Modèle de la membrane plasmique Glycoprotéine Cholestérol Phospholipides GLYCOCALYX Glycophospho- lipide 7. 5 nM Structure trilaminaire de la bicouche lipidique (microscopie électronique) Protéines intégrées ou intrinsèques Protéine extrinsèque

Biologie Cellulaire 1. Les membranes 2. La surface cellulaire 3. Les mitochondries 4. Le réticulum endoplasmique 5. L’appareil de Golgi-exocytose 6. Les lysosomes-endocytose

Une couche bi-lipidique agit comme une barrière perméable mais sélective Figure 15-1

Objectifs particuliers: Chapitre 7 Structure détaillée de la surface des membranes 1. De décrire les propriétés des principaux transporteurs, récepteurs et de l’adénylate cyclase. 2. De préciser comment les récepteurs (adrénergiques et autres) peuvent modifier l’activité de l’adénylate cyclase. 3. De décrire les conséquences métaboliques des modifications intracellulaires des niveaux d’AMP cyclique par l’adénylate cyclase et les phosphodiestérases. 4. De décrire les propriétés de quelques structures spécialisées de la membrane plasmique. 5. De décrire la composition et la fonction des cytochromes P450.

Fonctions de la membrane plasmique La compartimentation (séparation de l’extérieur et l’intérieur de la cellule). Les échanges d’information avec d’autres cellules (récepteurs hormonaux, jonctions gap). La régulation du transport des ions, protéines, sucres graisses, etc.. Les mouvements cellulaires (pseudopodes, endocytose-exocytose). Les phénomèmes de reconnaissance (antigène de surface) La régulation du métabolisme (transduction intra-cellulaire des signaux extracellulaires) Procure un site pour les réactions chimiques ne pouvant pas se produire dans un environnement aqueux

Protéines membranaires Chaque membrane possède son lot de protéines spécifiques lui permettant d’effectuer ses fonctions propres. Les protéines membranaires sont intégrées, ou associées. La plupart des protéines intégrées possèdent au moins un domaine transmembranaire (en conformation hélice-a) D’autres protéines intégrées sont liées de façon covalente à des chaînes de carbone (queue hydrophobe). Les protéines associées interagissent avec la membrane via les protéines intégrées.

Les récepteurs sont regroupés en quatre principales classes Figure 20-3a,b

Les récepteurs sont regroupés en quatre principales classes (suite) Figure 20-3c,d

… c) Récepteurs associés à des enzymes tyrosine kinase d) Récepteurs avec activité enzymatique intrinsèque e) TOLL-Like Receptors

Les récepteurs couplés aux protéines G et leurs effecteurs Chez les mammifères, un grand nombre de récepteurs de surface sont couplés à une protéine G trimérique pour transmettre les signaux Le ligand active le récepteur, qui lui active la protéine G, qui elle active une enzyme effectrice pour générer un ‘second messager’. Tous les récepteurs couplés aux protéine G possèdent 7 domaines transmembranaires avec leur extrémité ‘N’ à l’extérieur et l’extrémité ‘C’ à l’intérieur de la membrane. Ces récepteurs sont impliqués dans tout un spectre de voies métaboliques incluant: détection de la lumière, l’odorat, réponses à certaines hormones et neurotransmetteurs.

Le récepteur B2-adrénergique humain est une glycoprotéine formée de 7 domaines transmembranaires (tm1-tm7) Sites de glycosylation Liaison S-S (e2- e3) e1 e4 e3 La noradrénaline, l’adrénaline, les agonistes et/ou les antagonistes se lient dans une cavité formée par tm3-tm6 Noradr. Noradr. tm4 tm3 tm2 tm1 Couplage avec Gs [i3(tm5-tm6)-i4] i1 i2 Désensibilisation si phosphorylation de certains AA (seulement B1 et B2) i4

Transduction des signaux: GTPase Figure 20-5a

La protéine G trimérique lie le récepteur b-adrénergique et l’adénylate cyclase Figure 20-16

L’adénylate cyclase peut être stimulée ou inhibée par différents complexes récepteurs-ligands Figure 20-18

Les effets de plusieurs agonistes sont médiés par les “seconds messagers” -Nucléotides cycliques (cAMP, cGMP) -Diacylglycérol -Inositol triphosphate -Ca2+ Figure 20-4

