Download - B-Structure et dynamique des membranes
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Toute cellule
bornée par une enveloppe
Structure fondamentale acquise au cours de l’évolution
Frontière entre l’extérieur et l’intérieur
Introduction
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[Composition chimique mb]
majoritairement protéines , lipides
Composition chimique hétérogène
varie
Cau p 102
une cellule à l’autre
Régions ou domaines mbmême cellule
CelluleNormale/
cancéreuse
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[Rôle mb cellulaire]
Joue le rôlede barrière
Permet des échanges
Forme compartiments Cell/ eucaryote
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Les membranes cellulaires en tant que barrière
(A) entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule
(B) entre 2 compartiments intracellulaires
Membrane plasmiqueLimitant les cellules
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Certaines fonctions de la membrane plasmique
[mb permet des échanges]
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Des membranes forment les nombreux compartiments différents d’une cellule eucaryote
[Mb plasmique /système endomb]
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
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I- Evolution des concepts
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Modèle de Gorder et Grendel
A- 1926
B- 1943
Modèle Davson et Danielli
Evolution des concepts sur la structure mb
Bicouche lipidique
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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1926 Démonstration organisation lipides en bicouche grâce expérience /globules rouges
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1943 : Modèle Davson et Danielli
Microscopie électronique
- 1 feuillet clair de 3 nm - 2 feuillets sombres de 2,5 nm chacun
Epaisseur totale ≈ 8 nm
Mise en évidence la structure en bicouche phospholipidique
recouverte de protéines
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Protéines mb forment une monocouche étendue sur les deux faces de la double
couche lipidique!
Proposition considéré autrefois comme description exacte
Aujourd’hui, nombreuses protéines directement enchâssées dans
la double couche.
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C- 1972
Modèle mosaïque fluide Sanger et Nicholson
Evolution des concepts sur la structure mb
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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Images microscopie électronique de mb
clivés par cryofracture
Protéines au sein debicouche lipidique
Techniques complémentaires (1)
Marquage chimiquede protéines mb
Nombreuses protéines traversent bicouche
Années 1970, protéines traversent la bicouche.
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Microscopie à fluorescence
Lipides et certaines protéines mb diffusaient
dans mb
Techniques complémentaires (2)
Études spectroscopiquesquantitatives
Diffusion lipideslatérale rapide
basculement lent
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Sanger Nicholson
« Le modèle de mosaïque fluide »
Les protéines transmembranaires flottent dans une mer fluide de lipides.
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Trois aspects de la membrane cellulaire.(A)Photographie en microscopie électronique de mb plasmique d’un globule rouge.(B) et (C) Dessins schématiques de structures bi- et tridimensionnelle d’une mb cellulaire...(Epaisseur ≈ 5nm)
5nm
Réf 1: ALBERTS
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D- 2001
Modélisation actuelle reposant sur un modèle atomique
Evolution des concepts sur la structure mb
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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Modélisation actuelle
Des travaux récents ont révélé:
-la structure tridimensionnelle de plusieurs protéines mb,
- l’existence d’autres lipides et protéines mb,
- Un réseau de protéines cytoplasmiques qui limite la mobilité de plusieurs protéines transmb.
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II- La double couche lipidique
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[Glycérophospholipides]
[Glycolipides]
[Cholestérol]
II-1 Principaux lipides mb
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3 types de molécules lipidiques membranaires
Glycérophospholipides Cholestérol Glycolipides
C1
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
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[Glycérophospholipides]
comportent 3 éléments:
1 squelette à 3 carbones , le glycérol,
2 longues chaines d’acides gras estérifiés ( C1 et C2 du glycérol),
l’acide phosphorique estérifié en C3.
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les plus abondants ≈ 55% des lipides mb,
éléments de base des membranes,
peu variés d’une membrane à l’autre, longueur des acides gras des phospholipides varie de 14 à 24 atomes de carbone.
