Structure des membranes

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Les têtes différent leur forme, leur charge (+ ou neutre ou négative) et leur taille. L'organisation dans l'espace va permettre une bonne fonctionnalité de ces protéines membranaires.

La tête est hydrophile et va pouvoir interagir avec le milieu aqueux elle est soit chargé ou non, elle va former des interactions électrostatiques favorables. Il va y avoir des liaisons de type hydrogène avec le milieu aqueux.

Milieu aqueux = milieu extra-cellulaire et cytosol.

Pour les queues des acides gras (hydrophobes) elles sont ni chargées, ni polaires. Elles chassent l'eau, elles ne forment pas d'interactions avec l'eau. C'est pour cela que les phospholipides se mettent en bicouche. Mais elles vont développer des interactions de van der waals entre elles. Ces interactions sont pas permanentes, c'est ce qui va permettre à la bicouche d'être lipide.

Il y d'autant plus d'interactions de van der waals que la chaîne d'acides gras est longue.

Les molécules lipidiques dans un environnement aqueux vont s'organiser en bicouche spontanément.

- Pour les phospholipides en forme de cylindre. On peut mettre le phospholipide qui va occupé le volume d'un cylindre et si on met dans l'eau des molécules de phospholipide choline, spontanément on aura une bicouche lipidique. Cette bicouche lipidique, si on l'imagine en 3D et en perspective : ce sera énergétiquement défavorable car les bords ce sont des acides gras or cela ne peut pas interagir avec l'eau donc spontanément les membranes vont s'organiser pour diminuer les interactions défavorables et pour former un liposome. Si on regarde en coupe un liposome → c'est une bicouche de phospholipides qui va emprisonner de l'eau et tout va baigner dans l'eau. Les liposomes sont utilisés pour emprisonner des molécules hydrophiles, ils vont pouvoir fusionner avec les membranes cellulaires pour libérer les composants actifs dans ces liposomes. Si on observe des liposomes après fixation en microscopie électronique , on a des sacs délimités par une bicouche lipidique et on voit qu'il y a 2 feuillets sombre et 1 feuillet clair.

- Une micelle lipidique est formée grâce à des phospholipides qui ont une forme de cône. (Lisophospholipide =avec 1 seul acide gras) Il a une grosse tête, il est plus volumineux si les acides gras sont saturés. Si on met ces phospholipides dans un environnement aqueux on aura une micelle car on aura l'eau expulsée. En coupe : l'eau est expulsée du centre = micelle.

→ Dans une micelle on pourra solubiliser une molécule hydrophobe alors que dans un liposome on solubilise une molécule hydrophile.

Il est possible de regarder un liposome en électronique à balayage avec cryofracture = congeler rapidement l'échantillon à très basse température et on va ensuite couper(fracturer) au niveau de moindre résistance. Ces niveaux de moindre résistance vont se trouver à l'interface tête hydrophile et l'eau congelée et entre les 2 feuillets de phospholipides.

Quand on regarde ces fractures on aura simplement la forme des liposomes, la structure est lisse car rien ne va empêcher la fracture de se faire.

Si on reprend la bicouche de lipide :

schéma 3 :

Cette bicouche est fluide. Les molécules lipides vont bouger dans la membrane biologique, les lipides ne sont capables que de faire de la diffusion latérale. Dans le plan de la membrane, ils vont bouger. C'est rapide car on aura un mvt constant de ces lipides et on a pu mesurer la vitesse et le nombre de changement de place. Ils sont capables de bouger 10^7 fois par seconde. Ceci est valable pour des membranes artificielles et vivantes.

- Les phospholipides peuvent tourner sur eux-même = rotation, il interagit de façon séquentielle avec les phospholipides qui vont l'entourer.

- Les chaînes hydrocarbonnées ont des mvts de flexions.

- Mouvement de flip-flop : fait de passer d'une bicouche à une autre (1fois par mois). Mais Problème : les phospholipides sont fabriqués du côté feuillet cytosolique de la membrane et donc les phospholipides vont devoir passer dans l'autre feuillet (autre bicouche) et donc la cellule a mis en place des mécanismes spécifiques assurés par des protéines et qui permettent le flip-flop = les flippases, les floppases et les scramblase.