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constituants de la membrane cellulaire
La membrane est un ensemble complexe constituée de lipides, de protéines et de sucres (ou oses) régulant les échanges de matière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule de même que les échanges entre deux compartiments cellulaires par des transporteurs, bourgeonnement de vésicules, phagocytose, etc. Les composants principaux de la membrane biologique sont les phospholipides. Ils ont la capacité de s’auto organiser en un double feuillet, leurs têtes hydrophiles pointant vers l’extérieur et leurs chaînes hydrophobes pointant vers l’intérieur de la membrane (Figure 2)[ («Hooke R. Micrographia or some physiological descriptions of minutes bodies made by magnifying glasses with observations and inquiries the- reupon. Royal Society of London, 1665». n.d.)].
Les lipides membranaires
Les lipides sont les composants majoritaires de la membrane cellulaire. Ils sont caractérisés par leur caractère amphiphile du fait qu’ils possèdent une tête polaire, qui présente un caractère hydrophile, reliée à des chaînes aliphatiques hydrophobes[. Chaque espèce lipidique est répartie sur les deux feuillets et participe à l’asymétrie lipidique si importante pour la physiologie cellulaire. Les lipides de la membrane cellulaire dans les cellules animales sont principalement des glycérophospholipides, des sphingolipides et du cholestérol.
Les différents types de lipides
Les glycérophospholipides
Les glycérophospholipides possèdent sur leur tête polaire un squelette glycérol, un groupement acide phosphorique chargé négativement et un groupe supplémentaire qui confère au lipide son « identité » (alcool aminé ou ose), ils possèdent aussi deux chaînes hydrocarbonées, en général des acides gras de longue chaines (14 à 24 atomes de carbone). Les chaines peuvent contenir des doubles liaisons, c’est- à – dire des insaturations.
Chaque double liaison provoque la perte d’un degré de liberté (fig.6), ce qui change la géométrie de la molécule et donc à priori le type d’agrégat qu’elle peut former. Ces propriétés des phospholipides influencent l’épaisseur et la fluidité de la membrane.
Les glycérophospholipides les plus abondants dans la membrane plasmique sont la phosphatidylcholine (PC),la phosphatidylethanolamine (PE), la phosphatidylsérine (PS), la phosphatidylinositol (PI) et l’acide phosphatidique (PA), dont les structures sont présentées sur la figure 4.
La PC, la PE, la PS et la PI sont les lipides qui constituent le cadre structural et les éléments qui définissent les paramètres fonctionnels d’une cellule.
La PC, plus connue sous le nom de << lécithine >>, est un lipide zwitterionique qui représente à peu près 50% des phospholipides des cellules eucaryotes. Elle est très abondante dans les membranes animales et végétales. Elle a un rôle sur le maintien structural de la barrière hydrophobe de la membrane et joue aussi, en collaboration avec d’autres lipides, un rôle très important dans la signalisation cellulaire. La PC a une » géométrie » plus ou moins cylindrique, ce qui lui permet de former des bicouches.
La PE, appelée aussi céphaline (cette molécule est présente dans la substance blanche du cerveau) est aussi très abondante dans la membrane cellulaire, surtout dans les membranes bactériennes. La petite taille de sa tête polaire lui permet de jouer un rôle dans le transport ou la stimulation.
La PS est un lipide chargé négativement qui peut avoir des interactions électro_ statiques avec les molécules voisines de manière non spécifique. Du fait de son caractère amphiphile, elle est essentiellement présente sur le feuillet interne de la membrane plasmique (et le feuillet externe des membranes des organelles). Son transfert vers le feuillet externe de la membrane constitue un signal pour l’apoptose de la cellule. Elle joue un rôle important dans l’activation de plusieurs enzymes ((«Alberts B JA and 2002.»., «Alberts B JA, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P, Molecular Biology of the Cell.4 ed. New York: Garland Science; 2002.». n.d.) n.d.).