*Glycérophospholipides
(souvent appelés phospholipides ,mais pas précis)
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Schéma des éléments d’un glycérophopholipideet modèle tridimensionnel d’une phosphatidylcholine
Tête polaire (hydrophile)
Queue apolaire(hydrophobe)
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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Les cellules peuvent synthétiser > 100 glycérophospholipides
qui différent
leurs (AG) (tableau1)En général:
(AG) en C1 :saturés ou monosaturés (AG) en C2:polyinsaturés
5 principaux alcools estérifiant phosphate
Donnent le nom/ plutôt que (AG)
Ou
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Tableau-11-
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groupements alcooliques
noms aux glycérophospholipides
-Acide Phosphatidique [ AP] (sans) -Phosphatidyl Glycérol [PG] (glycérol)-Phosphatidyl Sérine [PS] (sérine) -Phosphatidyl Inositol [PI] (Inositol)
[Les têtes polaires]
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Têtes polaires Glycérophospholipides
présentent des charges électriques(tous charge (-) du phosphate)PC et PE neutres/PS,PA,PI (-)
Groupements de réactivitédifférentes
Propriétés distinctes
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Schéma linéaire et modèles tridimensionnels des fonctions alcool des têtes polaires
[PE]
[PI]
[PS] [PG]
[PC]
Alcools
neutreneutre
négatif
Négatif1 à 4 PO3-négatif
négatif
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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Des enzymes sur REL peuvent convertir toutes les têtes polaires et échanger leur
acides gras
Ex: [PE] 3 méthylations [PC]Enzyme: remplace sérine/ éthanolamineEnzyme: échange d’AG après synthèse
Phospholipides mb mineurs ne sont que des variants
[Têtes polaires]
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Double liaison
Acides gras saturé Acide gras
insaturéAcides gras
Chaque double liaison courbure stable chaine hydrocarbonée
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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La plupart des lipides des mb biologiques contenant les glucides
Sphingolipides nommés à partir de la sphingosine
[Sphingolipides]
![Page 35: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/35.jpg)
Ose(A)Sphingosine: analogue structural des mono
glycérides avec glycérol et une seule chaine d’acides gras.
(B) Différents éléments d’un glycosphingolipide.
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
![Page 36: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/36.jpg)
Deux propriétés variablesdifférencient les sphingolipides
L’acide gras rattaché au C2
par liaison amide
Le type de de tête polaire qui
estérifie OH du C1
![Page 37: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/37.jpg)
[Glycosphingolipides]
Têtes polaires 1 ou plusieurs oses
Neutres ou chargés (-)
Absence de phosphate
Certaines têtes polaires glucidiques
Récepteurs à des virus /ou bactéries
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Glycérophospholipides Sphingolipides
Propriétés physicochimiques comparables
(Retrouvées ensemble / Nombreuses mb biologiques)
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[Cholestérol]
Les Stérols(3° classe majeure de lipides mb)
Chez les animaux
Cholestérolprincipal stérol
Plantes , euc infBactéries
D’autres stérols
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No
Le cholestérol
Schéma linéaire
Disposition dans bicouche lipidique
Modèle tridimensionnel
hydroxyle orienté vers surface(dans 2 couches/ sens opposés)
Noyau Stérol rigide
Queue non polaire
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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[Organisation spontanée]
[Fluidité]
[Asymétrie]
II-2 Structure physique bicouche lipidique
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[Organisation spontanée]
La double couche lipidique
composant structural fondamental de toutes mb cellulaires
amphiphiles
Chaines hydrocarbonées à l’intérieurTêtes polaires tournés vers l’extérieur
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Modèle atomique d’une bicouche hydratée de Phosphatidylcholine par simulation sur ordinateur
(A) Modèle tridimensionnel représentant tous les atomes dans la simulation(B)Molécules d’eau (rouge)(C)Régions polaires de la PC de l’O2 du carbonyle à l’azote de la choline (bleu)(D)Chaines hydrocarbonées seulement. (jaune)
H2O
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
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Le modèle atomique
Fait ressortir ,désordre dans agencement molécules lipidiques
Orientation des têtes polaires variable et certaines dépassent vers le milieu aqueux
La surface de la bicouche est rugueuse
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Chaines hydrocarbonées (près de 25 °/° liaisons cis)
forment un coude
Très irrégulières
Densité la plus faible au centre de la bicouche.
