Travail pratique de recherche sur la membrane plasmique des étudians de l'université de Goma en 2 ième année des sciences bio medicales

1. UNIVERSITE DE GOMA
UNIGOM
B.P. 204 Goma (Rép. Dém. du Congo) B.P 277 Gisenyi (Rwanda)
E-Mail : facmed@unigom.org; unigom2007@yahoo.fr
FACULTE DE MEDECINE
TRAVAIL PRATIQUE DE L’HISTOLOGIE HUMAINE
Deuxième Graduat En Sciences Biomédicales
LA MEMBRANE PLASMIQUE
Année Académique: 2017- 2018

2. MEMBRES DU GROUPE:
1. AKIMALI MAHAZI William
2. EKABA MUKONDE Elvis
3. GATUNGO MUSUGI Gadi
4. IRENGE MUGISHO Enock
5. SALOMON PILIPILI Enock
6. MUHINDO RUPOSO Jean-Claude
7. MUSHIGA PROVIDENCE Rwimira
8. KUBUYA KUBWIRWA Samuel
9. LIBAKU MUHINDO Martin
10. MUPENDWA FUMBU Sylvie
11. SIFA KARUME Arlaine
12. SHAURI SHERIA Juge
13. VIOTTI CHOMACHOMA
14. OMBENI NGUBA Seraphine
15. MALENGA WEKA

3. INTRODUCTION
L’homme est une cellule, et toute cellule a besoin de garder
une équilibre constante de son milieu intérieur en facilitant les
entrées et les sorties des substances pour un meilleur
fonctionnement homéostatique et électrolytique.
Pour ce faire, la partie de la cellule chargée de cette équilibre
est la membrane plasmique, cette dernière est composée des
phospholipides, des polysaccharides ainsi que des protéines.
Elle facilite la communication du cytoplasme avec son milieu
environnant et ainsi joue un rôle de barrière entre les milieux
intra et extracellulaire.

4. A. COMPOSITION
Les membranes limitantes qui enveloppent toutes les
cellules eucaryotes sont constituées :
 des phospholipides,
 de cholestérol,
 des protéines et
 des chaînes oligosaccharidiques liées de manière
covalente à des molécules des phospholipides et des
protéines.

5. B. FONCTIONS
La membrane plasmique (membrane cellulaire) agit
comme:
o une barrière sélective régulant le passage des
matériaux dans et hors de la cellule et facilitant
le transport de molecules spécifiques.
o Un role important de la membrane cellulaire est
de maintenir constante la teneur en ions du
cytoplasme, qui diffère de celle du fluide
extracellulaire.

6. FONCTIONS
o Un role important de la membrane cellulaire est
de maintenir constante la teneur en ions du
cytoplasme, qui diffère de celle du fluide
extracellulaire.
o Les membranes exercent également un certain
nombre de fonctions spécifiques de
reconnaissance et de signalisation, jouant un role
clé dans les interactions de la cellule avec son
environnement.

7. C. DIMENSIONS
 La membrane plasmique a une épaisseur de 7,5 à
10 nm et ne sont par consequent visibles qu'au
microscope électronique.
 La ligne entre les cellules adjacentes, parfois vu
faiblement avec le microscope optique, est
formée par des proteines membranaires
plasmatiques plus un matériau extracellulaire, qui
ensemble peuvent atteindre une dimension visible
par microscopie optique.

8. 1. LES PHOSPHOLIPIDES
Les phospholipides membranaires sont
amphipathiques.
a. Constitution:
Ils sont constitués
- de deux acides gras à longue chaîne non polaires
(hydrophobes ou hydrofuges)
- liés à une tête polaire chargée (hydrophile ou
absorbant l'eau) qui porte un groupe phosphate.

9. 1. LES PHOSPHOLIPIDES
b. Caracteristiques:
Les phospholipides sont plus stables lorsqu'ils sont
organisés en une double couche (bicouche) avec
les chaînes d'acides gras hydrophobes dirigés vers
le milieu loin de l'eau et les groupes de tête
polaires hydrophiles face à l'eau.

