Les membranes biologiques

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- Le cholestérol

Le cholestérol n’est pas un phospholipide. Il est composé de 4 cycles rigides et d’une queue hydrocarbonée. C’est un composant abondant des membranes cellulaires animales (il est absent chez les procaryotes et est remplacé par le phytostérol chez les plantes).

C’est un régulateur de la fluidité membranaire car il va perturber l’empilement des chaînes hydrocarbonées dans la bicouche. Il va ainsi empêcher la gélification de la membrane en empêchant la cristallisation des chaînes d’AG entre elles.

C’est également un élément très important du métabolisme car il est au carrefour de nombreuses voies métaboliques notamment la synthèse des stéroïdes, de la vitamine D et des sels biliaires.

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Les protéines membranaires

La diversité des membranes cellulaire et la spécificité de leurs fonctions sont essentiellement liées aux protéines qui composent ces membranes.

Séparation des constituants membranaires → propriétés de solubilisation des différents composés :

- Solvants organiques pour solubiliser les lipides

- Solutions salines concentrées pour solubiliser les protéines par rupture des liaisons ioniques

- Détergent pour isoler les protéines intégrées aux membranes

Très grande diversité des protéines membranaires qui s’explique par :

- Diversité des propriétés physicochimiques : par exemple le profil d’hydrophobicité des protéines

- Diversité structurale

- Hélice α transmembranaires

- Feuillets β : tonneau insérés dans la bicouche

- Nombres de sous unités

- Diversité fonctionnelle

- Transporteurs : échange ou transport de molécules ou d’ions

- Récepteurs : transduction des signaux ou reconnaissance et adhérence cellulaire

- Enzymes : transformation de l’énergie ou transduction de signaux

- Fonction de structure : stabilisation de la membrane

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Organisation moléculaire de la membrane plasmique

- Architecture des membranes biologiques

[pic 12]

Après dissolution de la membrane plasmique, on se rend compte que la surface du film monomoléculaire fait le double de la surface de la membrane plasmique originelle → bicouche lipidique.

Modèle du sandwich au beurre : bicouche lipidique encadrée de protéines (démontré au MET). Problème étant que les agents de contrastes marquent plus les têtes polaires des lipides que les protéines et ne prennent donc pas en compte la perméabilité des membranes. Révision du modèle grâce notamment à la cryofracture → bicouche interrompue par des protéines membranaires pour former des pores aqueux. [pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

[pic 18]

Cryofracture → échantillon biologique dans un support en cuivre congelé à -210°C et attachement de ce support à un support mécanique. On va observer des fractures au niveau des zones de moindre résistance c’est-à-dire aux lieux d’interruption de la bicouche lipidique. Application ensuite d’un métal précieux et de carbone pour avoir une réplique observable en MET.

Lorsque l’on compare un lot d’hématie témoins avec un lot traité avec des protéases on remarque qu’il y a moins d’aspérités dans le lot traité → protéines enchâssées dans la membrane plasmique. [pic 19]

Modèle de la mosaïque fluide : iceberg de protéines flottant dans une mer de lipides → interactions des lipides entre eux et lipides/protéines sont généralement non-covalentes.

On distingue 2 grands types de protéines :

- Protéines intrinsèques : protéines isolables uniquement à l’aide de détergents ou de solvants organiques qui vont déstabiliser la structure de la bicouche lipidique

- Protéines transmembranaires : hélice α ou feuillets β

- Protéines ancrées sur le feuillet externe de la bicouche : ancre GPI

- Protéines ancrées sur le feuillet interne

- Protéines extrinsèques : protéines qui vont pouvoir être isolées sans l’aide de détergents ou de solvants organiques. Elles peuvent interagir avec les domaines intra ou extracellulaires des protéines intrinsèques ou directement avec le feuillet sur le versant cytosolique[pic 20]

[pic 21]

Ancrage des protéines intrinsèques : ancre GPI toujours sur le feuillet externe. Elle est composée de :

- Phosphatidyl : encastré dans la membrane

- Glycosaccharide

- Ethanolamine

L’ajout d’une ancre GPI sur la protéine est appelé glypiation. C’est une modification post-traductionnel qui se fait dans la lumière du REG.

Ancrage des protéines extrinsèques :

- Myristoylation : modification co-traductionnelle → ajout d’un acide myristique sur une Glycine N-Terminale par une liaison amide.

- Palmitoylation : modification post-traductionnelle → ajout d’un acide palmitique au niveau d’une Cystéine par une liaison thioester.

- Isoprénylation : modification post-traductionnelle → ajout d’un lipide isoprénoïde au niveau d’une Cystéine par une liaison thioester.

- Farnésyl : insaturé à 15 carbones

- Géranylgéranyl : insaturé à 20 carbones

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Les sucres membranaires

Les sucres sont toujours greffés