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lipides mb hydrophobes /hydrophiles
S’assemblent spontanémenten double couche/eau
Compartiments fermés qui se ressoudent s’ils sont coupés
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Les doubles couches lipidiques
Structures thermodynamiquement stables
Aucune énergie nécessaire pour maintenir l’arrangement de la double couche
Organisation spontanée
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La mb plasmique n’est pasune structure figée
Ses constituants se déplacent plus ou moins librement
A la base du modèle« Mosaïque fluide »(singer et Nicholson)
[Fluidité]
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La double couche lipidique est un fluide bidimentionnel
double couche synthétique dans H2O
Liposomes(25 à 1 mm/diam)
Bicouche lipidique
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Liposomes. (A) micrographie de phospholipides vues au microscope électronique montrant la structure en double de la mb.(B) Liposome vue en coupe. Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
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[Température][Température]
de la T°
ralentit l’agitation moléculaire
permet aux lipides d’interagir plus efficacement (van der waals) :
Fluidité diminue
Peut aller jusqu’à une gélification
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[Température][Température]
À basse T°À basse T°
Bicouche à l’état Bicouche à l’état gel gel bien ordonné bien ordonné
RéchauffementRéchauffement
Bicouche à l’état Bicouche à l’état fluidefluide désordonné désordonné
Fluidité est nécessaire au déplacement et à l’activité de nombreuses protéines mb.
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[AGI][AGI]
Maintient écartement entre moléculesMaintient écartement entre moléculeset gène établissement liaisons faibles et gène établissement liaisons faibles
fluidité mbfluidité mbT° T° de de transitiontransition
de phase plus de phase plus bassebasse
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AGIfacilitent fluidité
AGSrigidifientbicouche
Ex: Bactéries cultivées à basse T°
Synthèse de plus AGI
maintien même d° fluidité
et
[AGI]/[AGS]
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[Cholestérol][Cholestérol]
Son effet dépend indirectement de T°Son effet dépend indirectement de T°
T° habituellesT° habituelles
rigidifie mb gênant rigidifie mb gênant diffusion latérale diffusion latérale
protéines et lipides protéines et lipides
A basse T°
gêne formation d’interactions de Van
der waals entre lipides
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[Cholestérol][Cholestérol]
diminuediminue fluidité mb fluidité mb
en limitant la en limitant la mobilité [AGI]mobilité [AGI]
augmente augmente fluidité mbfluidité mb
en rampant en rampant l’ordonnance [AGS]l’ordonnance [AGS]
Effet global: fluidisant
Maintenir constante la fluiditéen dépit des modifications en composition AG et variations de T°
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Le rôle du cholestérol dans les membranes cellulaires
(A) Structure du cholestérol
(B) Comment il s’adapte entre les molécules de phospholipides
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
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Le cholestérol est distribué presque également dans les 2 couches
Cholestérol
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
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Réf 1: ALBERTS (B)
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Double liaisons Cholestérol
Contribuent à la fluidité en diminuant capacité de
compression des acides gras
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Fluidité double couche lipidique dépend de sa composition
Cellules adaptent fluidité de leurs membranes
en modifiant leur composition lipidique.
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Mouvements des lipides
L’environnement aqueux intérieur/extérieur cell
EmpêcheLipides mb de quitter
double couche
Mais les moléculespeuvent de déplacer/
échanger de place
![Page 64: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/64.jpg)
Mouvements des lipides
Les molécules lipidiques diffusent latéralement dans la bicouche ( vitesse 1µm /s )
La diffusion transversale des lipides chargés est faible
Les bicouches mb résistent à l’étirement et à la compression , mais sont très flexibles en raison des modifications rapides de l’arrangement des lipides.
