La membrane plasmique

Les molcules qui composent la membrane plasmique

1. Les lipides

Ils sont amphiphiles ou amphipatiques (une partie hydrophobe et une partie hydrophile) (amphi= des deux cots, phile = qui aime)

Leur concentration approche les 5X106 molcules de lipides par m2 de bicouche lipidique

La proportion relative des lipides dans les membranes varie selon lespce considre

(% de la masse membranaire)

Membranes plasmiques

Oligodendrocytes 80%

Erythrocyte 43%

Bactries Gram + 25%

Membranes dorganites intracellulaires

Noyaux 35%

Face interne de la mitochondrie 24%

Rticulum endoplasmique 33%

Les lipides sont en fait des phospholipides composs

- dune extrmit (tte) hydrophile polaire

- dune extrmit(queue) hydrophobe ou apolaire

Les queues hydrophobes sont des chanes acides gras contenant de 14 24 atomes de carbones

Il y a quatre phospholipides majeurs dans les membranes

- phosphatidylcholine

- phosphatidylethanolamine

- phosphatidylsrine

- sphingomyline

Il faut y ajouter les phosphatidylinositides (PIP2)

Concentration faible mais rle essentiel dans la transduction du signal

+ de 50% de la masse des lipides membranaires

choline

phosphate

glycrol

Tte polaire (hydrophile)

Double liaison non sature

Chanes dacides gras

Phosphatidylcholine (lcithine)

Queue apolaire (hydrophobe)

Chanes dacides gras saturs

CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2

CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2 I CH2

Phosphatidyl

NH3 + CH2 CH2

O O=P-O - O

CH2 - CH - CH2 O O

C=O C=O

ethanolamine

NH3 + H-C-COO -

CH2

O O=P-O - O

CH2 - CH - CH2 O O

C=O C=O

srine

CH3 + CH3 -N-CH3 CH2

CH2

O O=P-O - O

CH2 - CH - CH2 O O

C=O C=O

choline

CH3 + CH3 -N-CH3 CH2

CH2

O O=P-O - O

CH2 - CH - CH2 CH NH

CH C=O

Sphingomyline

2. Le cholestrol

Trs forte concentration dans les cellules eucaryotes

Jusqu une molcule de cholestrol par phospholipide

Augmente limpermabilit de la bicouche aux molcules hydrophiles

Rigidifie la membrane plasmique

Les lipides ont une distribution asymtrique dans les feuillets membranaires

PC

PE

PS

SM

Feuillet externe

Feuillet interne

(-) (-)

100%

100%

0%

Erythrocytes humains Hpatocytes de rat

OH

CH3

CH3

CH3 CH I CH2 I CH2 I CH2 I CH

CH3 CH3

Le cholestrol

OH Tte polaire

Noyau strol rigide plan

Queue apolaire

Groupes polaires

Rgions rigidifies Par le cholestrol

Rgion fluide

3.Les glycolipides (en relativement faible quantit)

Ressemblent aux phospholipides (GLP) dans leur composition bien quils soient dpourvus de phosphate

Les GLP simples avec un unique rsidu sucr (glycosyle) dans leur rgion polaire

Les GLP complexes contiennent plusieurs groupements sucrs.

Pas de phosphate

CH3 + CH3 -N-CH3 CH2

CH2

O O=P-O - O

CH2 - CH - CH2 CH NH

CH C=O

Sphingomyline

OH O CH - CH - CH2 CH2 NH CH2 C=O

Gal

Galactocrboside GLP simple

OH O CH - CH - CH2 CH2 NH CH2 C=O

Glc

Gal

GalNac

Ac Sial

Gal

Ganglioside GM1 GLP complexe

Rc de la toxine cholrique

Compositions lipidiques des diffrentes membranes (% du poids total des lipides membranaires)

Cholestrol 17 3 6 0

PDE 7 35 17 70

PDS 4 2 5 trace

PDC 24 39 40 0

GLP 7 trace trace 0

Membrane plasmique Mitochondrie

Rticulum endoplasmique E. coli

Rq: Le cholestrol est important pour la membrane plasmique mais est absent des bactries

Glycolipides uniquement dans les membranes plasmiques des eucaryotes

La bicouche lipidique est un fluide bidimensionnel

En solution aqueuse, les lipides se rassemblent en structures particulire

monocouche

air

eau

micelle

eau

eau

eau

liposome

Les lipides sont mobiles au sein des bicouches

Mouvements locaux (1011/sec)

