination des batéries pathogènes et des cellules sénescentes ou mortes. Ce processus nécessite la mise en œuvre: -De mécanismes d induction contrôlés par des signaux cellulaires spécifiques. -Du cytosquelette / Polymérisation de l actine, processus inhibé par la cytochalasine.

23 Phagocytose => Intervention du cytosquelette

24 Capture progressive via des récepteurs membranaires Vésicule de phagocytose chez un protiste contenant plusieurs bactéries

26 3.3- Concept de communication avec l environnement de la cellule - Récepteurs externe et interne à la cellule - Synthèse et activation de protéines «messagers» - Activation de gènes régulateurs => facteurs de transcription (protéines nucléaires transrégulatrices) => Mécanisme de transduction d un signal externe

27 3.3- Concept de communication avec l environnement de la cellule -Notion de récepteurs internes et externes à la cellule -Transduction des signaux extérieurs -Système senseur à 2 composantes -Transduction membranaire (protéine G) -Bilan: communication inter-cellulaire et voie de transduction du signal (p33) -De l adrénaline à la production de glucose-1-p dans le muscle (De l auxine à la différenciation cellulaire d une tige en croissance) + La jonction ouverte => Connexons

28 La communication avec l extérieur (p33) A l exception de molécules de nature hydrophobe, qui passent par simple diffusion, les molécules «Signal» hydrophiles ne passent pas la membrane

29 Communication: Transduction membranaire Molécule signal extracellulaire (LIGAND: Hormone, nutriment, etc) (Insuline) Protéine «Récepteur» (R.insuline) Protéines «Relais» (Protéine G) ATP Protéine de «Transduction» Signal Intracellulaire (Adényl-cyclase) Molécule signal intracellulaire (AMP cyclique)

30 Communication à distance: (P33) Transduction de signaux extérieurs S Transduction cytoplasmique Transduction membranaire La membrane est «imperméable aux signaux», Transduction = transformation d un signal extérieur en un messager intérieur

31 Système senseur à deux composantes (P33) SIGNAL Détection TRANSMETTEUR Transduction du signal REGULATEUR Modification de la transcription Régulation de l expression des gènes en réponse à l environnement

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34 Un autre type de communication inter-cellulaire: La jonction ouverte ou communicante => CONNEXON!

35 Jonctions communicantes: communication entre cytoplasmes (p29) Transport passif, diffusion facilitée Glucose Acides aminés Nucléotides Ca ++ <1200 Da AMPc 1 connexon = 6 protéines «connexines» 1 jonction communicante = Connexons Rappel: Chez la plante, les plasmodesmes mettent en communication les cytoplasmes et le RE (p 25)

36 Jonctions cellulaires et tissus (p38-39 Chapitre Cytosquelette) Régions membranaires spécialisées dans l'adhésion

37 Cytosquelette et adhérences Concepts de maintien de forme, d élasticité et d adhésion cellulaire

38 Ce qu il faut retenir Culture générale Concepts de frontière, d échanges et de communicat Perception de l auxine (plante), dépôt de cellulose Examen de fin de semestre - La composition biochimique des membranes - Les rôles de la membrane en fonction des différents constituants - Paroi de la cellule végétale et ses plasmodesmes: constitution et fonctions - Structure des lipides et fluidité de la membrane - Mécanismes d échanges : ATP et gradients d ions - Mécanismes de diffusion et de transport transmembranaires (uniport, symport et antiport) - Le transport trans-épithélial du glucose - Pinocytose (LDL-récep.-clathrine et recyclage via les endosomes) et phagocytose (signal et cytosquelette) - Jonction ouverte = Connexons -Voies de transduction des signaux: de l adrénaline à l hydrolyse du glycogène dans le muscle!concepts de maintien de forme, de mouvement et d adhésion

39 Notion de diffusion et transports actifs ou passifs (P29 suite) Ce qui est spontané CREE de l énergie, ce qui va à l opposé en COUTE: Tout transport dans le sens de la diffusion, ou du gradient de concentration, crée de l énergie: = Transport passif Tout transport dans le sens opposé à la diffusion, ou contre le gradient de concentration, coûte de l énergie = Transport actif Un gradient de concentration transmembranaire constitue une énergie potentielle

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