10. 1. LES PHOSPHOLIPIDES
b. Caracteristiques:
Les molecules du cholestérol, un lipide de stérol,
insèrent à des densités variables parmi les acides
gras de phospholipides étroitement serrés, limitant
leur mouvement, et modulant la fluidité et le
mouvement de tous les composants membranaires.

11.  Les phospholipides dans chaque moitié de la bicouche sont
différents. Par exemple, dans les membranes bien étudiées
des globules rouges, la phosphatidylcholine et la
sphingomyéline sont plus abondantes dans la moitié externe,
alors que la phosphatidylsérine et la
phosphatidyléthanolamine sont plus concentrées dans la
couche interne.
 Certains des lipides externes, connus sous le nom de
glycolipides, comprennent des chaînes d'oligosaccharides qui
s'étendent vers l'extérieur de la surface cellulaire et
contribuent à un revêtement de surface cellulaire délicat
appelé le glycocalyx.

13.  Avec le microscope électronique à transmission (TEM ou
MET), la membrane cellulaire – et toutes les autres
membranes organelles - peut présenter un aspect
trilaminaire après fixation dans le tétroxyde d'osmium;
 l'osmium liant les têtes polaires des phospholipides, les
chaînes de sucre externes, et les protéines membranaires
associées produit les deux lignes externes sombres
entourant la bande de lumière des acides gras sans
osmium.

14. 2. LES PROTEINES
a. Constitution
Les protéines sont des constituants majeurs des
membranes (~ 50% en poids dans la membrane
plasmique).
 Les proteins intégrales sont directement
incorporées dans la bicouche lipidique elle-
même,
 tandis que les proteins périphériques présentent
une association plus lâche avec l'une des deux
surfaces de la membrane, en particulier
l'intérieur.

15. b. Caractéristiques:
 Les protéines périphériques faiblement liées
peuvent être facilement extraites des membranes
cellulaires avec des solutions salines, tandis que
les protéines integrals peuvent être extraites
uniquement en utilisant des détergents pour
perturber les lipides. Les chaînes polypeptidiques
de nombreuses proteins intégrales traversent la
membrane plusieurs fois, d'un côté à l'autre, et
sont par conséquent appelées proteines
transmembranaires à passages multiples.

16. b. Caractéristiques:
 L'intégration des proteines dans la bicouche lipidique est
principalement le résultat d'interactions hydrophobes entre les lipides
et les acides aminés non polaires présents sur la region externe des
protéines.
 Des études au microscope électronique par congélation-fracture des
membranes-montrent que des parties de nombreuses proteines
intégrales font saillie de la surface de la membrane externe ou
interne.
 Comme ceux des glycolipides, les fragments hydrates de carbone des
glycoprotéines se projettent de la surface externe de la membrane
plasmique et contribuent au glycocalyx.

17.  Ce sont des composants importants des protéines agissant comme
récepteurs, qui participent à des interactions importantes telles que
l'adhésion cellulaire, la reconnaissance cellulaire et la réponse aux
hormones protéiques.
 Comme pour les lipides, la distribution des polypeptides
membranaires est différente dans les deux surfaces des membranes
cellulaires. Par conséquent, toutes les membranes de la cellule sont
asymétriques. Des études avec des proteins membranaires marquées
de cellules cultivées révèlent que de nombreuses protéines de ce type
ne sont pas liées rigidement en place et sont capables de se déplacer
latéralemen.
 De telles observations ainsi que des données issues d'études
biochimiques, microscopiques électroniques et autres ont montré que
les proteins membranaires comprennent une mosaïque mobile dans la
bicouche lipidique fluide, le modèle de mosaïque fluide bien établi
pour la structure membranaire.

18.  Cependant, contrairement aux lipides, de nombreuses protéines
membranaires sont restreintes dans leur diffusion latérale par
attachement aux composants du cytosquelette. Dans la plupart des
cellules épithéliales, des jonctions serrées entre les cellules
limitent également la diffusion latérale des proteins
transmembranaires non attachées et des lipides de la couche
externe, produisant des domaines membranaires spécifiques.
 Les proteins membranaires fonctionnant comme des composants de
grands complexes enzymatiques sont également moins mobiles, en
particulier celles impliquées dans la transduction de signaux
provenant de l'extérieur de la cellule.
 Ces complexes protéiques sont situés dans des patchs
membranaires spécialisés appelés radeaux lipidiques ayant des
concentrations plus élevées de cholestérol et d'acides gras saturés
qui réduisent la fluidité des lipides.

