M1S1 La membrane cellulaire

Question 1

Qu’est ce qu’un cellule ?

Answer 1

La cellule est l’unité de base du monde vivant. Elle est la plus petite structure dotée de vie, les structures infracellulaires (prions ou virus) n’ont pas d’existence autonome et dépendent a priori des cellules vivantes pour vivre et se reproduire.

Question 2

Quelles sont les caractéristique et leurs fonctions d’une cellule ?

Answer 2

• une membrane : pour se délimiter par rapport à tout le reste de l’existant
• assurer des échanges avec ce milieu extracellulaire sans pour autant mettre en danger sa spécificité, ce qui suppose des transporteurs sélectifs au sein de la membrane
• besoin d’énergie, qu’elle obtient à partir de molécules organiques provenant du milieu extra-cellulaire transformées par le biais de son métabolisme.
• besoin de reproduction car la durée de vie des cellules est limitée, probablement prédéfinie.
• besoin de coopérer, d’effectuer des échanges, le plus souvent d’informations mais également de substance. L’ensemble de l’information nécessaire à l’accomplissement de ces fonctions ainsi qu’à la genèse des structures qui les sous-tendent se trouve stocké dans des molécules spécifiques, l’ADN.

Question 3

De quoi sont constituées les cellules eucaryotes?

Answer 3

• une membrane qui les sépare du milieu extra-cellulaire
• d’un cytosol contenant des organites cytoplasmiques
• d’un noyau qui abrite le support de l’information génétique.

Question 4

De quoi est constitué la membrane plasmique?

Answer 4

• molécules lipidiques
• molécules protidiques
• glucides complexes

Question 5

De quelles molécules lipidiques est constituées la membrane ?

Answer 5

• Une double couche de phospholipides
• Des molécules de sphingolipides
• Des molécules de cholestérol (pour les cellules animales).

Question 6

Comment sont organisé les phospholipides dans la membrane plasmique?

Answer 6

Ces molécules sont organisées autour d’un pôle hydrophile, disposé face aux liquides (extracellulaire et intracellulaire), et de parties hydrophobes qui se font face, évitant ainsi le contact avec le milieu aqueux. On obtient alors ce double feuillet caractéristique.

Question 7

Quel rôle ont les insaturations des phospholipides sur la membrane plasmique?

Answer 7

Les insaturations écartent les acides gras les uns des autres, augmentant ainsi la fluidité membranaire

Question 8

Quel rôle ont les sphingolipides dans la membrane plasmique?

Answer 8

Ils jouent un rôle important dans la transmission du signal et dans la reconnaissance des cellules.

(dérivés de la sphingosine, dialcool aminé couplé à une chaîne organique, le plus souvent un acide gras)

Question 9

Quel rôle a le cholestérol dans la membrane plasmique?

Answer 9

Ces molécules influent aussi sur la fluidité membranaire : plus la membrane est riche en cholestérol, moins elle sera fluide.

Question 10

Rôles des molécules lipidiques de la membranes ?

Answer 10

• Représente presque la moitié des molécules d’une membrane cellulaire.
• Elles rendent la membrane plasmique semi-perméable, et donc sélective.

Certains composés, comme les gaz et molécules hydrophobes, passent facilement à travers la membrane, tandis que d’autres, comme les molécules polaires chargées, ne passeront pas.

Question 11

Quels sont les types de protéines constituant la membrane en fonction de leur localisation ?

Answer 11

• Extrinsèque / périphérique : se situer en surface de la membrane (à l’extérieur ou à l’intérieur)
• intrinsèque / intégrées / transmembranaires: traverse la membrane de part en part, et donc venir au contact avec les deux versants membranaires.
  Certaines protéines transmembranaires se regroupent pour former des canaux ou pores

Question 12

Quels sont les rôle des protéines de la membranes cellulaire?

Answer 12

Elles ont des fonctions:
- de transport (actif ou passif)
- de fixation intercellulaire.

Question 13

Qu’est ce que le glycocalyx?

Answer 13

• glycoprotéine (protéine + glucides)
• glycolipide (protéine + glucides)

La région riche en glucides est appelée glycocalyx. Ce glycocalyx est différent pour chaque cellule et permet la reconnaissance entre les cellules. (sperme/ovocyte)

Question 14

Qu’est ce que le modèle de mosaïque fluide ?

