La bicouche lipidique

La couche lipidique ou la bicouche lipidique est une membrane plasmique qui fait 8 nanomètre d'épaisseur, elle se compose de lipides.

Ses lipides sont composés d'une tête hydrophile et de queues hydrophobe.

En présence d'eau, les lipides forment une micelle. Cela veut dire que les têtes hydrophiles qui ont une affinité avec l'eau, vont être à l'extérieur et les queues hydrophiles vont se réunir entre elles. Cela est une réaction naturelle.

En plus d'être composée de lipide, la couche lipidique est constituée de protéines.
Il existe deux types de protéines :

- Les extrinsèques : elles sont liées à la membrane plasmique par des liaisons faibles (et non par des liaisons covalentes, surtout pour les protéines extracellulaires que l'on va voir par la suite) de plus, elles sont facilement détachables de la membrane plasmique.

- Les intrinsèques : elles sont encrées dans la bicouche

"Alors quels sont les différents types de protéine pour les protéines extrinsèques et les protéines intrinsèques ? "

Pour les protéines extrinsèques, il en existe deux types :

- Les protéines extracellulaires : elles ne sont pas ancrées dans la bicouche lipidique, elles se trouvent dans le milieu extracellulaire de la cellule.

- Les protéines cytosoliques : elles aussi ne sont pas encrées, elles se trouvent dans le milieu réducteur: le cytosol

Pour les protéines intrinsèques, il en existe 3 type :

- Les transmembranaires : elles sont composées d'environ 20 acides aminés. Elles sont encrées dans la bicouche lipidique, elles traversent la membrane de part et d'autre.

- Les protéines encrées dans le feuillet interne : elles sont ancrées dans la bicouche par des liaisons covalentes (à la différence des protéines extracellulaires, comme je vous l'ai dit précédemment) où elles sont encrées par des queues hydrophobes.

- Les protéines encrées dans le feuillet externe : elles sont encrées dans la bicouche par des liaisons covalentes ou par des queues hydrophobes comme pour les protéines encrées dans le feuillet interne.

Remarque : Pour que les protéines extracellulaires se retirent de la bicouche lipidique, il faut qu'il y ait des variations de température ou de PH.

Il faut savoir également que la couche lipidique est asymétrique. En effet, la composition des deux feuillets (interne/externe) est différente, on retrouve :
- plus de phosphatidylsérine (lipide qui contient de l'acide phosphorique) dans le feuillet interne que dans le feuillet externe.
- plus de phosphatidylinositol qui est aussi un phospholipide, dans le feuillet interne que dans le feuillet externe
- les chaînes oligosaccharidique sont presque toutes sur le feuillet externe, sur ces chaînes, on retrouve du glycolipide (le glycolipide n'est pas obligé de se retrouver sur ses chaînes). Ce glycolipide va permettre la formation de glycocalyx.

Remarque : Le glycolipide va permettre de donner une identité à la cellule et lui permet une certaine adhérence.

- les ponts disulfures qui sont des liaisons covalentes et qui se forment par oxydation, sont tous sur le domaine extracellulaire de la membrane puisque le cytosol est un milieu réducteur.

- l'association des constituants de la couche lipidique au cytosquelette se fait sur LA FACE CYTOPLASMIQUE.

Remarque : le cytosquelette est un squelette filamenteux formé dans le cytoplasme, dont le rôle est de contrôler la forme des cellule. De plus, ce dernier lui permet de se nourrir (oui, oui, une cellule se nourrit, elle se nourrit par le sang) et de se déplacer. Notons par ailleurs, qu'elles baignent dans un milieu qui lui permet de rejeter ses déchets ce milieu liquide s'appelle : la lymphe du système lymphatique la lymphe est un milieu ou la cellule évacue ses déchets. le cytosquelette se trouve sur le versant intercellulaire de la membrane plasmique .
Mais si l'on revient à nos moutons : les lipides et les protéines. Saviez-vous que ces derniers étaient en mouvement dans la bicouche lipidique. Pour les lipides, il existe trois types de mouvements :

- Les diffusions latérales (de gauche à droite)

- Les rotations sur places

- Les flip flop

Pour les protéines, il existe seulement deux types de mouvements:
- Les rotations sur place
- Les mouvements latéraux (de gauche à droite comme pour le lipide)

Cependant, il faut savoir que les mouvements de la protéine transmembranaire sont limités à cause de plusieurs interactions. Nous allons voir lesquels :
- les protéines transmembranaires font des interactions avec le cytosquelette. En effet, les molécules protéiques vont avoir des interactions avec le cytosquelette.
- les protéines transmembranaires peuvent avoir des interactions avec la matrice extracellulaire de la couche lipidique.
- les protéines transmembranaires peuvent aussi avoir des interactions avec d'autres protéines transmembranaire sur des cellules DIFFÉRENTES.
- on peut aussi avoir des protéines toujours transmembranaire qui peuvent avoir des interactions entre protéine, portés par deux cellules PROCHES.