19.  Protéines transmembranaires et transport membranaire La
membrane plasmique est le site où les matériaux sont
échangés entre la cellule et son environnement, de
nombreuses molécules se déplaçant à travers la membrane
par les mécanismes généraux présentés à la figure. Les
petites molécules lipophiles (liposolubles) peuvent traverser
les bicouches lipidiques par simple diffusion.
 Les ions tels que Na +, K + et Ca2 + traversent les membranes
en traversant des protéines membranaires intégrales qui
agissent comme des canaux ioniques ou des pompes ioniques.

20.  La diffusion transmembranaire des molécules d'eau (par
osmose) implique leur mouvement passif à travers des
proteins transmembranaires multi-passes appelées
aquaporines.
 Ceci, associé à la présence de protéines d'échafaudage qui
maintiennent des relations spatiales entre les enzymes et
les protéines de signalisation, permet aux protéines
assemblées dans les radeaux lipidiques de rester à
proximité et d'interagir plus efficacement.

23.  D'autres ions et de nombreuses molecules ne traversent les
membranes qu'après se lier à des proteins transporteurs ou
transporteurs, qui sont des protéines membranaires intégrales
dans lesquelles les changements de conformation délivrent la
molecule liée à l'autre côté.
 Alors que la diffusion simple est passive (ne nécessitant pas
d'énergie), les pompes ioniques et les proteins porteuses
impliquent un transport actif, utilisant l'énergie provenant de
la dégradation de l'adénosine triphosphate (ATP).
 Ces processus de transport sont résumés avec d'autres détails
et exemples dans le Tableau.

24. L'absorption massive de matériel se produit
également à travers la membrane plasmique dans
un processus general appelé endocytose, un
processus actif impliquant le pliage et la fusion de
la membrane pour former des vésicules qui
entourent le matériau transporté. Les cellules
montrent trois types généraux d'endocytose,
résumés dans le tableau.
TRANSPORT VÉSICULAIRE:
ENDOCYTOSE ET EXOCYTOSE

25. 1. Phagocytose:
 La phagocytose signifie littéralement «manger des
cellules».
 Certains globules blancs, tels que les macrophages et les
neutrophiles, sont spécialisés pour engloutir et enlever les
particules tells que les bactéries, les protozoaires, les
cellules mortes et les constituants extracellulaires
inutiles. Quand une bactérie deviant liée à la surface d'un
neutrophile, les extensions cytoplasmiques sont
prolongées de la cellule (dans un processus dépendant de
l'actine) et entourent la bactérie.

26. 1. Phagocytose
 Les membranes de ces extensions se
rencontrent et fusionnent, enfermant la
bactérie dans une vacuole intracellulaire
appellee phagosome, qui fusionne ensuite
avec un lysosome pour la dégradation du
contenu, comme discuté plus loin dans ce
chapitre.

27. 2. Endocytose en phase liquide:
 Dans la pinocytose en phase liquide (consommation
d'eau), de plus petites invaginations de la membrane
cellulaire forment et emprisonnent le liquid
extracellulaire et son contenu dissous.
 Vésicules pinocytosiques (~ 80 nm de diamètre) puis
pincez vers l'intérieur de la surface cellulaire. Dans
la plupart des cellules, ces vésicules fusionnent
habituellement avec les lysosomes.

28. 2. Endocytose en phase liquide:
 Cependant, dans de nombreuses cellules très
minces, les vésicules pinocytotiques peuvent se
déplacer vers la surface cellulaire opposée où ells
fusionnent avec la membrane et libèrent leur
contenu à l'extérieur de la cellule.
 Ceci accomplit le transfert de masse du matériel
à travers la cellule dans un processus appelé
transcytosis.

29. 3. Endocytose médiée par le
récepteur:
 Les récepteurs de nombreuses substances, telles
que les lipoprotéines de basse densité et les
hormones protéiques, sont des protéines
membranaires intégrales à la surface cellulaire.
 La liaison de haute affinité de tels ligands à leurs
récepteurs provoque l'agrégation de ces proteins
dans des regions membranaires spéciales qui
ensuite s'invaginent et se pincent intérieurement
sous forme de vésicules.