Answer 14

Les molécules constituant la membrane ne sont pas fixes:

Elles peuvent se déplacer selon les éventuelles modifications de leur configuration spatiale, lors de la division cellulaire, après des lésions membranaires, etc.

Les phospholipides renouvellent constamment leur composition, ce qui fait que les acides gras présents dans les membranes sont le reflet des apports alimentaires

Les protéines peuvent subir des déplacements dans toutes les directions de l’espace : mobilité latérale, transversale ou rotationnelle

Question 15

Quelles sont les fonction de la membrane cellulaire?

Answer 15

• assurer la séparation des milieux intracellulaire et extra-cellulaire ;
• permettre les échanges entre ces deux milieux ;
• permettre l’adhésion intercellulaire (par les protéines) ;
• assurer le transfert d’information et la reconnaissance cellulaire.

Question 16

Quels sont les types de transports ?

Answer 16

Transport actif
Transport passif
Endo / exocytose

Question 17

Quels sont les différents transports passif?

Answer 17

• L’osmose
• La diffusion

Question 18

Qu’est ce que l’osmose ?

Answer 18

C’est un échange d’eau qui veille à l’iso-osmolarité de l’organisme. L’eau circule librement entre les compartiment liquidien de l’organisme. L’eau se déplace du compartiment le moins concentré au plus concentré.
L’osmose se met en place quant la concentration d’eau n’est pas la même des deux côtés d’une membrane.
Elle dépend du type de perméabilité de la membrane qui les sépare et de leur concentration.

Question 19

Qu’est ce qu’un milieu hypotonique?

Answer 19

Si le milieu extracellulaire est moins concentré que l’intérieur de la cellule, il est hypotonique : l’eau entre dans la cellule (= turgescence)

Question 20

Qu’est ce qu’un milieu hypertonique?

Answer 20

Si le milieu extracellulaire est plus concentré que l’intérieur de la cellule, il est hypertonique : l’eau transite du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré, et va donc sortir de la cellule (= plasmolyse).

Question 21

Qu’est ce qu’un milieu isotonique?

Answer 21

Si le milieu est de même concentration que l’intérieur de la cellule (= isotonique) : les mouvements d’eau entrants et sortants se compensent

Question 22

Qu’est ce que l’osmolarité?

Answer 22

L’osmolalité est une mesure du nombre d’osmoles de soluté par kilogramme de solvant.

Question 23

Qu’est ce qui définie la tonicité?

Answer 23

La tonicité est déterminée par l’effet qu’elle produit sur le volume de la cellule
Elle dépend donc de:
- la concentration du soluté
- de la perméabilité membranaire au soluté

Question 24

Qu’est ce que la diffusion ?

Answer 24

La diffusion est un transport passif.
Elle s’effectue selon le gradient de concentration (du milieu le plus concentré vers celui moins concentré) pour les molécules et gradient électrochimique (gradient électrique et gradient de concentration) pour les ions.

En revanche, il se doit d’être sélectif pour permettre le maintien des constantes du milieu intracellulaire.

Question 25

Quels sont les types de diffusion ?

Answer 25

• simple
• facilitée

Question 26

Qu’est ce qu’une diffusion simple? (Exemples)

Answer 26

La diffusion est simple lorsque la substance considérée traverse librement la membrane grâce à la différence de concentration.

C’est le cas des gaz respiratoires (dioxygène, CO2) comme des molécules de petite taille liposolubles (stérols, alcool éthylique, glycérol). Par exemple, le dioxygène est toujours plus concentré dans lesang que dans les cellules des tissus irrigués et se déplace donc vers l’intérieur des cellules. En revanche, le CO2 est plus concentré dans les cellules et diffuse donc vers le sang.

Question 27

Quels éléments traverse la membrane par diffusion simple ?

Answer 27

• Gaz respiratoires (O2, Co2)
• Petites molécules liposoluble (stérols, alcool éthylique, glycérol)

Question 28

Qu’est ce qu’une diffusion facilité?

Answer 28

C’est une diffusion qui nécessite la présence de protéines canalaires ou protéines de transport.

Question 29

Quels éléments traverse la membrane par diffusion facilitée?

Answer 29

• Le glucose (GluT).
• L’eau (les aquaporines) permettant des mouvements d’eau sans entraînement ionique.
• Les molécules de taille importante (perméases)

Question 30

Quels sont les caractéristiques de protéines canaux?

