Les membranes biologiques Membrane plasmique et membranes internes ( endomembranes )

1. Les membranes biologiques Membrane plasmique et membranes internes (endomembranes)

2. Domaines Exemple: cellule épithéliale domaine apical, domaine basolatéral Microdomaines Radeaux lipidiques (riches en stérols et sphingolipides)

3. Synthèse membranes biogènes (ex: cf cours réticulum endoplasmique) Réparation

4. Fonction à l’échelle d’une cellule des membranes biologiques -Echanges -Métabolisme (cf cours mitochondrie) -Réception de signaux/transduction du signal -ancrage de structures cellulaires (ex: cytosquelette) -Division cellulaire - structuration du noyau et de la chromatine (cf cours) -Mort cellulaire programmée

5. Fonction à l’échelle d’un organisme vertébré -interactions cellule/cellule et cellule/matrice organisation en tissus et organes interactions dynamiques: au cours du développement, fonctionnement du système immunitaire -membrane plasmique et réception de signaux communication au cours du développement et fonctionnement du système immunitaire communication hormonale communication nerveuse: synapse chimique -membrane plasmique et excitabilité communication nerveuse (potentiel d’action) cellules musculaires

6. -Echanges sans protéine avec protéine transporteurs, canaux, pompes cas des translocations (RE, mitochondrie, chloroplaste) échanges nucléocytoplasmiques endocytose/exocytose

7. Echanges Des contraintes imposées par la nature des membranes biologiques Échanges sans protéine Échanges sans et avec protéine Échanges avec protéine

8. Echanges Les membranes biologiques constituent des barrières sélectives Importance de l’équipement en protéines membranaires

9. Echanges

10. Echanges La spontanéité de l’échange dépend du gradient électrochimique 1 2 DG<0 Potentiel électrochimique 1 > potentiel électrochimique 2

11. Echanges Passifs selon le gradient électrochimique Actifs contre le gradient électrochimique

12. Echanges Passifs diffusion simple diffusion au travers d’un canal transport facilité

13. Echanges Passifs Échanges sans protéine diffusion simple Échanges sans et avec protéine Échanges avec protéine diffusion au travers d’un canal transport facilité

14. Echanges Passifs diffusion simple Bicouche lipidique dont la surface offerte à la diffusion est S (cm2) Flux C2 C1 Dx (cm) ou e pour épaisseur Substance C en solution

15. Echanges Passifs diffusion simple Coefficient de diffusion (cm2/sec) qui dépend: de la solubilité de la molécule, de la température…. Gradient de concentration (moles/cm3) Coefficient de perméabilitéP (cm/sec) (moles/sec) Flux =-D xSxDc/Dx= -S x D/Dx x Dc Indique que le flux est dirigé vers le compartiment où la concentration est la plus faible Epaisseur de la membrane (cm) Surface offerte à la diffusion (cm2)

16. Flux (moles/sec) Dc (moles/cm3) Gradient de concentration La loi de Fickindiqueque le flux à travers la membrane lipidiqueestdirectementproportionnel au gradient de concentration

17. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal La membrane plasmique est imperméable aux ions Ilspeuventtraverser la membrane en utilisant des protéinescanauxquel’onappelle des canauxioniques Ilssonttrèssélectifs et ne permettent le passage que d’un seul type d’ion: Na+, K+, Cl-, Ca2+ On parlealors de canauxsodiques,potassiques,calciques, … Cesont des systèmesd’échangestrèsefficaces: 106 à 108 ions traversentle canal chaqueseconde

18. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal Les canauxioniquespeuventexistersousdifférentsétats: ouvert, ferméactivable, fermé non activable État fermé État ouvert

19. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal Une modification du potentieltransmembranaire Canaux voltage- ou potentiel-dépendants La fixation d’un ligand Canaux dépendants d’un ligand Une tension mécanique exercée sur la membrane Canaux mécano-sensoriels

20. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal Comment l’eau traverse-t’elle la membrane plasmique? Les membranes artificiellesdépourvues de protéinessontperméables à l’eau L’agitationmoléculairedéforme sans cesse les chaînesaliphatiques des acidesgras et rompt les interactions hydrophobes Les moléculesd’eau de petite taille et sans charge électriquenettepeuvent se frayer un chemin entre elles Les membranes possèdent également des canaux hydriques constitués de protéines appartenant à la famille des aquaporines Cesprotéinestransmembranairessont des sites privilégiés pour la diffusion des moléculesd’eau à travers la membrane

21. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal Aquaporine (protéine canal transmembranaire) eau eau exterieur interieur Diffusion à travers des canauxhydriques Diffusion à travers Les lipides

22. Echanges Passifs diffusion au travers d’un canal Aquaporine 1

23. Echanges Passifs transport facilité

24. Echanges Passifs transport facilité GLUT 1 extracellulaire intracellulaire

25. Echanges Passifs transport facilité

26. Echanges Passifs transport facilité

27. The family of glucose transporters (GLUTs 1–5)

28. Echanges Passifs transport facilité GLUT 1

29. Echanges Passifs transport facilité SGLT1 Il suffit qu’une seule des deux molécules suivent son gradient électrochimique Ici, c’est le sodium

30. Echangeur Na+/Ca 2+ des cellules cardiaques (antiport) Echanges Passifs transport facilité 3Na+ 3Na+ Ca++ Ca++ Membrane plasmique Symport H+/lactose des bactéries H+ H+ Lactose Lactose Membrane plasmique bactérienne

31. Echanges actifs Pompes à -Protons -Sodium -Potassium -calcium Ions et différentes petites molécules Pompes à protons

32. Echanges actifs

33. Echanges actifs

34. Echanges Notion de transport actif secondaire

35. Echanges

36. Concentrations ioniques moyennes à l’intérieur et à l’extérieur d’une cellule de mammifère « moyenne » - + -70mV 0mV - + En mM Cations Na+ 10 K+ 140 Mg++ 05 Ca++ 0,6 Cations Na+ 145 K+ 5 Mg++ 1-2 Ca++ 1-2 Anions HCO3- 12 Cl- 5-15 Anions HCO3- 30 Cl- 115 + 0mV - Membrane plasmique