30. 3. Endocytose médiée par le
récepteur:
 La formation et le devenir des vésicules émergeant de
l'endocytose médiée par le récepteur sont régulés par des
protéines spécifiques de l'enveloppe de la membrane
périphérique.
 Les récepteurs occupés s'associent à d'autres protéines sur
la surface de la membrane cytoplasmique et commencent
l'invagination sous forme de fosses enrobées.
 Le revêtement d'électrondense sur la surface
cytoplasmique de telles fosses contient plusieurs
polypeptides, le principal étant la clathrine.

31. a. Dans une fosse revêtue:
Dans une fosse revêtue, les molécules de
clathrine interagissent comme les entretoises
dans un dome géodésique, formant cette
région de la membrane cellulaire dans une
cage comme l'invagination qui est pincée
dans le cytoplasme comme une vésicule
enduite contenant les ligands et leurs
récepteurs .

32. b. Un autre type d'endocytose médiée par un
récepteur très important dans les cellules
endothéliales
Un autre type d'endocytose médiée par
un récepteur très important dans les
cellules endothéliales utilise des
invaginations appelées cavéoles (L.
caveolae, petites grottes) qui
impliquent la protéine membranaire
cavéoline.

33. c. Dans tous ces processus endocytotiques
 Dans tous ces processus endocytotiques, les vésicules ou les vacuoles produites
pénètrent rapidement dans le compartiment endosomal, un système
dynamique de vésicules membraneuses de différentes tailles et formes situées
dans le cytoplasme près de la surface cellulaire (endosomes précoces) ou plus
profond dans le cytoplasme (endosomes tardifs).
 Les molécules de clathrine séparées des vésicules enrobées se recyclent vers la
membrane cellulaire pour participer à la formation de nouvelles fosses
revêtues. La membrane des endosomes contient des pompes H + entraînées par
l'ATP qui acidifient leur intérieur. Alors que les phagosomes et les vésicules
pinocytotiques fusionnent rapidement avec les lysosomes, les molecules
pénétrant dans le compartiment endosomal après endocytose médiée par le
récepteur peuvent également être dirigées vers d'autres voies.

35.  Le pH acide des endosomes précoces provoque le détachement de
nombreux ligands de leurs récepteurs, après quoi les deux
molécules sont triées en vésicules séparées. Les récepteurs peuvent
être renvoyés à la membrane cellulaire pour être réutilisés.
 Les récepteurs de lipoprotéines de basse densité, par exemple, sont
recyclés plusieurs fois. Les ligands sont typiquement transférés aux
endosomes tardifs. Cependant, certains ligands sont renvoyés dans
le milieu extracellulaire avec leurs récepteurs et les deux sont à
nouveau utilisés. Un exemple de cette activité est la protéine de
transport du fer, la transferrine: les ions ferriques se dissocient de
la transferrine à un faible pH endosomal et la protéine libre et le
récepteur retournent tous deux à la surface cellulaire.

36. D'autres endosomes peuvent libérer tout leur contenu dans
un domaine séparé de la membrane cellulaire (transcytose),
ce qui est particulièrement important dans les cellules
épithéliales. Le mouvement en vrac de grosses molécules de
l'intérieur vers l'extérieur de la cellule peut impliquer la
forme de transport vésiculaire appellee exocytose. Dans ce
processus, une vésicule cytoplasmique à membrane limitée
fusionne avec la membrane plasmique, ce qui entraîne la
libération de son contenu dans l'espace extracellulaire sans
compromettre l'intégrité de la membrane plasmique.

37.  L'exocytose est déclenchée dans de nombreuses
cellules par une augmentation transitoire du Ca2 +
cytosolique. Les voies et le processus de fusion
membranaire au cours de l'exocytose sont hautement
régulés et impliquent des interactions entre plusieurs
protéines membranaires spécifiques. L'exocytose des
produits stockés à partir des cellules épithéliales se
produit généralement spécifiquement sur les
domaines apicaux des cellules, constituant un
mécanisme majeur de la sécrétion glandulaire.