Coefficient de diffusion latrale: 10-8 cm2.sec_1

Un lipide diffuse sur toute la longueur dune bactrie en 2 minutes

Diffusion latrale

Flip flop

Facteurs affectant la fluidit de la membrane

1. La temprature

Les bactries et les levures ajustent la composition lipidique de leur membrane en fonction de lenvironnement pour maintenir constant une certaine fluidit membranaire

2. La longueur des chaines hydrocarbones

3. Le nombre de doubles liaisons

4. La nature des ttes polaires

5. Le contenu en cholestrol qui rigidifie la bicouche

4. Les protines membranaires

Elles confrent aux membranes leurs fonctions spcifiques

La quantit et la qualit des protines sont trs variable dune cellule lautre

Gaine de myline des oligodendrocytes qui isolent lectriquement les axones contiennent moins de 25% de protines (masse de mb)

Les mitochondries et les chloroplastes qui transduisent lnergie ont un taux lev de protine (75%)

Les protines transmembranaires sont, comme les lipides, amphiphiles

Les rgions hydrophobes interagissent de manire non covalente avec les lipides membranaires.

Les rgions hydrophiles sont exposes lenvironnement aqueux sur les deux faces des membranes.

Le plus souvent les 15-20 AA du domaine transmembranaire sont disposs en hlice

Les protines peuvent avoir un ou plusieurs domaines transmembranaires

Certaines protines ne sont associes qu un seul cot de la membrane

Les protines du cytosol sont lies par des liaisons covalentes avec des acides gras

Les protines externes peuvent tre lies par des liaisons covalentes avec Glycosyl phosphatidyl inositol (ancre GPI)

On parle alors de protines glypies

Dautres protines sont simplement lies par des liaisons non covalentes des protines transmembranaires sur lune ou lautre des faces de la membrane

La grande majorit des protines transmembranaires sont glycosyles (glycoprotines)

Comme pour les glycolipides, les rsidus glycosyls sont ajouts dans la lumire du Rticulum et de lappareil de Golgi

Cest la raison pour laquelle, les rsidus glycosyls sont toujours prsents sur la surface externe de la membrane

Introduit une asymtrie supplmentaire

Le cytoplasme est un environnement extrmement rducteur et qui empche ainsi la formation de liaisons disulfures intra ou inter

protiques entres les cystines

Seule la partie extracellulaire des protines comprend des ponts disulfures

Les dtergents permettent de solubiliser les protines membranaires

Les dtergents sont des molcules amphiphiles qui ont largement contribu lanalyse des membranes cellulaires

Les protines membranaires ne peuvent tre solubilises quen dtruisant la bicouche lipidique

Cest ce que font les dtergents en sinsrant dans la bicouche puis en la dstabilisant

Certains sont des produits naturels comme le desoxycholate de Na+ mais la plupart sont des composs de synthse

Ionique avec tte hydrophile charge (SDS, DOC)

Non ionique avec tte hydrophile non charge (triton)

Protines transmembranaires (intrinsques)

Acides gras

Protines priphriques (extrinsques)

Protines priphriques (extrinsques)

Hlices a

Acides gras

Feuillet externe

Feuillet interne

Ancre GPI

Protines glypies

ethanolamine

mannose mannose mannose

pho

spa

tidylino

sitol

o o

P

P

Structure de lancre GPI

Feuillet externe

protine

SH

SH

Groupements sulfhydryles Cytosol

Environnement rducteur

S S

S S

S S

oligosaccharides

Hlices transmembranaires bicouche

NH2

COOH

Rgion hydrophile

Rgion hydrophobe

Hlices (15 20 aa travers la membrane)

Feuillets

Interactions non-covalentes entre les rgions hydrophobes et les lipides membranaires

Feuillets

Les dtergents ioniques sont de forts dtergents qui dtruisent les liaisons non covalentes et dnaturent les protines cad les

dbobinent puis se lient aux rgions hydrophobes

Les protines dnatures ne sont plus fonctionelles mais peuvent tre analyses par gel de polyacrylamide car elles migrent selon

leur masse molculaire

Les dtergents non ioniques (triton X100) sont des dtergents doux

Ils solubilisent les protines mais sans les dnaturer

Cette solubilisation douce est la premire tape utilise pour la purification des protines membranaires puis ultrieurement leur

analyse fonctionnelle