Answer 30

Aussi appelé canaux ioniques
- ne changent pas de forme
- très spécifique (1 type de molécule/ion)
- rapide
- régulé (possibilité de se fermer)

Question 31

Quels sont les caractéristiques de perméase?

Answer 31

• changent de forme
• spécifique
• moins rapide que les canaux

Question 32

Qu’est ce qu’un transport actif ?

Answer 32

Il nécessite des protéines de transport qui ont la particularité d’avoir une partie à fonction enzymatique qui leur permet d’hydrolyser l’ATP (fonction ATP-ase) pour générer l’énergie nécessaire au transport.

Au repos, ce transport consomme près de la moitié de l’énergie produite par l’organisme.

Question 33

Quel est le rôle de la pompe Na+/ K+

Answer 33

Elle permet de maintenir une plus forte concentration de potassium intracellulaire que dans le milieu extracellulaire et établit un gradient inverse pour le sodium.

Ce gradient de concentration est essentiel dans le maintien de l’osmolarité cellulaire.

Ce gradient de concentration est essentiel dans le mécanisme de la contraction musculaire ou de la transmission de l’influx nerveux.

Question 34

Comment fonctionne la pompe Na+/K+

Answer 34

Cette pompe fait toujours sortir 3 Na+ et, en échange, fait entrer 2 K+.

Question 35

Quels sont les exemples importants des transport actifs?

Answer 35

• Na+/K+
• SGLT1 (couplé au Na)

Question 36

Quels sont les différents sens de transport?

Answer 36

Les protéines de transport (facilité ou actif) peuvent permettre le passage:

Uniport: une seule molécule dans un seul sens
Symport: de deux molécules dans le même sens
Antiport: de deux molécules en sens inverse

Question 37

Qu’est ce que le transport actif secondaire?

Answer 37

Lorsque un élément regagne l’intérieur de la cellule avec l’aide d’un transporteur protéique, celui-ci entraîne (= cotransport) simultanément d’autres substances.

Question 38

Qu’est ce que l’endo et l’exocytose ?

Answer 38

Les échanges entre la cellule et son milieu externe peuvent également se faire par des modifications de la membrane avec constitution de vésicules qui peuvent s’ouvrir vers:
l’intérieur : endocytose
l’extérieur : exocytose (exportation)

Question 39

Quels sont les deux grands types d’endocytose? Quelles sont leur caractéristiques ?

Answer 39

Pinocytose: pour des substances liquides, ou de molécules ionisées (voire de macromolécules). Elle est réalisée par toutes les cellules. Elle peut s’exercer de manière non différentiée sur les constituants du milieu extra-cellulaire ou être déclenchée par la stimulation d’un récepteur de membrane.

Phagocytose: particules solides ou de grosse taille, elle est toujours déclenchée par un couplage avec tout ou partie de la particule extérieure.

Dans les deux cas, les vacuoles générées fusionnent avec les lysosomes (organites du cytoplasme contenant des enzymes) pour être détruites

Question 40

Quels sont les différents types d’adhésions entre cellules?

Answer 40

• Les desmosomes (ou jonctions adhérentes) permettent la solidarisation mécanique intercellulaire et l’ancrage sur la lame basale.
• Les jonctions serrées (ou zonula occludens ou tight junction) limitent, voire empêchent, le passage de toute substance entre les cellules.
• Les jonctions communicantes (ou gap junction) permettent le transfert de substances entre les cellules, par exemple lors de leur dépolarisation.

Question 41

Quelles composantes de la membrane assurent le transfert d’information ?

Answer 41

Les protéines de surface extrinsèques peuvent avoir une fonction de récepteur, permettant le couplage à des molécules étrangères à la cellule, porteuses d’un message informationnel. Le couplage avec le récepteur enclenche généralement une modification de la configuration spatiale de ce dernier et perturbe ainsi l’agencement de la membrane, ce qui entraîne des modifications de fonction comme l’activation de transporteurs, l’ouverture de canaux ou l’activation d’enzymes.

Question 42

Quelles composantes de la membrane assurent la reconnaissance cellulaire?

Answer 42

Les protéines couplées à des glucides (glycoprotéines) et constituent le système de reconnaissance cellulaire (antigènes de surface, déterminants du complexe majeur d’histocompatibilité – CMH, des groupes sanguins…).

De manière similaire, des molécules glucidiques peuvent se trouver couplées aux lipides membranaires pour constituer des glycolipides avec les mêmes fonctions.