39. La sécrétion protéique impliquant l'exocytose
peut suivre deux voies:
 La sécrétion constitutive est utilisée pour les produits qui sont libérés
des cellules en continu, dès que la synthèse est terminée, comme le
procollagène pour l'ECM.
 La sécrétion régulée se produit en réponse à des signaux arrivant aux
cellules, tels que la libération d'enzymes digestives à partir de cellules
pancréatiques en réponse à des stimuli spécifiques. Des parties de la
membrane cellulaire deviennent une partie des vésicules endocytotiques
ou des vacuoles au cours de l'endocytose; pendant l'exocytose, la
membrane est renvoyée à la surface de la cellule.

40.  Les petites vésicules (de diamètre <120 nm) libérées (appelées exosomes) permettent le
transfert de proteins membranaires et d'autres matériaux vers des cellules voisines.
 Ce processus de déplacement et de recyclage de la membrane est appelé trafic
membranair. Le trafic et le tri des composants membranaires se produisent
continuellement dans la plupart des cellules et sont non seulement cruciaux pour le
maintien de la cellule mais aussi pour des processus physiologiquement importants tels
que la réduction des taux de lipids dans le sang.
 Les sous-populations de vacuoles parmi les endosomes précoces et tardifs dans de
nombreuses cellules accumulent de petites vésicules et des tubules dans leurs lumières
par d'autres invaginations de leurs membranes limitantes, devenant des corps
multivésiculaires.
 Alors que les corps multivésiculaires peuvent fusionner avec les lysosomes pour une
dégradation sélective de leur contenu, cet organite peut également fusionner avec la
membrane plasmique et libérer les vésicules intraluminales à l'extérieur de la cellule.

42.  Les cellules d'un organisme multicellulaire communiquent entre elles pour
réguler le développement des tissus et des organes, contrôler leur croissance
et leur division, et coordonner leurs fonctions. De nombreuses cellules
forment des jonctions communicantes qui couplent des cellules adjacentes et
permettent l'échange d'ions et de petites molécules.
 A travers ces canaux, appelés jonctions lacunaires, les signaux peuvent passer
directement d'une cellule à l'autre sans atteindre le liquid extracellulaire. Les
cellules utilisent également près de deux douzaines de familles de protéines
réceptrices pour détecter et répondre aux molécules extracellulaires et aux
stimuli physiques de tous types. Seules les cellules ayant des récepteurs pour
un ligand spécifiques sont des cellules cibles pour cette molécule.
RÉCEPTION DU SIGNAL ET TRANSDUCTION

43. Chaque type de cellule dans le corps
contient un ensemble distinctif de proteines
réceptrices qui lui permettent de répondre
à un ensemble complémentaire de
molécules de signalisation d'une manière
spécifique et programmée.

45. Les molecules de signal peuvent prendre
différentes voies:
 Dans la signalisation endocrine, les molécules de signal
(appelées hormones) sont transportées dans le sang vers les cellules
cibles dans tout le corps
 Dans la signalisation paracrine, les médiateurs chimiques sont
rapidement métabolisés après libération, de sorte qu'ils n'agissent
que sur les cellules locales très proches de la source.
 Dans la signalisation synaptique, un type particulier
d'interaction paracrine, les neurotransmetteurs agissent uniquement
sur les cellules adjacentes à travers des zones de contact spéciales
appelées.

46. Les molecules de signal peuvent prendre
différentes voies:
 Dans la signalisation autocrine, les signaux lient les
récepteurs sur le même type de cellule qui a produit la molecule messagère.
 Dans la signalisation juxtacrine, importante dans les interactions
tissulaires embryonnaires précoces, les molécules de signalisation telles que les
proteins restent une partie de la membrane cellulaire et lient les récepteurs de
surface de la cellule cible lorsque les deux cellules entrent en contact physique
direct.
 Les récepteurs pour les molécules de signalisation hydrophiles, y
compris la plupart des hormones et des neurotransmetteurs, sont habituellement
des proteines transmembranaires dans le plasmalemme des cellules cibles,
souvent dans le cadre de radeaux lipidiques.