CREB relie le signal de l’AMP cyclique au processus de transcription Figure 20-48a

Transduction des signaux: Protéines adaptatrices Figure 20-5c

Le signal de différents types de récepteurs activés peut converger vers une réponse commune Figure 20-6

Protéines de transport Figure 15-3

Exemple de transporteur: chez les mammifères, GLUT1 transporte le glucose à l’intérieur des cellules Figure 15-7

Transport par les uniporteurs Les uniporteurs accélèrent un phénomène qui est déjà thermodynamiquement favorable (comme les enzymes) Ce type de transport est appelé ‘transport facilité’ ou ‘diffusion facilitée’ Trois caractéristiques distinguent le transport facilité de la diffusion passive Le taux de diffusion est de beaucoup augmenté en présence de transporteurs Transport est spécifique Transport se fait via un nombre limité de transporteurs

Transport actif par les pompes à ATP Figure 15-10

La Ca2+ ATPase pompe les ions Ca2+ du cytosol dans le réticulum sarcoplasmique Figure 15-11

Composition de la Na+/K+ ATPase Figure 15-13a

Les symporteurs liés au Na+ importent les acides aminés et le glucose dans plusieurs cellules Figure 15-18

Modèle proposé pour le fonctionnement du ‘deux Na+/un-glucose’ symporter Figure 15-19

La cytochalasine B (moisissures) inhibe les GLUT La cholera toxine (vibrio cholerae) stimule la cyclase en maintenant Gs actif Les antagonistes bêta- (propranolol) ou alpha- (phentolamine) adrénergiques La toxine de Bordetella Pertussis stimule la cyclase en maintenant Gi inactif La cytochalasine B (moisissures) inhibe les GLUT Ouabaïne inhibe la pompe du Na en se liant au site du K Autres Hormones Adrénaline Noradrénaline Glucose 3 Na+ Insuline Autres récepteurs Récepteurs adrénergiques Récepteur de l’insuline Trans-porteurs du glucose Na+ -K+ -ATPase -? +/- +/- Adenylate Cyclase Glucose 2 K+ + ATP cAMP + PPi Phosphodiestérases Protéine kinase A AMP (inactif) La caféine et la théophylline inhibent les phosphodiestérases

e) Les “TOLL-like receptors” (TLRs) Les membres de la famille des Toll-like receptors (TLRs) sont capables de reconnaître des “pathogen-associated molecular patterns” (PAMPs) exprimés par plusieurs classes d'agents infectieux. La plupart des TLRs sont des homodimères, bien que des hétérodimères existent aussi. Les TLRs participent au développement de l'immunité innée ou naturelle, la réponse inflammatoire ainsi que la médiation à l'immunité adaptative.

cytoplasme noyau

Presque tous les agents pathogènes qui infectent l’humain sont détectés par un ou l’autre des TLRs.

Différentiations de la membrane cellulaire -Jonctions serrées -Jonctions “gap” -Desmosomes

2 cellules épithéliales de l’intestin Cavités de l’intestin Microvillosités Bordure en brosse (800nm) Filaments d’actine Jonctions serrées Desmosome de ceinture (plakoglobulines) Tonofilaments (kératine) Desmosomes ponctuels (desmoplakines et plakoglobulines) Jonctions gap Fluide interstitiel Lame basale Hémidesmosome (pas de plakoglobulines)

Jonctions serrées 2 membranes plasmiques cellule 1 cellule 2 600 nm Rangées de protéines Moitié cytoplasmique de la bicouche lipidique Espace intercellulaire de 0 nm

Jonctions gap Ca2+ Ca2+ pH pH Espace intercellulaire de 2-4 nm ouvert fermé Jonction gap constituée de 2 x 6 molécules de connexine (2 connexons) formant un tunnel de 2 nm de diamètre tunnel de 2 nm de diamètre Ca2+ Ca2+ pH pH • Permettent le passage de molécules de PM < 1000 • Régulation ouvert-fermé par le Ca et le pH • Pas de barrière au passage du fluide interstitiel

Desmosome ponctuel 500 nm cellule 2 cellule 1 Plaque cytoplasmique (desmoplakines et plakoglobines) Membrane plasmique Espace intercellulaire de 20 nm Tonofilaments (kératine) 500 nm cellule 2 cellule 1 cadhérines Boulons intercellulaires Pas de barrière au passage du fluide interstitiel