- 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 de particules et macromolécules
Les amibes lancent des pseudopodes et englobent une microgoutte du milieu extracellulaire qui contient des bactéries et fragments divers, leur nourriture : on parle de pinocytose, phénomène non spécifique. En 1886, lors de son séjour au laboratoire de biologie marine de Messine, Elie Metchnikoff observe que des cellules de l'intestin d'une étoile de mer sont capables de fixer des particules, puis de les internaliser : on parle de phagocytose, un phénomène plus précis que le précédent, mais peu spécifique lui aussi. Lorsque, deux ans plus tard, il étend ses observations à l'absorption de bactéries par des cellules immunitaires de vertébrés vaccinés contre une bactérie, Metchnikoff décrit une phagocytose spécifique – elle n’existe que faiblement chez les animaux non vaccinés – d'une bactérie, dont on a montré ensuite qu’elle était due aux anticorps antibactéries qui établissent un pont entre la cellule et la bactérie : ce phénomène constitue l’endocytose spécifique.
Endocytose spécifique
L’endocytose par récepteur spécifique est une situation dans laquelle les mouvements de la membrane cellulaire permettent de faire pénétrer dans la cellule certaines substances du milieu extracellulaire, à la suite de leur interaction avec une protéine réceptrice membranaire. L’endocytose implique en outre la coordination des mouvements de la membrane avec ceux du cytosquelette. À l’inverse, l’exocytose est le phénomène qui permet la sécrétion de molécules ou de particules virales ; elle mobilise également les membranes intracellulaires et plasmatique et le cytosquelette.
Étapes de l’endocytose spécifique par récepteurs membranaires
Encyclopædia Universalis France
Les mécanismes de l'endocytose par récepteur spécifique sont presque les mêmes pour l’entrée dans la cellule d’un virus comme le SARS-Cov-2 que pour la pénétration du cholestérol à partir du sang. On partira de ce dernier exemple car la complexité des phénomènes sous-jacents a été démêlée d'abord par l'étude des différentes formes de l'hypercholestérolémie essentielle d'origine génétique chez l'homme – ce travail valut leur prix Nobel aux Américains M. S. Brown et J. L. Goldstein en 1985. Les particules appelées LDL (pour low density lipoproteins) sont des édifices plurimoléculaires qui assurent le transport du cholestérol dans le sang. Un de leurs composants protéiques, l’apolipoprotéine B, se lie à son récepteur spécifique situé sur la face externe de la cellule. Ce récepteur est une protéine transmembranaire qui s’associe à une protéine de la famille des adaptines sur la face interne de la membrane. Une adaptine fixe elle-même une molécule rigide du cytosquelette, une des clathrines, elles-mêmes édifices de trois protéines. Le complexe ainsi formé (apolipoprotéine-récepteur-adaptine-clathrine ou LDL) diffuse dans le plan de la membrane et se rassemble, révélant des structures spécialisées dans l'endocytose, longtemps énigmatiques à la seule observation en microscopie électronique : les puits recouverts (coated pits). Ces zones apparaissent spontanément plusieurs milliers de fois par minute dans une cellule mobile. La membrane y est déformée localement ; son feuillet interne s’appauvrit en lipides, au contraire du feuillet externe. Des mécanismes flip-flop président à ces modifications. Le bourgeon se referme sur lui-même et est « ligaturé » par une protéine également issue du cytosquelette, la dynamine. L’ensemble constitue alors une structure en forme de cage à maille hexagonale constituée en particulier de clathrine enfermant les LDL, et qui est désormais internalisée sous forme de vésicule d'endocytose qui migre dans le cytoplasme. L’ensemble de ce processus exige une dépense d’énergie, en particulier la consommation de guanosine triphosphate (GTP) et non d’adénosine triphosphate (ATP). Dans les endosomes, la clathrine est détachée[...]
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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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