Chapitre III. La membrane plasmique

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Maxime Meloche
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1 Chapitre III La membrane plasmique Dr A. DEKAR /

2 Plan INTRODUCTION A/ ASPECT ULTRASTRUCTURAL 1- Techniques de mise en évidence 1-1. Coupes minces 1-2. Répliques 2- Composition chimique 2-1. Technique d isolement 2-2. Analyse biochimique les lipides / propriétés physicochimiques / fonctions les protéines/ propriétés physicochimiques/ fonctions les glucides/ fonctions

3 Limite structurale Contrôle les interactions de la cellule avec son environnement

4 1. Aspect au microscope photonique Structure de la membrane plasmique Membrane plasmique Zone dense MIC MEC Cellules buccales au M.Ph.

5 Objectif 1: Connaitre la structure fine de la membrane plasmique & Identifier la technique de sa mise en évidence

6 Plan A/ ASPECT ULTRASTRUCTURAL 1- Techniques de mise en évidence 1-1. Coupes minces 1-2. Répliques 2- Composition chimique 2-1. Technique d isolement 2-2. Analyse biochimique les lipides / propriétés physicochimiques les protéines/ propriétés physicochimiques les glucides

grossissement Ultras-structure de la membrane

7 2. Aspect au microscope électronique à transmission (MET) Coupes minces + coloration positive Au fort grossissement Ultras-structure de la membrane plasmique Membrane formée de 3 feuillets / couches / strates

3,5 à 4 nm d épaisseur Un feuillet interne: dense aux

8 Un feuillet externe: dense aux électrons de 2 à 2,5 nm d épaisseur Un feuillet intermédiaire: clair de 3,5 à 4 nm d épaisseur Un feuillet interne: dense aux électrons, 2 à 2,5 nm d épaisseur 1 m = 10 9 nm = Å

9 Ultra-structure de la membrane plasmique au MET Membrane plasmique

10 - Structure tri-lamellaire, ou tri-stratifiée. - Structure commune à toutes les membranes biologiques. Membrane unitaire. Feuillet = lamelle, partie ou strate

11 Micrographie de MET de la membrane plasmique - Feuillet dense externe souvent plus épais (> 2 nm). - Présence du glycocalyx qui varie selon le type cellulaire. - Glycocalyx entraine une asymétrie de la membrane plasmique. Glycocalyx = revêtement fibreux ou Cell-coat

12 Asymétrie structurale

13 Objectif 2 Connaître la structure de la surface interne de la membrane & la technique de sa mise en évidence

14 Plan A/ ASPECT ULTRASTRUCTURAL 1- Techniques de mise en évidence 1-1. Coupes minces 1-2. Répliques 2- Composition chimique 2-1. Technique d isolement 2-2. Analyse biochimique les lipides / propriétés physicochimiques les protéines/ propriétés physicochimiques les glucides

15 Technique de cryodécapage

16 3. Aspect au microscope électronique à balayage (MEB) Réplique obtenue par la technique du cryodécapage Membrane plasmique = 2 hémi-membranes Hémi-membrane externe ou exo-plasmique Hémi-membrane interne ou protoplasmique Hémi-membrane = demi-membrane

17 Représentation schématique des particules globulaires présentes sur les faces internes de la membrane plasmique Reliefs = excroissance Dépressions= Creux

18 - Particules globulaires intra-membranaires - Répartition et densité différentes entre les 2 hémimembranes ce qui entraine une asymétrie biochimique membranaire.

20 Plan A/ ASPECT ULTRASTRUCTURAL 1- Techniques de mise en évidence 1-1. Coupes minces 1-2. Répliques 2- Composition chimique 2-1. Technique d isolement 2-2. Analyse biochimique les lipides / propriétés physicochimiques les protéines/ propriétés physicochimiques les glucides

21 Objectif 3 Connaître les composants moléculaires de la membrane plasmique & leurs propriétés physico-chimiques

22 Composition chimique Réalisée sur des hématies (globules rouges ) cellules dépourvus des membranes internes Nécessite d abord l isolement des membranes Plasmiques de ces cellules

23 1. Isolement Centrifugation Normal Gonflé Lysé Surnagent Culot Isotonique Hypotonique Très Hypotonique Le culot renferme les fragments de membranes = fantômes d hématies

25 2. Résultats de l analyse biochimique La membrane plasmique est constituée en moyenne de: 40% de lipides 60% de protéines Très peu de glucides (5 à 10%) associées aux lipides et aux protéines

26 a- Les Lipides Variétés / nature Phospholipides Cholestérol Glycolipides (lipides liés à des chaines glucidiques formant le glycocalyx).