![Page 65: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/65.jpg)
La surface mb est invariable
Réduction du volume cell
replis dans la mb
Augmentation du volume cell
distension sphériquejusqu’à
l’ éclatement
![Page 66: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/66.jpg)
Déplacement des lipides
latéral (fréquent) / même hémi membrane
≈millisecondes
Transversal (rare) /entre hémi membranes
≈10-5
secondes
RotationSur place(fréquente)
≈ picoseconde
s
![Page 67: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/67.jpg)
PC , neutre peut être transloquéGlycérophospholipides chargés lus lents
![Page 68: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/68.jpg)
Diffusion latérale (mb artificielle)Vitesse 1µm/S
Un lipide peut parcourir par diffusion latérale tte
circonférence mb d’une bactérie
en quelques secondes(≈2µm )
![Page 69: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/69.jpg)
Les mb biologiques sont constituées d’un mélange de:
-phosphoglycérides -Sphingolipides -cholestérol
La composition lipidique varie d’un type de mb à l’autre
Les lipides sont généralement répartis de façon asymétrique
[Asymétrie de la couche lipidique]
![Page 70: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/70.jpg)
![Page 71: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/71.jpg)
[Asymétrie lipidique]
Glycosphingolipides /extérieur
plupart phosphatidylsérines PS/intérieur
Asymétrie lipidique constituée au cours de biosynthèse mb
Persiste en raison de faible fréquence diffusion transversale
![Page 72: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/72.jpg)
Distribution asymétrique des phospholipides et glycolipides dans une double couche lipidique de mb plasmique.5 types de molécules de phospholipides présentés couleurs différentesglycolipides, dans monocouche externe
GlycolipidesPhosphatidylcholine
Sphingomyéline
Phophatidylinositol Phophatidylsérine Phophatidyléthanolamine
![Page 73: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/73.jpg)
Rôle des flippases dans la synthèse de la double couche lipidique.Bien que les molécules de phospholipides nouvellement synthétiséessoient toutes ajoutés d’un coté de la double couche , les flippases transfèrent certaines d’entre elles dans la monocouche opposée, de sorte que la double couche s’agrandit dans son ensemble.
Nouveau phospholipide synthétisé
Couche lipidique
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 74: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/74.jpg)
Mb plasmique comporte des microdomaines lipidiques
(Radeaux )
Riches Cholestérol/Sphingolipides
Non désorganisés par détergents(≠ reste de bicouche)
Siège de potocytose (endocytose)
![Page 75: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/75.jpg)
Schéma de la composition lipidique d’une mb plasmique montrant l’hétérogénéité de la répartition asymétrique des lipides dans les deux moitiés de la bicouche.SG: glycosphingolipide; PC: phosphatidylcholine; PE: phosphatidyl- éthanolamine; PS: phosphatidylsérine; SM : Sphingomyéline
Radeau: Sphingolipides et cholestérol
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
![Page 76: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/76.jpg)
Lipides des radeaux Ilots SM +cholestérol
(≈ 50 nm diam)Phase ordonnée
Resserrement chaines d’acides
gras saturé
Interactions entre têtes polaires
(Feuillet interne du radeau mal caractérisé!)
![Page 77: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/77.jpg)
Ces radeaux contiennent protéines
Transmembranaires
ancrés par GPI sur face externe
ancrés par AG(Src tyrosine kinase)
sur face interne
Lipides et protéines du radeau diffusent ensemble latéralement sur surface mb.
![Page 78: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/78.jpg)
III – les protéines membranaires
![Page 79: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/79.jpg)
III-1 [Généralités]
Protéines mb extrêmement variées
- d’une cell à l’autre
- d’une mb à l’autre
Eléments essentiels
diversité/spécificité mb
![Page 80: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/80.jpg)
Classe fonctionnelle fonction spécifique
•Transporteurs (pompe Na+)•Protéines de liaison(intégrines)
Lient des filaments d’actine intracell à des protéines de la MEC
•Récepteurs ( Facteur croissance)
•Enzymes(adénylate cyclase)
Se lie extra cell et génère signaux intracell /croissance et division
Catalyse production AMP cyclique intracell /siganux extr-cell.
Ex: protéines mb plasmique, et leurs fonctions
Fait activement sortir Na+ et entrer K+
![Page 81: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/81.jpg)
Certaines fonctions des protéines de la mb plasmique
Transporteurs Protéines de liaison Récepteurs Enzymes
Les protéines mb sont responsables de la plupart des fonctions d’une mb.