48. Trois classes fonctionnelles importantes de
tells récepteurs sont montrées dans la figure
2-8:
 Les récepteurs liés au canal s'ouvrent lors de la liaison du
ligand pour permettre le transfert d'ions à travers la
membrane.
 Les récepteurs enzymatiques, dans lesquels la liaison du
ligand induit une activité catalytique dans les protéines
périphériques associées.
 Les récepteurs couplés aux protéines G lors de la liaison
au ligand changent une "protéine G" associée qui se lie
ensuite au GTP du nucleotide guanine et est libérée pour
activer d'autres proteins cytoplasmiques.

50. APPLICATION MÉDICALE
 De nombreuses maladies sont causées par des récepteurs défectueux. Par exemple, la
pseudohypoparathyroïdie et un type de nanisme sont causes respectivement par des
récepteurs parathyroïdiens et des récepteurs d'hormone de croissance non
fonctionnels.
 Dans ces deux conditions, les glandes produisent les hormones respectives, mais les
cellules cibles ne peuvent pas répondre parce qu'elles n'ont pas de récepteurs
normaux.

51.  Les ligands hydrophiles (ou premiers messagers) se liant à de telles protéines réceptrices
commencent souvent un processus de transduction de signal, activant une série
d'intermédiaires intracellulaires produisant des changements dans le cytoplasme, le noyau ou
les deux. L'influx ionique médiée par les canaux ou l'activation des kinases peuvent activer les
proteins en aval, en amplifiant le signal.
 Les protéines G activées ciblent les canaux ioniques ou d'autres effecteurs liés à la membrane
qui propagent également le signal plus loin dans la cellule.
 Une telle protéine effectrice est l'enzyme adényl cyclase qui génère de grandes quantités de
seconds molécules messagères, telles que l'adénosine monophosphate cyclique (AMPc). D'autres
seconds messagers comprennent le 1,2-diacyglycerol (DAG) et l'inositol 1,4,5-triphosphate
(IP3).
 Les changements ioniques ou seconds messagers amplifient le premier signal et déclenchent
une cascade d'activité enzymatique, comprenant généralement des kinases, conduisant à des
changements dans l'expression des gènes ou le comportement des cellules.

52.  Les seconds messagers peuvent diffuser à travers le cytoplasme ou être retenus
localement par des proteins d'échafaudage pour une amplification plus focalisée de
l'activité.
 Les molecules de signalisation hydrophobes, telles que les stéroïdes et les hormones
thyroïdiennes, se lient de manière réversible aux protéines porteuses dans le plasma pour
le transport à travers le corps. Ces hormones sont lipophiles et, une fois libérées de leurs
protéines porteuses, ells passent par diffusion à travers la membrane plasmique de la
cellule cible et se lient à des proteins réceptrices intracellulaires spécifiques. Avec de
nombreuses hormones stéroïdiennes, la liaison au récepteur active cette protéine,
permettant au complexe de se déplacer dans le noyau et de se lier avec une forte affinité
à des séquences d'AND spécifiques. Cela augmente généralement le niveau de
transcription de genes spécifiques.
 Chaque hormone stéroïdienne est reconnue par un member différent d'une famille de
protéines réceptrices homologues.

53. CONCLUSION
Tout au long de notre vie, des réactions d’échange biochimique s’effectuent
dans notre organisme, et comme nous l’avons déjà souligné, c’est la membrane
plasmique qui est chargée de barrière sélective pour l’entrée et la sortie des
ions pour maintenir notre équilibre électrolytique constante et notre
homéostasie normale.
Ce travail s’achève grâce aux efforts collectifs du groupe qui succèdent à
ceux fournis par notre cher enseignant Mr le Professeur Docteur Pierre YASSA, de
la peine qu’il s’est donnée en nous dispensant favorablement ce cours
d’Histologie Humaine qui sert de base dans notre formation des futurs médecins.
En fin, nous ne passerons pas sans signaler que ce travail est le résultat des
efforts humains, il peut s’avérer que lors de votre lecture vous avez trouvé
certaines erreurs, nous tenons à vous prier par l’esprit critique de ne pas ignorer
que l’erreur est humaine et que nous sommes aussi humains pour ne pas finir
tout un travail sans erreurs.

54. MERCI POUR
VOTRE ATTENTION
INTELLECTUELLE