de larges domaines hydrophobes leur permettant
de se «dissoudre » dans cette bicouche. Les
méthodes classiques de purification ne peuvent
s’appliquer à ces protéines car elles sont, d’une
part, difficiles à extraire de la composante lipidique non hydrosoluble et, d’autre part, en
l’absence de celle-ci, elles ont tendance à se dénaturer et à s’agréger, ce qui conduit à la perte de
leurs fonctions et à leur précipitation.
Seul l’usage relativement récent de détergents
appropriés a permis de résoudre ce double problème et d’analyser les protéines membranaires.
De plus, la reconstitution in vitro de vésicules artificielles porteuses de ces molécules purifiées (protéoliposomes) autorise, grâce à eux, des approches
fonctionnelles dont divers exemples seront donnés
dans le chapitre 10.
2.5.1. D ES OUTILS IMPORTANTS : LES DÉTERGENTS
Les détergents sont, comme les lipides, des
molécules amphiphiles ; ils peuvent être chargés
électriquement ou neutres (voir figure 5.12). Ce
sont des molécules naturelles : sels de Na
+
ou K
+
d’acides gras (savons), ou bien artificielles, dont la
chimie fournit une grande variété ; elles forment
naturellement des micelles en présence d’eau. On
rappelle que le pouvoir dégraissant des détergents
tient au fait que ces composés sont capables de
piéger des molécules lipidiques au sein de leurs
micelles et donc de les extraire de leur support et
ainsi de les solubiliser (ce qui permet de les éliminer). Ce pouvoir général des savons est utilisé par
les biochimistes pour dissoudre les bicouches lipidiques et extraire les protéines intrinsèques sans
les détériorer.
122 B IOLOGIE CELLULAIRE
Utilisation des détergents
dans l’étude des membranes
Si l’on mélange en faible concentration des
détergents à des membranes biologiques, les
queues hydrophobes de ceux-ci s’intercalent
simplement dans la bicouche sans la détruire.
Lorsque cette concentration augmente, les
détergents désorganisent la bicouche et forment
des micelles mixtes incluant une quantité plus
ou moins grande de lipides. Les protéines membranaires sont en même temps solubilisées par
le détergent qui se fixe sur elles en déplaçant les
lipides qui leur étaient étroitement associés. On
obtient des complexes protéine/détergent
solubles, avec parfois quelques molécules de
lipides restant accrochées, dans lesquels les
molécules protéiques conservent éventuellement leur configuration native (voir figure 5.13).
Un volet important de l’utilisation des détergents, qui sera uniquement mentionné ici, est la
possibilité qu’ils offrent de reconstituer des
vésicules unimembranaires incluant de telles
protéines dans la bicouche ; ce sont les protéoliposomes. À partir de mélanges formés de complexes «protéine membranaire purifiée/
détergent » et de micelles mixtes «phospholipide/détergent », et après dialyse du
détergent, de tels édifices se construisent spontanément ; la technique reste cependant délicate
et n’est pas toujours couronnée de succès. On a
pu ainsi obtenir des systèmes protéiques membranaires fonctionnellement actifs incluant, par
exemple, des transporteurs actifs d’ions (pompe
E NCARTT ECHNIQUE
CH 3 (CH 2 ) 11 OS O 3
– Na +
CH 3 C CH 2 C
(O CH 2 CH 2 ) n OH
CH
CH 3
HO
H
CH 3
HO
(CH 2 ) 2 CO O – Na +
Dodécyl sulfate de sodium
(SDS)
Polyoxyéthylène-octylphénol (Triton X-100)
Déoxycholate de sodium
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3 CH 3
Figure 5.12
Formules de quelques
détergents classiques utilisés
dans l’étude des membranes
et dans la purification
de leurs protéines
constitutives
Le déoxycholate de sodium
est une molécule retrouvée
dans les sels biliaires
SDS
triton X-100
de se «dissoudre » dans cette bicouche. Les
méthodes classiques de purification ne peuvent
s’appliquer à ces protéines car elles sont, d’une
part, difficiles à extraire de la composante lipidique non hydrosoluble et, d’autre part, en
l’absence de celle-ci, elles ont tendance à se dénaturer et à s’agréger, ce qui conduit à la perte de
leurs fonctions et à leur précipitation.
Seul l’usage relativement récent de détergents
appropriés a permis de résoudre ce double problème et d’analyser les protéines membranaires.
De plus, la reconstitution in vitro de vésicules artificielles porteuses de ces molécules purifiées (protéoliposomes) autorise, grâce à eux, des approches
fonctionnelles dont divers exemples seront donnés
dans le chapitre 10.
2.5.1. D ES OUTILS IMPORTANTS : LES DÉTERGENTS
Les détergents sont, comme les lipides, des
molécules amphiphiles ; ils peuvent être chargés
électriquement ou neutres (voir figure 5.12). Ce
sont des molécules naturelles : sels de Na
+
ou K
+
d’acides gras (savons), ou bien artificielles, dont la
chimie fournit une grande variété ; elles forment
naturellement des micelles en présence d’eau. On
rappelle que le pouvoir dégraissant des détergents
tient au fait que ces composés sont capables de
piéger des molécules lipidiques au sein de leurs
micelles et donc de les extraire de leur support et
ainsi de les solubiliser (ce qui permet de les éliminer). Ce pouvoir général des savons est utilisé par
les biochimistes pour dissoudre les bicouches lipidiques et extraire les protéines intrinsèques sans
les détériorer.
122 B IOLOGIE CELLULAIRE
Utilisation des détergents
dans l’étude des membranes
Si l’on mélange en faible concentration des
détergents à des membranes biologiques, les
queues hydrophobes de ceux-ci s’intercalent
simplement dans la bicouche sans la détruire.
Lorsque cette concentration augmente, les
détergents désorganisent la bicouche et forment
des micelles mixtes incluant une quantité plus
ou moins grande de lipides. Les protéines membranaires sont en même temps solubilisées par
le détergent qui se fixe sur elles en déplaçant les
lipides qui leur étaient étroitement associés. On
obtient des complexes protéine/détergent
solubles, avec parfois quelques molécules de
lipides restant accrochées, dans lesquels les
molécules protéiques conservent éventuellement leur configuration native (voir figure 5.13).
Un volet important de l’utilisation des détergents, qui sera uniquement mentionné ici, est la
possibilité qu’ils offrent de reconstituer des
vésicules unimembranaires incluant de telles
protéines dans la bicouche ; ce sont les protéoliposomes. À partir de mélanges formés de complexes «protéine membranaire purifiée/
détergent » et de micelles mixtes «phospholipide/détergent », et après dialyse du
détergent, de tels édifices se construisent spontanément ; la technique reste cependant délicate
et n’est pas toujours couronnée de succès. On a
pu ainsi obtenir des systèmes protéiques membranaires fonctionnellement actifs incluant, par
exemple, des transporteurs actifs d’ions (pompe
E NCARTT ECHNIQUE
CH 3 (CH 2 ) 11 OS O 3
– Na +
CH 3 C CH 2 C
(O CH 2 CH 2 ) n OH
CH
CH 3
HO
H
CH 3
HO
(CH 2 ) 2 CO O – Na +
Dodécyl sulfate de sodium
(SDS)
Polyoxyéthylène-octylphénol (Triton X-100)
Déoxycholate de sodium
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3 CH 3
Figure 5.12
Formules de quelques
détergents classiques utilisés
dans l’étude des membranes
et dans la purification
de leurs protéines
constitutives
Le déoxycholate de sodium
est une molécule retrouvée
dans les sels biliaires
SDS
triton X-100