Membrane cellulaire : structure, composition et fonction

Membrane cellulaire : unité structurelle

Membrane plasmique : la membrane plasmique est une barrière sélective. Elle a une organisation similaire dans toutes les cellules et est souvent qualifiée de membrane unitaire : une bicouche lipidique constituant l'unité de composition de la membrane plasmique.

Composition de la membrane plasmique

La membrane plasmique est principalement composée de lipides et de protéines.

Lipides membranaires

• Phospholipides : têtes polaires hydrophiles et queues apolaires hydrophobes ; organisation en bicouche.
• Glycolipides : présents uniquement dans la face extérieure de la membrane plasmique.
• Stéroïdes : principalement le cholestérol chez les cellules animales, dont le taux varie selon le type cellulaire.

Protéines membranaires

• Protéines intégrales : associées à la bicouche lipidique, maintenues par des interactions hydrophobes et des liaisons de type van der Waals.
• Protéines périphériques : attachées par des liaisons faibles aux surfaces membranaires ou aux protéines intégrales.

Asymétrie de la membrane

Les membranes sont asymétriques : la face interne et la face externe présentent des compositions lipidiques et protéiques différentes.

Modèle membranaire

Le modèle de mosaïque fluide décrit la membrane comme une structure fluide où lipides et protéines peuvent se déplacer latéralement.

Facteurs influençant la fluidité

• Degré de saturation des acides gras : plus les acides gras sont saturés, moins la membrane est fluide.
• Longueur des chaînes d'acides gras : la fluidité diminue lorsque la longueur des chaînes augmente.
• Température : la fluidité diminue avec la baisse de température.
• Proportion de cholestérol : le cholestérol est une molécule rigide qui stabilise la membrane ; il réduit la fluidité à haute température et empêche la solidification à basse température.

Fonctions de la membrane cellulaire

La membrane a plusieurs fonctions essentielles :

• Barrière sélective : contrôle les échanges entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.
• Production et maintien de gradients (ions, concentration).
• Reconnaissance et interaction cellulaire ("handshaking"), participation à la communication intercellulaire.
• Participation à la division cellulaire : la membrane est impliquée dans certains contrôles et mécanismes de division.
• Immunité cellulaire : rôle dans la reconnaissance des agents étrangers.
• Endocytose et exocytose : mécanismes d'entrée et de sortie de grosses molécules ou particules.

Transport membranaire

Les membranes cellulaires sont semi-perméables : certaines molécules liposolubles traversent librement la bicouche, tandis que les molécules chargées ou polaires utilisent des protéines de transport.

Transport passif

Se produit selon le gradient électrochimique, sans dépense d'énergie :

• Diffusion simple : traversée directe de la bicouche par des molécules liposolubles ou petites molécules non chargées.
• Diffusion facilitée : passage via des canaux protéiques ou des protéines porteuses ; ces protéines sont souvent très spécifiques pour un certain type de molécule.

Transport actif

Se fait contre le gradient et nécessite de l'énergie (généralement sous forme d'ATP).

• Pompe Na+/K+ (Na+/K+ ATPase) : 3 Na+ expulsés et 2 K+ importés par cycle ; essentielle pour la transmission de l'influx nerveux et le maintien du potentiel membranaire, elle utilise l'ATP.
• Pompe Ca2+ : éjection des ions Ca2+ vers le milieu extracellulaire ou à l'intérieur du réticulum endoplasmique ; utilise l'ATP et est importante dans les cellules musculaires.

Différences et structures membranaires

Microvillosités

Extensions de la membrane de certaines cellules destinées à augmenter la surface d'absorption (par exemple, les cellules épithéliales de l'intestin).

Jonctions cellulaires

Principaux types de jonctions entre cellules :

• Jonctions d'adhésion : impliquent des structures comme les desmosomes, fréquentes dans les tissus épithéliaux.
• Jonctions étanches (ou serrées) : empêchent le passage de substances entre les cellules (par exemple, dans l'épithélium intestinal).
• Jonctions communicantes (gap junctions) : canaux protéiques permettant le passage de petites molécules et d'ions entre cellules adjacentes.