Les sphingolipides
Les SL possèdent une base à longue chaîne qui peut être insaturée (sphingosine) ou saturée (dihydro-sphingosine) liée à un acide gras par une liaison amide. Quand ils possèdent des liaisons saturées (ou trans– insaturées), ces acides gras leur permettent de former des cylindres plus hauts et plus étroits que ceux de la PC et d’être plus compact. Le sphingolipide le plus abondant dans les membranes cellulaires animales est la sphingomyéline (SM). Dans les érythrocytes humains elle représente presque 25% des lipides (et est distribuée à 85% sur le feuillet externe). Elle est constituée d’une céramide (amide d’une sphingosine et d’un acide gras) et d’une tête polaire, la phosphocholine (figure 5).
Contrairement à ce que l’on pensait, les sphingolipides ne sont pas que des éléments structuraux de la membrane plasmique. En effet la céramide est une molécule qui est impliquée dans plusieurs fonctions cellulaires : la différenciation, la mort programmée ou l’apoptose et la prolifération cellulaire. Elle est considérée comme un messager secondaire et est impliquée dans certaines maladies du cerveau. La Céramide peut être obtenue à partir de l’hydrolyse de la sphingomyéline.
Les stérols (le cholestérol)
Les stérols sont des lipides non lyotropes (classe I) extrêmement hydrophobes et sont d’importants constituants de la membrane cellulaire. Dans les cellules mammifères le cholestérol est le stérol majoritaire. Le cholestérol est un stéroïde contenant quatre cycles rigides et une courte chaîne d’hydrocarbones ramifiée ; il possède un seul groupement hydroxyle.
Il s’agit du deuxième constituant le plus abondant de la membrane cellulaire (après les glycérophospholipides). Comme les phospholipides, le cholestérol n’est pas non plus distribué de manière homogène dans la bicouche. Sa structure et ses propriétés sont à l’origine de la réduction de la mobilité des chaînes de phospholipides, ce qui entraine la rigidification d’une partie de la membrane et éventuellement, la création de domaines plus rigides à la surface de la membrane. Sa contribution aux propriétés et au fonctionnement de la membrane est très importante, soit pour faciliter certains processus, soit pour en empêcher d’autres.
Rôles des lipides
Les lipides jouent plusieurs rôles dans l’organisme, c’est ainsi qu’en plus de leur fonction de messagers chimiques, ils jouent le rôle de stockage et de fourniture d’énergie. («Boesze-Battaglia K, Schimmel R. Cell membrane lipid composition and distribution: implications for cell function and lessons learned from photoreceptors and platelets. The Journal of experimental biology 1997; 23):2927-2936, 200(Pt». n.d.)
Messagers chimiques
Dans notre cerveau, plus d’un tiers des acides gras sont polyinsaturés. Ils assurent de nombreuses fonctions de l’organisme. Ils sont, comme tout lipide, Ils jouent le rôle de messager en donnant naissance aux eicosanoïdes, substance obtenue par oxydation d’acides gras polyinsaturés à 20 atomes de carbone comme l’acide arachidonique (C20:4 (ω-6)).
Les diacylglycérols et les céramides jouent aussi le rôle de médiateur cellulaire, les prostaglandines sont impliquées dans les phénomènes inflammatoires et les hormones stéroïdiennes comme la testostérone ou les œstrogènes sont des hormones sexuelles.
Stockage et fourniture d’énergie
Dans le tissu adipeux, les acides gras sont stockés sous forme de triglycérides qui sont constitués d’une molécule de glycérol sur laquelle sont estérifiés trois acides gras. Ils sont aussi le lieu de synthèse et de dégradation des triglycérides [ («wikipedia,» [En ligne]. Available: http://fr.wikipedia.org/wiki/Eicosanoide.. n.d.)].
Les acides gras non estérifiés formé, sont libérées par des triacylglycérols à jeûn pour donner une source d’énergie et pour former les composants structurels pour les cellules.
L’oxydation complète des acides gras est essentiellement par β-oxydation ce qui fournit davantage d’énergie sous forme d’ATP que celle des glucides et des protéines : environ 37 kJ•g-1 contre 17 kJ•g-1 respectivement.
Maintien de la température
Les couches de graisse sous-cutanée aident également dans l’isolation, la protection contre le froid et le maintien de la température corporelle. Il se fait principalement par le tissu adipeux brun, plutôt que de la graisse blanche.[ (L. G. Laurent, Membrane plasmique, Université Paul Sabatier, 2007. n.d.)]