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 82: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/82.jpg)
Toutes les protéines
orientation propre dans la mb
Conséquence de la façon dont une protéine est synthétisée
![Page 83: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/83.jpg)
Position protéines dépend
possibilités interactions
avec les lipides
2 catégories en fonction outils d’isolement
Périphériques/ intrinsèques
![Page 84: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/84.jpg)
Prot. périphériques
extraction de la mb
Simple modificationde force ionique
(Ex: Spectrine, ankyrine)
Prot. Intrinsèques
extraction de la mb
Plus difficileDétergents
(Triton X-100,SDS)
déstabiliser assemblages
hydrophobes
![Page 85: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/85.jpg)
Solubilisation des protéines mb dans un détergent doux (comme le triton X-100)
Protéine membranaire dans La double couche lipidique
Réf 1: ALBERTS (B)
![Page 86: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/86.jpg)
III-2 [Protéines transmembranaires]
Traversent la bicouche lipidique
Les groupements hydrophobes (transmb) interagissent/ chaines hydrocarbonées
différents modes d’associations avec bicouche lipidique
![Page 87: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/87.jpg)
Protéines intrinsèques interagissentavec partie hydrophobe
couche lipidique
zone hydrophobe de la protéine
ancrage à base lipidique
![Page 88: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/88.jpg)
Zone hydrophobe de la protéine
plusieurs formes
helice α(20 aa hydrophobes)
- Unique (glycophorine) - Répétée (5 hélices)
(acethylcholine)
feuillets β
Plurs formant pore aqueux
(Porine mito/bactérie)
![Page 89: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/89.jpg)
Segment d’une hélice α traversant une double couche lipidique
Environ 20 aa pour traverser de cette façon une mb.
Parties hydrophiles du squelettepolypeptidique forme liaisons Hles unes avec les autres à l’intérieur de l’hélice
(entrent an contact avec queues hydrocarbonés)
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 90: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/90.jpg)
Formation d’un pore hydrophileEx: 5 hélicesα transmb formant un canal rempli d’eau à travers bicouche lipidique
Chaines latérales hydrophobesd’aa en contact avec queues hydrophobes
Chaines latérales hydrophiles forment Pore rempli d’eau
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 91: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/91.jpg)
Structure tridimensionnelle d’une porine de la mb externe d’une bactérie(Rodobacter capsulatus) déterminé par cristallographie aux rayons X . La protéine comprend 16 feuillets β qui forment un canal transmb rempli d’eau.Bien qu’elles ne soient pas montrées , 3 porines s’associent pour former un trimère qui possède 3 canaux séparés
2 nmN
Large canaux
Moins souple
Limite de courbure du feuillet β /α
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 92: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/92.jpg)
Structures des principaux types de protéines transmembranaires
(Vue sur le plan de la bicouche lipidique)
Glycophorine Bactériorhodopsine Porine
Vue supérieure
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
![Page 93: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/93.jpg)
différents modes d’associations avec bicouche lipidique
(A) Protéine des hématies humaines, 1 seule hélice transmb, domaines extraC et cytoplasmique s’associent en homodiméres .
(B) Pompe à protons ,7 hélices transmb
(C) Porine (bactéries,mito)Canal protéique non sélectif de mb externe , 3 sous unités
![Page 94: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/94.jpg)
III-3 [Protéines mb périphériques]
6 modes de fixation à la surface mb:
- insertion dans bicouche lipidique (A,B,C) (3 types de chaines lipidiques différentes)
- liaisons électrostatiques (D) - insertion partielle (E)
- liaison directe ou indirecte aux protéines transmb (F)
![Page 95: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/95.jpg)
Six modalités d’association protéines mb à la bicouche
Lipidique (A-D)
Anc
rés
par
inse
rtio
nIn
tera
ctio
ns é
lect
rost
atiq
ues
Protéine isoprénylée
Protéine myristoysée
Protéine à ancre (GPI)
![Page 96: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/96.jpg)
Six modalités d’association protéines mb à la bicouche
Lipidique (E-F)
Inse
rtio
n pa
rtie
lle
Caténine associée protéine transmb
Liaison aux protéines transmb
Hélices alpha hydrophobes pénètrent dans couche lipidique
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
![Page 97: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/97.jpg)
[Insertion dans la bicouche lipidique](A,B C)
Protéines isoprénylées (A)
Queue isoprénique de 15 C ajouté après
la traduction / cystéine de chaine farnésyle
Protéine Ras participe à la signalisation des FC
FC : facteurs de croissance
![Page 98: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/98.jpg)
Protéines myristoylées (B)
Myristate : AGS 14 atomes accroche
tyrosine kinase Src ,autres protéines signalisation
Liaison à amine glycine N terminale
Liaison si faible que autres interactions
électrostatiques nécessaires
![Page 99: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/99.jpg)
Protéines à ancre (GPI)( C )
Oligoside lié à glycérophospholipide
ancre nombreuses protéines de surface externe
Liaison covalente C-ter protéines/oligosideEt
Les 2 chaines (PI) assurent l’ancrage
(GPI): GlycosylPhosphatidtlInositol
![Page 100: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/100.jpg)
[Interactions électrostatiques](D)
Plusieurs protéines cytoplasmiques solubles se lient aux têtes polaires des lipides mb;
Ex: les annexines ,la myosine I se lient étroitement à PS,
Le spectre de ces interactions électrostatiques reste à déterminer!