D'autre part, certaines parties de la membrane plasmique présente des différences morphologiques, ainsi que fonctionnelles.
Nous pouvons alors parler d'augmentation de la surface d'échange. En effet, certaines parties de la membrane dont :

- Les microvillosités
- Les cils
- Les replis de la membrane du pôle basale des cellules épithéliales.

Dans un premier temps, étudions les microvillosités. Elles vont permettre d'augmenter la surface d'échange d'environ 20 fois, ce sont des expansions cytoplasmiques et il faut savoir que les microvillosités sont composés de micro filaments d'actine. Notons par ailleurs, que les filaments d'actine sont des composants majeurs du cytosquelette.

Pour finir, étudions les replis de la membrane du pôle basale.
Ses replis sont situés au pôle basolatéral des cellules épithéliales. Ils permettent des échanges hydrominéraux constitués d'un grand nombre de mitochondries (qui sont indispensable aux réactions énergétique de la cellule) car dans cette zone, on a besoin de beaucoup d'énergie.

Donc, pour conclure, les microvillosités, les cils et les replis de la membrane du pôle basal des cellules épithéliales sont des régions qui montrent des différences morphologiques au sein de la membrane plasmique.
En ce qui concerne les différentes fonctionnalités des parties de la membrane plasmique, nous pouvons parler des jonctions intercellulaires. Elles sont au nombre de 3.

- Les jonctions étanches

-Les jonctions d'ancrages

- Les jonctions communicantes

Les jonctions étanches soudent les cellules entre elles par des jonctions serrées ou septées.

Les jonctions d'ancrages, vont attacher les cellules entre elles ou à la matrice extracellulaire avec des arrangements intracytoplasmiques à l'intérieur du cytoplasme avec des éléments du cytosquelette pour avoir des éléments différenciés en effet, avec des filaments d'actine du cytosquelette, il va y avoir des jonction adhérente (cadhérine) et des contact focaux (intégrine) et avec des filaments intermédiaires du cytosquelette sur les desmosome et des hémidesmosomes qui sont des région d'adhérence de la membrane plasmique.

Et pour finir, les jonctions communicantes se font entre les cellules et permettent le passage de signaux électriques ou chimiques. Notons que ces jonctions nous intéressent particulièrement puisque pour le passage de la molécule odorante, lorsqu'elles passent des cils olfactifs aux neurones olfactives, pour ensuite traverser l'os ethmoïde et arriver au bulbe olfactif, il faut qu'il y ait l'l'influx nerveux.

Mais si vous vous le vouliez bien, avançons sur les fonctions de la membrane plasmique. Dans un premier temps, intéressons-nous à la communication intercellulaire par l'intervention de signaux chimiques.

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Cette communication se fait en 4 étapes.

- Première étape : La cellule (cellule de l'objet odorant) va synthétiser la molécule en signal. (molécule odorante)

- Deuxième étape : la cellule va relarguer la molécule signal (molécule odorante) vers une deuxième cellule, la cellule cible. (cils olfactifs)

- Troisième étape : le relargage de la molécule vers la cellule cible va induire un changement de fonction puisqu'il y aura l'induction de gène dans le métabolisme de la cellule.

- Quatrième étape : vu que la molécule signale a disparu, la réponse cellulaire va s'arrêter.

" Mais plus précisément comment se déroule la signalisation cellulaire ? "

La molécule odorant ou le ligand va se fixer sur les récepteurs ( dans notre cas les récepteurs olfactifs) sur une modèle clé serrure, je m'explique. Tout à l'heure nous avons dit que les molécules entre en contact avec les récepteurs olfactifs qui se trouve sur les cils de la cellules olfactive donc comme je vous l'ai dit les molécule vont être captés sur un modèle clé serrure.

Il existe 400 types de récepteurs olfactifs différent. Chacun reconnaît qu'une seule partie de la molécule odorante, il faut donc en sollicité plusieurs pour reconnaître une seule molécule et par le jeu des combinaisons, l'Homme est potentiellement capable de percevoir 1000 milliard d'odeurs.