Propriétés physico-chimiques des lipides
Les considérations théoriques et expérimentales de la physico-chimie des lipides en milieux modèles suggèrent que ces derniers, de par leur température de transition, leur géométrie, la nature de leur tête polaire (notamment leur charge), leur capacité à donner/accepter les liaisons hydrogène au niveau de l’interface lipide-eau, ou encore la conformation de leurs chaînes acyles, peuvent générer une organisation latérale particulière de la membrane. En effet la miscibilité relative des lipides les uns par rapport aux autres est à l’origine de la formation de domaines membranaires, via des ségrégations latérales de phase. L’étude des mécanismes est à l’origine de la genèse de ces domaines membranaires permet de mieux comprendre l’organisation de la membrane cellulaire et l’influence des propriétés physiques des domaines lipidiques sur ses différentes fonctions.
Pour comprendre mieux ces phénomènes, on procède à la mesure des variations de la propriété physique de la membrane lipidique, en fonction de sa composition en lipides (études sur des membranes lipidiques modèles) mais aussi de la réalisation d’une fonction biologique particulière, telle que la fixation d’un ligand sur son récepteur (études sur des protéo-liposomes).
Ainsi les modèles simplifiés, construits à partir de lipides de synthèse ou extraits des membranes cellulaires, ont été extrêmement étudiés dans le but de comprendre les interactions qui régissent ces structures. En phase aqueuse, les lipides ont une tendance naturelle à adopter plusieurs types de phases et cette propriété est appelée le polymorphisme lipidique. Les méthodes employées dans la mesure des paramètres physico-chimiques des membranes ou des lipides font principalement appel à la spectroscopie de fluorescence (mode stationnaire, durée de vie et polarisation de fluorescence), à la résonance magnétique nucléaire (RMN), à la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et aux études d’isothermes de compression, permettant ainsi d’appréhender les propriétés collectives des lipides d’une membrane ou leur comportement dans les monocouches.
Propriétés de phase
Les lipides sont caractérisés par leur faible solubilité dans l’eau (hydrophobicité), due principalement au fait qu’ils ne forment pas de liaisons hydrogène avec ce solvant. Les différentes lipidiques extraites des membranes cellulaires sont amphiphiles et sont connues pour former des phases cristallines liquides lorsqu’elles sont suspendues dans l’eau. Ces mélanges lipidiques s’assemblent pour former ce qu’on appelle des phases lamellaires, correspondant à des superpositions de bicouches lipidiques séparées par des couches d’eau. En effet leurs têtes polaires peuvent échanger des liaisons hydrogènes avec le milieu aqueux (hydratation), alors que les parties hydrophobes vont s’organiser de manière à minimiser au maximum le contact avec l’eau : c’est l’effet hydrophobe [ («McMahon HT, Gallop JL (2005) Membrane curvature and mechanisms of dynamic cell membrane remodelling. Nature 438:590-6». n.d.)].
Ces structures en bicouches ne peuvent être ouvertes aux extrémités, mais se referment sur elles-mêmes pour former des vésicules uni ou multi lamellaires. Au sein d’une membrane, une espèce lipidique donnée peut adopter collectivement une conformation particulière, dépendante principalement de sa nature et de la température. La conformation d’un lipide, tels que les glycérophospholipides, glycolipides et sphingolipides, fait référence aux arrangements spatiaux des atomes de la molécule dans la bicouche, notamment au niveau des atomes de carbones des chaînes acyles. La conformation de plus faible énergie aboutie à des organisations très ordonnées des lipides, pour lesquels toutes les liaisons C-C des chaînes acyles sont en conformation trans (all-trans). On parle alors de phase gel, lβ ou solide-ordonnée (So). En augmentant la température du système on induit de plus en plus de mouvements de rotation autour des liaisons C-C pour aboutir à des conformations désordonnées des chaînes acyles (augmentation de la probabilité d’isomérisation trans->gauche) ; on parle alors de phase fluide ou liquide désordonnée (ld ou lα) [ («Mouritsen OG (2005) Life, As a matter of fat. The emerging science of lipidomics. Springer,Heidelberg». n.d.)].