![Page 101: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/101.jpg)
[Insertion partielle](E)
On pensait qu’une protéine périphérique: - soit traversait totalement la mb - soit s’associait à la surface
Certaines protéines : insertion partielleEx: mellitine (venin d’abeille)
PGH2 synthétase s’ancre par hélices α hydrophobes qui pénètrent dans la couche lipidique.
![Page 102: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/102.jpg)
[Liaison aux protéines transmb](F)
Nombreuses protéines périphériques se lient
Domaines cytoplasmiques des protéines transmb
Interactions entre protéinesAffinité élevée
![Page 103: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/103.jpg)
Interactions protéine- protéine
ancrent le cytosquelette aux protéines transmb d’adhésion
guident l’assemblage des vésicules au cours de l’endocytose
permettent de transmettre des informations à travers la membrane
induisent des interactions avec protéines cytoplasmiques de transduction des signaux
![Page 104: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/104.jpg)
III-4 [Comportement dynamique]
Suivi du comportement dynamique des protéines
1° technique: Protéines marquées avec fluorochrome
La majorité des protéines mb diffuse librement , mais un contingent important
reste immobile
![Page 105: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/105.jpg)
2°-Technique:
Protéines mb marquées / anticorps ou lectines portant particules d’or ou billes
Microscope optique à contraste élevé
déplacement d’une particule attaché à une protéine mb suivi
![Page 106: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/106.jpg)
3°-Technique:
Variante 2°,au lieu d’observer déplacements spontanées
Isolement d’une particule champs optique (laser infrarouge)
Large spectre de comportements dynamiques des protéines mb
![Page 107: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/107.jpg)
Large spectre de comportements dynamiques des protéines
Groupes d’obstacles
Mouvements s directionnels
Association directe /indirecte
Diffusion libre
Réf 14.. POLLARD (T.-D)
![Page 108: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/108.jpg)
[Mobilité latérale des protéines mb]
Mb fluide bidimensionnel
Beaucoup de ses protéines ,comme ses lipides
Déplacement dans plan de double couche lipidique
(rotation sur place observée )
![Page 109: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/109.jpg)
Expérience prouvant le mélange des protéines mb plasmique dans les cellules hybrides souris -humain
Mouvements de protéines mb
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 110: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/110.jpg)
Cellules de souris
Protéine mb
Anticorpsmb sourismarqué
Temps=0min
Vue latérale Vue latérale
Temps=40min
FluorescéineRhodamine
Expérience démontrant le mélange des protéines de la mn plasmique
Réf 1: ALBERTS (B)
![Page 111: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/111.jpg)
Mesure de la vitesse de diffusion latérale d’une protéine de la mb plasmique. une protéine spécifique est marquée à la surface cellulaire par un anticorps fluorescent monovalent qui ne se fixe qu’a cette protéine une fois les anticorps décolorés dans une petite zone par laser, l’intensité de fluorescence se rétablit au fur et à mesure que mol décolorées quittent la zone irradiée et mol non décolorées diffusent dans zone irradiée.
