Composition Architecture moléculaire

1. Lipides 2. Protéines 3. Glucides En Cytologie, une membrane biologie est un assemblage mol é culaire, qui s é pare la cellule ou une structure sub-cellulaire de son environnement externe. Les biomembranes (membrane plasmique ou autre) sont constituées de:

Les lipides 1. Les phosphoglycérides 2. Les sphingolipides 3. Les stérols Les lipides forment l’armature de la membrane et ils sont amphiphiles, on distingue:

1/ les phosphoglycérides 1. un glycérol 2. deux acides gras 3. un groupement phosphate 4. un groupe supplémentaire Les phosphoglycérides ou glycérophospholipides ont tous en commun un squelette glycérol, se sont des esters de glycérol. Ils sont constitués de:

 En absence de groupe supplémentaire, la molécule résultante est appelée acide phosphatidique et donc un phosphoglycéride se forme par fixation d’un groupe supplémentaire (un alcool) sur l’acide phosphatidique 1/ les phosphoglycérides acide phosphatidique  Selon le type du groupe supplémentaire (alcool), on distingue différentes classes de phosphoglycérides: - les phosphatidylsérines - les phosphatidyléthanolamines - les phosphatidylcholines - les phosphatidylinositols - les phosphatidylglycérols

1/ les phosphoglycérides

Chaines aliphatiques hydrophobes des deux acides gras (un acide gras est saturé, l’autre acides gras est insaturé, soit mono-insaturé ou polyinsaturé)

 Ce phospholipide comporte quatre chaînes hydrophobes (donc 4 queues)  Possède une structure stable, c’est un diphosphatidylglycérolglycérol (ou glycérol biphosphatidyle ).  C’est un phospholipide, qui caractérise la membrane mitochondriale interne (18% environ)

4 chaines aliphatiques hydrophobes, formant 4 queues Cette molécule est importante pour le fonctionnement des protéines du métabolisme énergétique

2/ les sphingolipides Ce sont des lipides complexes, qui ont tous en commun de la sphingosine (la sphingénine) Les sphingolipides sont constitués de: 1. une sphingosine 2. Un seul acide gras 3. un groupe supplémentaire

 sphingosine  un acide gras  un groupe supplémentaire céramide  phosphorylcholine sphingomyéline  hydrate de carbone glycolipide  sucre simple  oligosaccharide cérébroside ganglioside 2/ les sphingolipides: différentes classes Selon le groupe supplémentaire, on distingue: les sphingomyèlines, les cérébrosies et les gangliosides

2/ les sphingolipides: différentes classes

3/ les stérols Un stérol est un lipide possédant un noyau de stérane dont le carbone 3 porte un groupement hydroxyle. Le stérane (perhydrocyclopentanophénanthrène) est un alcane quadricyclique, constitué de trois cycles à 6 atomes de carbone, notés A, B et C et d'un cycle à 5 atomes de carbone, noté D.

3/ les stérols Le cholestérol est le principal stérol des vertébrés. L’ergostérol est le stérol des champignons. Les plantes possèdent une composition complexe en stérols: Stigmastérol, Sitostérol, 24-éthyl stérols sont les majors stérols des plantes. Les hopanoïdes tels que le bactériohopanetetrol sont les substituant des stérols chez les bactéries primitives (Archéobacteria, Cyanobactéries,…).

 Cholestérol Structure chimique Modèle moléculaire

1. les protéines intégrales (transmembranaires) 2. les protéines périphériques 3. les protéines ancrées aux lipides Les protéines Si les lipides sont en grande partie responsable de la structure de la membrane, les protéines membranaires assurent la plus grande partie des fonctions spécialisées de la membrane. On distingue:

Les protéines transmembranaires ou intégrales sont amphiphiles et traversent la couche bi-moléculaire de lipides, elles adoptent une structure secondaire en hélice alpha ou en feuillet bêta. Structure plissée Structure en hélice α

Les protéines périphériques et à ancrage lipidique ne traversent pas la membrane lipidique et sont situées à la périphérie des membranes. Les protéines périphériques sont reliées à la surface membranaire (interne et externe) par des liaisons non covalentes. Les protéines à ancrage lipidique sont fixées à la surface de la membrane par des liaisons covalentes, du coté cytosolique par un acide gras ou un groupement prényle et du coté extracellulaire, elles sont fixées au phosphatidylinositol via un oligosaccharide.

 Associés aux protéines et aux lipides  Forment des chaines, exposées du coté externe de la membrane (du coté extracellulaire des membranes plasmiques où ils forment un revêtement ou manteau cellulaire, nommé glycocalyx ou cell-coat) Chaine glucidique lipide protéine Les glucides

 En microscopie électronique, la membrane plasmique révèle une structure en triple feuillets: deux couches osmiophiles disposées de part et d’autre d’une couche osmiophobe.  Les membranes biologiques sont donc constituées d’une double couche de phospholipides, dans lesquelles des protéines de différentes formes et tailles sont insérées, formant une mosaique.  Les biomembranes présentent un modèle de type mosaique fluide. Ce modèle à été proposé et décrit par Singer et Nicolson en Il a été modifié et amélioré par Engelman en modèle de la mosaïque fluide de Singer et Nicolson (1972). modèle actuel d’après Engelman (2005).

 Fluidité Les biomembranes sont des structures dynamiques.  mobilité  Asymétrie

La membrane se présente comme un gel fluide La fluidité dépond: de la composition phospholipidique (les acides gras courts et insaturés augmentent la fluidité) Des stérols (ex: cholestérol) le cholestérol possède une structure rigide, il baisse la fluidité en interagissant avec les queues des phospholipides. Il joue un rôle important dans la stabilité des membranes. de la température

déplacement latérale des rotations mouvement flip-flop