Les phases gel et fluide
Lors de la reconstitution des membranes phospholipidiques in vitro, les différents états thermodynamiques des membranes ont pu être mis en évidence. En fonction de la température, on distingue:
Une phase lamellaire solide ordonnée ou phase gel (Lβ), ou les interactions de van der Waals entre les chaines d’acides gras sont optimisées et où la diffusion translationnelle de lipides est très faible; Une phase lamellaire fluide ou liquide désordonnée (Lα), ou le niveau d’entropie des chaines d’acides gras et de diffusion translationnelle des lipides sont élevés.
La température de transition (TM, « melting température ») de phase est définie comme étant la température pour laquelle les variations d’enthalpie contre balancent le gain d’entropie généré, principalement par le désordre conformationnel des chaines (la transition, ∆H=TM.∆S).
Globalement, elle rend compte de la quantité d’énergie qu’il a fallu fournir pour rompre la haute cohésion moléculaire caractéristique d’un système membranaire dans un état ordonné. En cela, la TM d’un lipide donné est la température par laquelle une membrane composée de ce seul lipide passe d’une phase solide ordonnée en une phase liquide désordonnée. La cohésion membranaire est assurée par des liaisons de faible énergie au niveau des chaines hydrophobes (liaison de van der Waals), avec les têtes polaires (attractions électrostatiques, liaisons hydrogènes). La TM varie en fonction de la longueur et du degré d’insaturation des chaines d’acides gras, ainsi que de la nature du groupement polaire.
Pour des lipides ayant une même tête polaire, la température de transition s’élève avec le nombre de carbones, car les interactions de van der Waals augmentent. De même, l’introduction de doubles liaisons (particulièrement celles en cis), écarte les chaines les unes des autres, diminue la température de transition.
A chaine carbonée identique, la température de transition peut être considérablement modifiée par la nature des têtes polaires et leur orientation par rapport au plan de la bicouche.
L’effet du cholestérol
Alors que des coexistences entre les phases Lα et Lβ ont été bien caractérisées sur les membranes modèles, la phase gel ne semble pas exister dans les membranes biologiques [ («Parasassi, T., M. Loiero, M. Raimondi, G. Ravagnan, and E. Gratton (1993). « Absence of lipid gel-phase domains in seven mammalian cell lines and in four primary cell types. » Biochim. Biophys. Acta 1153: 143-154». n.d.)].
Des coexistences de phases fluides différentes ont pu être mises en évidence in vitro dans un système binaire composé d’un lipide chaine acyle saturée et de cholestérol [ («Vist, M. R., and J. H. Davis (1990). « Phase equilibria of cholesterol/dipalmitoylphosphatidylcholine mixtures: 2H nuclear magnetic resonance and differential scanning calorimetry. » Biochemistry 29: 451-464.». n.d.)] Dans ce cas, au-delà d’une certaine concentration en cholestérol, une phase liquide ordonnée (Lo) se sépare de la phase liquide désordonnée au-dessus de la TM du lipide considéré. De la même façon, en dessous de la TM de ce même lipide, une phase Lo se sépare de la phase gel lorsque la quantité de cholestérol membranaire augmente. Dans la phase Lo, les chaines acyles des lipides ont des propriétés intermédiaires entre celles des phases Lα et Lβ («Mouritsen, O. G. (1991). « Theoritical models of phospholipid phase transition. » Chem. Phys. Lipids 57: 179- 194.». n.d.). Elles sont allongés leur maximum, comme dans la phase gel, mais présentent une mobilité latérale dans la bicouche lipidique, analogue la phase liquide désordonnée («Almeida, P. F., W. L. Vaz, and T. E. Thompson (1992). « Lateral diffusion and percolation in two-phase, two-component lipid bilayers. Topology of the solide-phase domains in-plane and across the lipid bilayer. » Biochemistry 31: 7198-7210». n.d.). Dans la phase liquide désordonnée, les stérols contraignent, et en ce sens, ordonnent les chaines acyles des phospholipides en diminuant la probabilité d’isomérisation trans-gauche. Cette propriété du cholestérol a pour conséquence de diminuer le volume moléculaire occupé par les chaines acyles des lipides en phase liquide désordonné, en provoquant une augmentation de l’épaisseur hydrophobe de la bicouche lipidique. Dans les phases gels, les stérols inhibent le compactage optimal en configuration trans des chaines des sphingolipides en provoquant l’écartement des têtes polaires des lipides adjacents, ce qui a pour conséquence de diminuer le paramètre d’ordre des chaines acyles des lipides présents dans cet état.
