- 1. La double couche de lipides, une structure commune à toutes les membranes biologiques
- 2. Le modèle de la membrane mosaïque fluide
- 3. Mouvements affectant la membrane cellulaire
- 4. Mouvements de particules et macromolécules
- 5. Quid de la perméabilité sélective ?
- 6. La membrane comme interface dynamique
- 7. Bibliographie
MEMBRANES CELLULAIRES
Mouvements affectant la membrane cellulaire
L’expression « membrane mosaïque fluide » décrit le fait que ses composants, lipides et protéines, peuvent se déplacer dans le plan de la membrane et construire des paysages variables : on observe la formation et la disparition continues d'organisations au sein même de la membrane plasmique. Ces organisations – certaines permanentes comme celle d’une synapse, mais le plus souvent transitoires – sont nécessaires à la réalisation de presque toutes les fonctions d’interface de la membrane plasmatique.
Les mouvements dans le plan de la membrane sont facilement mis en évidence par les expériences dites de capping. Un anticorps marqué par une substance fluorescente se fixe à la surface d’une protéine de la membrane d’un lymphocyte vivant maintenu à basse température pour empêcher tout mouvement. Comme les anticorps possèdent deux sites, le second va se fixer sur une seconde molécule identique à la première, formant ainsi un dimère. Lorsque l’on replace la cellule à 37 °C, on observe au microscope à fluorescence que les anticorps, d’abord répartis sur l’ensemble de la cellule, se déplacent et se rassemblent en un point unique, formant un « cap ». Puis la fluorescence disparaît de la surface ; les anticorps marqués sont internalisés avec le morceau de membrane sur lequel ils se sont agrégés. Le processus dure environ une heure – ce qui signifie que la membrane tout entière se renouvelle dans ce laps de temps. Il nécessite un apport d'énergie et mobilise le feutrage de fibres d'actine adhérant à la face interne de la cellule.
Le déplacement dans le plan de la membrane et l’internalisation constituent les deux caractéristiques de la dynamique des membranes cellulaires.
Dans le plan de la membrane
Les déplacements des composants lipidiques de la membrane débutent avec leur synthèse et sont inséparables du renouvellement permanent de celle-ci. Les phospholipides sont synthétisés sur la face externe du réticulum endoplasmique, puis déplacés vers sa lumière par un mécanisme enzymatique et, de là, migrent, souvent au travers de l’appareil de Golgi, dans des vésicules contenant des éléments de membrane anciens. Ces vésicules fusionnent avec la membrane plasmique. Les glycolipides sont quant à eux synthétisés à l’intérieur de l'appareil de Golgi où leurs chaînes glucidiques maturent. Ils migrent ensuite dans des vésicules détachées du Golgi vers la membrane cellulaire, fusionnent avec cette dernière, ce qui explique pourquoi la partie glucidique se retrouvera exclusivement sur la face externe de la membrane plasmique.
Une fois intégrés dans la membrane et pendant le renouvellement de cette dernière, les phospholipides connaissent plusieurs types de déplacements, qui peuvent être observés, par exemple avec des lipides fluorescents. L'imagerie dynamique microscopique utilisant des anticorps monoclonaux fluorescents construits à façon pour étudier in vivo les mouvements des composants de la membrane renouvelle la description des mouvements internes à la cellule. C’est avec ces outils que l'on peut aborder avec précision l'étude de la construction des membranes biologiques, leur organisation fonctionnelle dynamique, ainsi que les liens qui existent entre la membrane plasmique et le reste de la cellule.
Grâce à ces outils, on observe d’abord une diffusion latérale passive des lipides au sein de chaque feuillet, des phénomènes d’échange de position et de rotation. On observe aussi des changements de position plus importants. Les lipides ne sont pas répartis de manière symétrique entre les deux feuillets. Le feuillet externe est riche en phosphatidylcholine et en sphingomyéline ; le feuillet interne est riche en phosphatidylsérine et en phosphatidyléthanolamine. Cette distribution est importante biologiquement. Par exemple, l’exposition de la phosphatidylsérine[...]
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Écrit par
- Gabriel GACHELIN : chercheur en histoire des sciences, université Paris VII-Denis-Diderot, ancien chef de service à l'Institut Pasteur
Classification
Médias
Première observation microscopique de la structure de l’écorce d’un arbre (1655)
Bettmann/ Getty Images
Types de lipides de la membrane cellulaire
Encyclopædia Universalis France
Visualisation de la membrane cellulaire
Biophoto Associates/ SPL
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