Wikipédia:ébauche Membrane

= Définition = En biologie cellulaire, la membrane désigne une structure lipidique enfermant le cytoplasme de la cellule et délimitant deux compartiments : le compartiment intracellulaire et le compartiment extracellulaire. On parle de membrane plasmique lorsque celle-ci délimite une cellule et de membranes intracellulaires lorsque celle-ci délimite un organite (membrane mitochondriale, nucléaire, lysosomiale ...). Le composé essentiel des membranes biologiques est le phospholipide

Structure

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Une membrane est composée d'une bicouche de lipides (des phospholipides dans la plupart des cas), chaque lipide ayant sa tête hydrophile (phosphates chargés négativements) orientée vers l’extérieur de la membrane et sa queue hydrophobe (chaîne grasse) orientée vers l'intérieur.

Le modèle de la mosaïque fluide

Le terme de mosaïque fluide, dû à Singer et Nicholson, est souvent employé pour décrire à la fois la composition et le comportement dynamique des membranes biologiques :

• mosaïque car la composition de la membrane est très hétérogène à la fois dans l'espace et le temps. Ainsi, l'existence de protéines intégrales (membranaires), de lipides différents (une différence de composition entre le feuillet interne et externe est aussi observée), de sucres complexes, existant 'presque' indépendamment les uns des autres, explique la dénomination de mosaïque.
• fluide car les phospholipides et les protéines membranaires peuvent se mouvoir dans le plan de la membrane. De plus, la membrane est un corps parfaitement déformable dans les 3 directions de l'espaces. Par exemple, la membrane peut onduler.

Membrane et phase de la matière

La membrane peut adopter différents états en fonction de la température et de la pression. Par exemple, une membrane de phospholipides purs forme une phase liquide-cristalline à 20°C et 1 bar de pression tandis qu'à -20°C elle forme plutôt une phase gel.

Membrane et tension de surface

Globalement, la tension superficielle d'une membrane biologique est nulle : ça n'est pas une bulle de savon qui éclate au moindre contact ! En revanche, cette tension peut être localement non nulle. D'une part, les têtes polaires des lipides, peu fluides, ont tendance à se compacter en créant localement un pic négatif de tension. D'autre part, les queues hydrophobes, très fluides, ont tendance à occuper beaucoup d'espace, créant localement un pic de tension positif. Les pics de tension positif et négatif s'équilibrant, la tension superficielle globale reste nulle.

Composition

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Les parts des différents constituants ( glucides, protéines et lipides) varient d'un modèle cellulaire à l'autre. On peut néanmoins donner en exemples les valeurs trouvées pour l'hématie (étudiée à partir de l'étude biochimique de ghosts d'hématie):

• Lipides : 40% (=> 55% de phospholipides, 25% de cholestérol et 20% de glycolipides)
• Glucides : 8% => cell-coat
• Protides : 52%

De plus, cette composition est généralement asymétrique. Autrement dit, chaque feuillet de la membrane a une composition particulière. Cette asymétrie de composition est bien entendu à mettre en relation avec une asymétrie de fonction.

On trouve du reste sur toutes les membranes externes des cellules des résidus sucrés formant un cell-coat, un "manteau" de protection pour la cellule. Ces oses se branchent de façon covalente sur les lipides (glycolipides -- N-glycosilés -- ou protéoglycanes -- O-glycosilés) et sur les protéines de la membrane. Un lipide sur dix est glycosilé alors que la grande majorité des protéines (transmembranaires et périphériques externes) le sont.

= Rôle des membranes dans l'organisme =

Une barrière sélective

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En premier lieu, les membranes biologiques consituent une barrière sélective entre l'intérieure et l'extérieure d'une cellule ou d'un compartiment cellulaire. En elle même, les membranes ne sont perméables qu'aux petites molécules hydrophobes (O₂, N₂, glycérol, ). Mais elles servent de support à de nombreuses protéines membranaires ayant pour rôle de réguler les échanges transmembranaires (ex: canaux ioniques pour les transfert d'ions, aquaporines pour le transfert d'eau, ...). Il es possible de distinguer 3 catégories de transfert à travers la membrane :

1. la diffusion : diffusion de composés directement à travers la bicouche lipidique
2. la diffusion facilité : transport de composés à travers la bicouche lipidique grâce à une protéine-transporteur
3. le transport actif : transport de composés à travers la bicouche lipidique grâce à une protéine-transporteur et une consommation d'énergie sous forme d'ATP.

Plus généralement, la membrane sert de barrière sélective à l'information biologique. Cette information prend la forme d'une hormone, d'un sucre, d'une protéine, etc. Elle est capté pas des récepteurs membranaires, i.e. des protéines capabale de reconnaître spécifiquement un composé. Cette reconnaissance enclanche un mécanisme de signalisation cellulaire aboutissant une réaction de la cellule face au signal qu'elle a reçu.

=Historique=

• En 1855, Von Nägeli et Cramer créent le concept de membrane en tant que barrière pour expliquer les phénomènes osmotiques.
• Entre 1895 et 1899, Overton à Zurich formula l’hypothèse d’une membrane lipidique.
• En 1925, Gorter et Grendel découvrent la structure en bi-couche lipidique.
• En 1961 est créée la première membrane artificielle.
• En 1972, modèle de Singer et Nicholson dit de mosaïque fluide.

=Sources=

Biologie des membranes | Biologie cellulaire

Membrána (buňka) | Biomembran | Biological membrane | 生体膜 | Biomembran | Błona biologiczna | Биологические мембраны