27 Les phospholipides 55% Le phospholipide est une molécule amphiphile/ bipolaire Tête Tête hydrophile Queue Symbole représentatif

28 Les phospholipides Deux groupes de phospholipides sont présents dans la membrane Les phosphoglycérides Les sphingomyélines La tête est basée sur un groupement glycérol Majoritaires La tête est basée sur une Sphingosine Concentrés dans les radeaux ( voir plus loin )

29 Deux groupes de phospholipides sont présents dans la membrane Phosphoglycerides Sphingomyéline Sphingosine

30 Dans le groupe des phosphoglycérides les composants de la tête déterminent 4 variétés de phospholipidiques Tête : glycerol + phosphate + inositol Tête : glycerol + phosphate+ base aminé Phosphatidyl Inositol Phosphatidyl Choline Phosphatidyl Ethanolamine Phosphatidyl Sérine

31 PHOSPHATIDYL INOSITOL

32 Phosphatidyl choline Phosphatidyl serine Choline Sérine

33 Phosphatidyl éthanolamine Ethanolamine

Les chaines hydrocarbonées d acides gras déterminent le degrés de stabilité du phospholipide Acide gras saturé: * pas de doubles liaisons: Chaîne hydrocarbonnée rectiligne (droite)

34 Les chaines hydrocarbonées d acides gras déterminent le degrés de stabilité du phospholipide Acide gras saturé: * pas de doubles liaisons: Chaîne hydrocarbonnée rectiligne (droite) (ex: Acide Palmitique). Phospholipide stable Acide gras insaturé: avec doubles liaisons = Chaîne hydrocarbonnée coudée ( en zig zag) (ex: Acide Arachidonique). Phospholipide instable

35 Propriétés physico-chimiques 1 2 Milieu aqueux Autoassemblage & autofermeture sous champs magnétique (ondes radio) RMN Fluidité

36 grâce au caractère amphiphile des phospholipides pôle hydrophile aime l'eau pôle hydrophobe n'aime pas l'eau Phospholipide + eau autoassemblage & autofermeture A la base de la réalisation de membranes artificielles

37 Phospholipide dans la bicouche lipidique membranaire 1

38 2 Mobilité / fluidité Fréquents Très rapides Spontanés Rares Très lents Avec ATP flippase

39 Mouvement des phospholipides dans la bicouche

40 Ces mouvements donnent une grande fluidité à la bicouche lipidique

41 3 Asymétrie de répartition La différence de concentration des phospholipides dans les 2 monocouches détermine une asymétrie biochimique

42 Molécule de cholestérol (25%)

44 Propriété Interactions cholestérol phospholipides Colmatage des phospholipides Région Rigidifié

45 Le % du cholestérol contrôle la fluidité de la membrane Par colmatage des phospholipides

46 GLYCOLIPIDES 18% Partie hydrophile Partie hydrophobe Un ose ou une chaîne d oses Queue d acides gras

47 Variétés de glycolipides

48 Répartition des glycolipides dans la bicouche lipidique détermine une asymétrie biochimique

49 Exemples de glycolipides Galactocerebroside Ganglioside

50 Propriétés des glycolipides Fluidité Par tous les mouvements fréquents et rapides des phospholipides (diffusion et rotation ) Asymétrie de répartition Présents exclusivement dans la monocouche externe Pas de mouvement de bascule

51 Objectif 4 Connaître la (les) fonction(s) des composants moléculaires membranaires

52 Fonctions des phospholipides déterminent la structure de base en bicouche lipidique (commune à toutes les membranes biologiques). constituent une barrière imperméable aux molécules hydrosolubles (voir perméabilité )

53 sont à l origine de la formation de membranes biologiques artificielles = plate forme pour les études moléculaires de la membrane plasmique

54 Fonction du cholestérol

Il faut savoir! Stabilité mécanique de la membrane: augmente avec l importance du % en cholestérol et diminue avec celui des acides gras insaturés.

55 Il faut savoir! Stabilité mécanique de la membrane: augmente avec l importance du % en cholestérol et diminue avec celui des acides gras insaturés. Membrane stable Membrane fluide (instable) - % élevé en cholestérol - % élevé en acides gras insaturés - importance en acides gras saturés - peu de cholestérol et peu d acides gras saturés

56 Fonction du cholestérol Diminue la fluidité Augmente la stabilité mécanique Diminue la perméabilité aux petites molécules

57 Fonction des glycolipides Structurale Antigénique Participe à la formation du glycocalyx Déterminant antigénique des groupes ABO

58 La disposition des oses dans la chaîne glucidique du glycolipide constitue le déterminant antigénique distinctif des groupes sanguins ABO:

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