Membrane

La membrane est une structure protéolipidique qui délimite les cellules. D’une épaisseur variant entre 7 et 10 nm, la partie lipidique est organisée en une bicouche de phospholipides contenant aussi en proportion variable du cholestérol.

Les phospholipides sont des esters d’acides gras contenant deux chaînes aliphatiques hydrophobes (formant la queue du phospholipide) et une partie hydrophile variant selon les types cellulaires, mais toutes les cellules possèdent dans leur membrane plasmique des phospholipides à base de phosphatidylcholine ou de phosphatidyléthanolamine.

L’amphiphilie de ces molécules permet leur regroupement en micelle, donc en bicouche. Les protéines membranaires sont enchâssées soit dans une des hémi-membranes, soit sont transmembranaires. Les nombreuses interactions non covalentes assurent la cohésion de la membrane plasmique, mais la faiblesse de ces liaisons explique la fluidité membranaire et donc la diffusion latérale, mais aussi verticale, des protéines et des lipides. La membrane plasmique est donc une mosaïque fluide.

La fluidité membranaire varie et dépend de sa composition chimique ainsi que de la température du milieu.

Les phospholipides à acides gras saturés (ne contenant aucune double liaison) ont des interactions hydrophobes fortes entre elles car elles sont nombreuses. Les membranes ont une très faible fluidité membranaire quand la température diminue, mais cela permet de stabiliser les membranes si la température augmente, les liaisons réduisant l’agitation thermique.

À l’inverse, les phospholipides à acides gras insaturés, réalisent moins d‘interactions hydrophobes avec les lipides membranaires voisins, ce qui augmente la fluidité membranaire aux basses températures, mais fragilise la membrane lorsque les températures sont plus élevées.

Le cholestérol, plus petit mais de plus fort encombrement stérique, améliore la fluidité membranaire en stabilisant les membranes quand la température augmente et en augmentant la fluidité membranaire aux plus faibles températures.

Les protéines expliquent la diversité des rôles des membranes plasmiques.

De nombreux transporteurs expliquent la perméabilité sélective des membranes aux ions ou aux molécules hydrophiles comme le glucose, tandis que des récepteurs permettent une endocytose spécifique de particules comme les LDL (Low Density Lipoprotein) permettant l’apport en acides gras et en cholestérol aux cellules. D’autres récepteurs sont à l’origine de la perception du milieu et d’une réponse des cellules cibles, comme les récepteurs aux hormones hydrosolubles ou aux neurotransmetteurs. Ce rôle de communication est aussi réalisé grâce au complexe du CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) qui permet la reconnaissance des cellules de l’hôte par le système immunitaire chez l’Homme ou l’identification de cellules infectées.

De nombreuses enzymes sont enchâssées dans la membrane et permettent des réactions localisées, comme des enzymes digestives sur les microvillosités des entérocytes ou encore l’adénylate cyclase qui permet la synthèse d’AMPc, second messager intracellulaire. Enfin, des protéines transmembranaires permettent l’adhérence des cellules, que ce soit entre cellules comme les cadhérines ou avec la matrice extracellulaire comme les intégrines.

La membrane plasmique, au-delà de son rôle structural, possède à la fois un rôle métabolique, un rôle nutritionnel et un rôle informationnel.