En ce sens, le cholestérol tamponne la capacité des différents lipides formé des phases fluide et gel et conditionne l’apparition de la phase liquide ordonnée («Vist MR, Davis JH (1990) Phase equilibria of cholesterol/dipalmitoylphosphatidylcholine mixtures:2H nuclear magnetic resonance and differential scanning calorimetry. Biochemistry 29:451-64». n.d.).
Les protéines membranaires
Bien que les lipides aient principalement un rôle dans la structure de la membrane cellulaire, ils assurent quelques fonctions importantes de signalisation.
Cependant ce sont les protéines qui assurent la quasi-totalité des fonctions de la membrane cellulaire. La nature des protéines exprimées à la membrane dépend essentiellement du tissu auquel appartient la cellule et la présence d’une protéine donnée en grande quantité contribue à la spécialisation de la membrane. Le rôle des protéines membranaires est très large : elles vont transmettre vers l’intérieur de la cellule des informations sur le milieu extérieur (protéines réceptrices, canaux etc.) ; elles vont participer à la courbure et à la stabilité de la membrane ; elles vont servir de point d’ancrage à des structures extracellulaires ou intracellulaires, tout cela contribuant à la dynamique fonctionnelle des membranes.
On peut distinguer deux classes de protéines membranaires selon un critère d’extraction. D’une part les protéines intrinsèques (ou intégrales) qui sont insolubles dans les solvants aqueux et qu’on ne peut extraire que si l’on déstabilise suffisamment la membrane avec des détergents. D’autre part les protéines extrinsèques (ou périphériques), extractibles par des solutions tamponnées acide ou basique si la force ionique est suffisamment élevée.
Les différentes types de protéines membranaires
Protéines périphériques ou extrinsèques
Les protéines extrinsèques ne pénètrent pas dans la membrane plasmique et peuvent être associées aux lipides de l’un des deux feuillets par des liaisons faibles (force électrostatique, liaison hydrogène).
L’amphiphysine est une protéine qui assure sa fonction sous forme de dimère et s’associe aux lipides du feuillet interne chargés négativement via un domaine en hélice riche en lysine et arginine, des acides aminés chargés, afin d’induire une courbure de la membrane («McMahon HT, Gallop JL (2005) Membrane curvature and mechanisms of dynamic cell membrane remodelling. Nature 438:590-6». n.d.).
Protéines intégrales ou intrinsèques
Parmi les protéines intrinsèques, certaines sont liées de manière covalente à des lipides, telles les protéines à ancre GPI : ces protéines sont liées à leur extrémité C-terminale à un glycérophospholipide (ayant un PI comme tête polaire) par un enchaînement de quatre sucres, d’un phosphate et de l’éthanolamine.
Un certain nombre de protéines sont également liées à un lipide par une liaison covalente sur un acide aminé. Parmi ces modifications post-traductionnelles, on trouve principalement des branchements par une liaison amide sur une glycine (cas du groupement myristoyl, un acide gras de 14 atomes de carbone) ou par une liaison thio-ether sur une cystéine (cas du groupement palmitoyl (C16) et des groupements isoprényl
: farnésyl et géranylgéranyl). Tous ces groupements lipidiques permettent un ancrage de la protéine au niveau du feuillet interne de la membrane plasmique. Contrairement à la prélation et la myristoylation qui sont irréversibles, la palmitoylation est un processus dynamique qui implique des cycles de palmitoylation / dépalmitoylation régulés par certaines protéines et permettant ainsi à la protéine cible d’adopter alternativement une forme soluble ou liée à la membrane pour assurer sa fonction. C’est le cas de la protéine Ras qui est à la fois farnésylée et palmitoylée : des cycles de palmitoylation/dépalmitoylation lui permettent de passer d’un ancrage à la membrane plasmique (palmitoylée) à un ancrage dans l’appareil de Golgi (dépalmitoylée) via le cytosol [.