Certain récepteur active des zones différentes du bulbe olfactif. C'est ce qu'on appelle les glomérules, elles vont former une carte olfactive précise et unique.
Une fois fixer sur ces récepteurs, les ligands vont modifier le fonctionnement de la cellule : l'expression ionique. Le métabolisme avant d'être désactivé. Il faut savoir qu'il existe 2 type de ligands :

- Les ligands hydrophiles, et là on peut parler des molécules odorantes

- Les ligands lipophiles, comme les hormones

Pour les ligands hydrophiles, ils sont synthétisés par des cellules (cellule de l'objet odorant) comme je vous l'ai dit précédemment. Puis, elles vont être stockées dans des vésicules et il faudra un stimulus (un stimulus olfactif) pour induire leur exocytose.
Pour les ligands lipophiles, ils vont être synthétisés par un facteur extracellulaire. Ils ne sont pas stockés dans les cellules, mais au contraire, libérés juste après la synthèse. Il va par la suite s'associer à une protéine porteuse pour être transportés dans le sang. ( retour à la page précédente: Les molécule odorante )

" Mais existe-t-il plusieurs types de signalisation cellulaire ? "

La réponse est oui, en effet, il existe 3 types de signalisation cellulaire :

- La signalisation paracrine (signalisation utilisée pour la molécule odorante)
- La signalisation autocrine
- La signalisation endocrine (pour les ligands, lipophiles puisque cette signalisation nécessite l'intervention de transport de sang)

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La signalisation paracrine est lorsque que le ligand va agir sur une cellule cible proche de la cellule sécrétrice (cellule de l'objet odorant). Notons, et c'est TRÈS important, que les cellules cibles et sécrétrices sont DIFFERENTES

La signalisation autocrine se fait aussi à proximité, sauf que les cellules cibles et les cellules sécrétrices sont identiques. En effet, par exemple, un ligand synthétisé par une cellule que l'on va appeler par exemple A, et bien, son ligand va se fixer sur le récepteur de la cellule A.

La signalisation endocrine : elle se fait avec les hormones. Les hormones vont vers une cellule cible qui se trouve à distance, puisque pour arriver à la cellule cible, le ligand va passer dans le sang. Notons bien que dans cette signalisation, les cellules cibles, à la différence des signalisation autocrine, sont différentes. Comme pour la signalisation des cellules paracrines. 

Concernant la participation des cellules entre elles et la matrice extracellulaire des molécules, vont entrer en jeux : les glycoprotéines. Elles vont permettre l'adhérence entre cellule et matrice cellulaire. Mais l'adhérence entre cellule et matrice cellulaire va générer des signaux chimiques et entraîner des modifications cellulaires. Les 4 grandes familles de glycoprotéine sont :
- les immunoglobulines, appelées aussi (N-CAM)
- les cadhérines, qui vont permettre l'adhérence entre cellule
- les sélectine
- les intégrines
D'autre part, si on analyse les phénomènes de transport à travers de la membrane plasmique, le transport de l'exocytose pour le ligand hydrophile et le transport de l'endocytose pour le ligand lipophile nécessite des mouvements membranaires. Ces mouvements impliquent la membrane plasmique ou une parti du système endomembranaire.

Pendant leur transport, les ligands sont transportés dans une vésicule, plus précisément, dans une vacuole entourée par une membrane dont l'origine peut être la membrane plasmique ou la membrane du système endomembranaire qui est composé d'ensemble d'organites :

- Le réticulum endoplasmique, composé d'une portion granulaire (RE), une portion lisse (REL) et de ribosomes

- L'appareil de Golgi

- Et du liposome composé d'hydrolytic et de vacuoles pour le transport des protéines

Donc, en gros, le système endomembranaire, c'est ça :

Dans la vacuole, les molécules vont fusionner avec le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi. De plus, le cytosol qui est, je le rappel, le milieu réducteur de la couche lipidique qui se situe en dessous du feuillet interne, est à l'origine d'une part, des molécules transportées. Donc, les molécules ou ligands transportés peuvent être destinés pour le cytosol ou elles peuvent aussi être destinés à être sécréter. Ce mécanisme de transport nécessite de l'énergie et l'intervention du cytosquelette .
Cependant, il existe deux types de mouvements, l'un avec mouvement membranaire, c'est celui qu'on vient de voir avec l'exocytose et l'endocytose, un autre sans mouvements membranaires ou les ligands passent du milieu extracellulaire au cytosol et vise versa. Notons que les molécules qui sont transportées sans mouvements membranaires ne sont pas enfermées et donc ne fusionne pas avec l'appareil de Golgi et le réticulum endoplasmique. Par conséquent, elles n'ont pas besoin du cytosquelette . Certain de ces transports, nécessite aucune énergie comme les transports passifs avec la diffusion simple tandis que d'autre nécessite de l'énergie, car leur transport nécessite de l'énergie dans ce cas-là, on peut alors parler de transport actif. En effet, si l'on va contre le gradient électronique, il va falloir ramener de l'énergie à cette réaction sinon elle est thermodynamiquement infaisable.