Plus le coefficient de diffusion de la protéine mb est grand ,plus le rétablissement est rapide.
Vue latérale Vue du dessus
Réf 1: ALBERTS (B)
![Page 112: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/112.jpg)
L’image mb semblable Mer de lipides
ou protéines flottent librement
Trop simple!
cellules peuvent limiter/interdir mouvement des protéines mb
Créer des domaines mb
![Page 113: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/113.jpg)
Mobilité latérale des protéines mb plasmique peut être limitée ou interdite
Mécanismes associés
Ancrage au cytosquelette
Interaction MEC
Interaction /Protéines 2 Cell voisines
Barrières de diffusion
![Page 114: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/114.jpg)
(A)
(D)(C)
(B)
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 115: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/115.jpg)
Cortex cellulaire des globules rouges humains Spectrine avec actine forment un réseau lié à la mb plasmique par protéines de liaison liées à des protéines transmb(marron et vert)
Ancrage au cytosquelette(A)
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 116: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/116.jpg)
(B)
Protéines attachées à la MEC
![Page 117: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/117.jpg)
(C)
Protéines attachés aux protéines d’une autre cellule
![Page 118: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/118.jpg)
(D)
Jonction étanche
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 119: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/119.jpg)
IV- LE GLYCOCALIX
![Page 120: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/120.jpg)
La surface cellulaire est recouverte d’hydrates de carbone
Forment un manteau glucidiquesur côté non cytosolique
appelé Glycocalix
IV-1 [Composition]
![Page 121: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/121.jpg)
Schéma simplifié d’un glycocalix d’une cellules eucaryote(Coté non cytosolique)
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 122: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/122.jpg)
Beaucoup de lipides couche externe mb plasmique liés de manière
covalente à des glucides
Même chose vrai pour la plupart protéines mb plasmique
Grande majorité
Chaines glucidiques courtes (≤ 15)
Oligosaccharides Glycoprotéines
D’autres protéines
longues chaines polysaccharidiques
Protéoglycanes
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IV-2 [Rôle du glycocalyx]
Les de carbones de la surface cellulaire
Protéger la cellule
Lubrifier la cellule
Rôle dans reconnaissance
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Glycocalix
protège la surface cellulaire
Lésions mécaniques
Lésions chimiques
[Rôle protecteur]
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Glycocalix
lubrifie la surface cellulaire
La rend plus visqueuse
[Rôle lubrifiant]
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Oligosaccharides /polysaccharidesdu glycocalix
absorbent H2O
Viscosité aide cellules mobiles(Ex : cell sanguines)
- Se faufiler - ne pas coller entre
elles/ou avec paroi.
![Page 127: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/127.jpg)
[Rôle dans la reconnaissance]
Certaines protéines (lectines)
spécialisées reconnaissance de chaines latérales particulières
d’oligosaccharides , se lient à elles
Les glucides sont impliqués dans la reconnaissance de cellule à cellule.
![Page 128: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/128.jpg)
Les chaines latérales oligosaccharidiquesglycoprotéines / glycolipides
bien que courtes ,sont très diverses
Les glucides peuvent être unis formant souvent chaines branchéesEx: 3 résidus glucidiques
Des centaines de trisaccharides ≠
![Page 129: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/129.jpg)
Dans un organismes multicellulairesGlycocalix
Sorte de vêtement distinctifCaractéristique de cellu spécialisées
dans une fonction particulière
Reconnues par d’autres cellu avec qui elles vont interagir
Ex: réponses inflammatoires
![Page 130: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/130.jpg)
La reconnaissance d’hydrates de carbone à la surface des neutrophiles est la 1° étape de leur migration du sang vers les sites d’infection, ce processus de reconnaissance entraine l’adhérence des neutrophilesaux vaisseaux sanguins , puis leur migration vers tissus infectés.
Réf 2.. ALBERTS.L’essentiel.
![Page 131: B-Structure et dynamique des membranes](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042823/568bd8e51a28ab2034a50aa4/html5/thumbnails/131.jpg)
Conclusion
Le modèle mosaïque fluide de la mb:
-Structure dynamique
- caractéristiques structurales
Base idéale pour les relations structure-fonction membranaires.