Les protéines intrinsèques les plus répandues sont les protéines transmembranaires dont l’enchaînement des acides aminés forme des feuillets bêta qui s’auto organisent en tonneau ainsi que les protéines dont un ou plusieurs segments traversent la membrane.
Ces derniers sont constitués d’une vingtaine d’acides aminés hydrophobes (Isoleucine, Valine, Leucine) organisés en hélices alpha. Cette classe de protéines transmembranaires a de nombreux représentants : tout d’abord les récepteurs comportant une activité enzymatique associée, activable par la liaison du ligand. Cette activité enzymatique, de type tyrosine-phosphorylase, serine/thréonine-phosphorylase ou encore guanylcyclase, peut être intrinsèque ou bien directement associée à la protéine réceptrice. Les récepteurs de l’insuline, du facteur de croissance des fibroblastes (EGF) et du facteur de croissance des neurones (NGF) en font partie («Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002) Molecular Biology of The Cell. Garland Science, New York». n.d.).
Enfin, cette classe de protéines comprend des récepteurs traduisant le signal par l’intermédiaire de partenaires protéiques hétéro-trimériques, les protéines G, et dont l’activation par la liaison d’un agoniste va entraîner la modulation de l’activité de différents effecteurs protéiques secondaires souvent associés à la membrane. Parmi ces effecteurs secondaires on retrouve des enzymes (adénylcyclase, GM Pcphosphodiestérase, des phospholipases etc.), des canaux (calcique ou potassique) ou encore des échangeurs ioniques.
Rôles des protéines membranaires
Les protéines sont des macromolécules biologiques présentes dans toutes les cellules vivantes. Elles sont formées d’une ou de plusieurs chaînes polypeptidiques. Chacune de ces chaînes est constituée de l’enchaînement de résidus d’acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques.
Les protéines assurent une multitude de fonctions au sein de la cellule vivante et dans les tissus. Ceux sont des protéines enzymatiques (enzymes) qui catalysent les réactions chimiques de synthèse et de dégradation nécessaires au métabolisme de la cellule. D’autres protéines assurent un rôle structurel au sein du cytosquelette ou des tissus (actine, collagène), certaines sont des moteurs moléculaires qui permettent la mobilité (myosine), d’autres sont impliquées dans le conditionnement de l’ADN (histones), la régulation de l’expression génétique (facteurs de transcription) ou encore la transmission de signaux cellulaires (récepteurs membranaires) («www.lire.ovh,» [En ligne]. Available: https://www.lire.ovh/int%C3%A9ressant/fr/Prot%C3%A9ine. [Accès le 17 01 2018]. n.d.).
De nombreuses protéines n’ont pas de partie hydrophobe et sont intégralement situées dans le cytoplasme ou à l’extérieur de la cellule. Elles sont attachées par des liaisons électrostatiques ou des liaisons hydrogène à d’autres protéines membranaires. Ces protéines sont solubilisées par extraction par des solutions fortement salines (comme une solution de NaCl à 1M), ou de fort pH. Le mode d’attachement de la protéine avec la bicouche lipidique est lié à la fonction de la protéine. Seule une protéine transmembranaire peut transporter des molécules à travers la membrane. C’est le cas de l’aquaporine, qui permet le passage des molécules d’eau. Les récepteurs de surface sont également des protéines transmembranaires, qui se lient avec les molécules de signal à l’extérieur de la cellule et génèrent des signaux intracellulaires de l’autre côté de la bicouche. Les protéines qui se trouvent entièrement d’un côté ou de l’autre de la membrane ne peuvent avoir qu’une fonction impliquant un seul des deux espaces intra ou extracellulaire, à moins qu’il n’existe une interaction avec un composant de l’autre feuillet. Certaines protéines impliquées dans la signalisation intracellulaire sont par exemple liées au feuillet interne de la membrane par une ou plusieurs liaisons covalentes avec des lipides du feuillet interne.
La compartimentation semble indispensable à l’activité biologique car elle favorise la mise en présence des différents acteurs d’une réaction. Deux modèles de compartimentalisation de la membrane biologique sont généralement proposés : les micro filaments d’actine constitutifs du cytosquelette ainsi que la présence de micro domaines lipidiques sont susceptibles d’entraver la libre diffusion des molécules membranaires («wikipedia,» [En ligne]. Available: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Propri%C3%A9t%C3%A9s_physico chimiques_des_prot%C3%A9ines&action=history, 39. Auteurs n.d.).
Propriétés physico-chimiques
Solubilité
Elle se définit par la quantité maximale de protéine pouvant se dissoudre dans 1L de solvant. Les protéines sont insolubles dans des solvants organiques et leur solubilité dans l’eau dépend de leur composition en AA ainsi que de la séquence des AA. De nombreux facteurs influencent la solubilité d’une protéine donnée (Disponible sur: http://biochimej.univ- angers.fr/Page2/COURS/3CoursdeBiochSTRUCT/7Transports/1Transports.htm n.d.).
Force ionique de la solution :
Il s’agit de l’influence de la concentration en sel de la solution.
A basse force ionique, la solubilité des protéines augmente lorsque la concentration en sels croit, jusqu’à un certain seuil. Au-delà elle diminue avec l’addition de sels. L’augmentation de solubilité (salting in) est liée à l’action des forces électrostatiques. La diminution de solubilité (salting out) est attribuée à différentes interactions rassemblées sous le nom « d’interactions hydrophobes », sans que ce terme implique un mécanisme précis («Palczewski K, Kumasaka T, Hori T, Behnke CA, Motoshima H, Fox BA, Le Trong I, Teller DC, Okada T, Stenkamp RE, Yamamoto M, Miyano M (2000) Crystal structure of rhodopsin: A G protein-coupled receptor. Science 289:739-45». n.d.) Effet dissolvant : les ions du sel réduisent les attractions existantes entre plusieurs molécules de protéines. Ceci facilite leur dispersion (évite leur agrégation) et donc augmente leur solubilité.
Effet de relargage : il se crée, au-delà d’une certaine concentration en sel, une compétition vis à vis des molécules d’eau entre les ions du sel et ceux de la protéine. Les molécules de protéine se retrouvent donc déshydratées, elles ont alors tendance à s’agréger et à précipiter.
Phénomène réversible par dilution.
L’effet des sels neutres sur la solubilité des protéines dépend de la force ionique Fi de la solution, c’est à dire de la concentration et de la charge des ions.
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : LA MEMBRANE CELLULAIRE
I. Généralité
I.1. Définition
I.2. Historique
II. Les constituants de la membrane cellulaire
II.1. Les lipides membranaires
II.1.1 Les différents types de lipides
II.1.2 Rôles des lipides
II.2. Les protéines membranaires
II.2.1 Les différentes types de protéines membranaires
II.2.2. Rôles des protéines membranaires
II.2.3 Propriétés physico-chimiques
II.3. Les glucides membranaires
II.3.1. Les différents types de glucides membranaires
II.3.2 Rôles des glucides
II.3.3 Propriétés physico-chimiques
III. Propriétés de la membrane
III.1. Perméabilité membranaire
III.2. Potentiel transmembranaire
DEUXIEME PARTIE : L’INSULINE ET SES RECEPTEURS
I. L’insuline
I.1. Historique
I.2. Structure de l’insuline humaine
II. Biosynthèse et sécrétion de l’insuline
II.1. Structure et transcription du gène de l’insuline
II.2. Biosynthèse de la molécule
II.4. Modulation de la sécrétion : rôle du pancréas
III. Propriétés physico – chimiques
III.1. LE pH isoélectrique (pHi) et stabilité
III.2. Hydrosolubilité
III.3. Cristallisation
III.4. Auto-association des molécules d’insuline
IV. Pharmacologie de l’insuline
IV.1. Dissociation des hexamères
IV.2. Facteurs influençant l’absorption
V. Les récepteurs membranaires de l’insuline
V.1. Les récepteurs canaux
V.2. Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG)
V.3. La famille des récepteurs à tyrosine-kinase
VI. Fonctionnement des récepteurs membranaires de l’insuline
VI.1. Interaction entre le récepteur de l’insuline et PTP1B
VI.2. Interaction entre le récepteur de l’insuline et Grb14
VI.3. Rôle relatif de Grb14 et PTP1B dans la régulation de la signalisation de l’insuline
VII. Transmission du signal insulinique
VIII. Actions sur le métabolisme
CONCLUSION
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