5. O RGANISATION GÉNÉRALE ET FONCTIONS DES MEMBRANES BIOLOGIQUES 129
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La morphologie discoïde des hématies serait
également due (en partie, au moins) à ce mécanisme
actif car l’appauvrissement en ATP du cytoplasme
conduit au maintien de la phosphatidyl-sérine et
de la phosphatidyl-éthanolamine sur la face
externe. Un surplus de lipides à ce niveau serait
responsable de la forme crénelée de la membrane
plasmique qui est une conséquence directe de cet
appauvrissement.
En ce qui concerne les protéines intrinsèques, on
comprend aisément, compte tenu de leurs relations
avec la bicouche lipidique et de la taille généralement importante de leurs domaines polaires, qu’il
leur soit impossible de basculer dans la membrane.
3.2. Fluidité membranaire
Les membranes sont, par nature des milieux
anisotropes, c’est-à-dire qu’elles ne présentent pas
les mêmes caractéristiques dans toutes les directions de l’espace. On peut à leur sujet parler de
fluidité, mais seulement par rapport au plan
qu’elles définissent. Cette fluidité traduit la possibilité, manifestée par leurs différents constituants,
de bouger sur place ou de se déplacer, parfois sur
de relativement grandes distances. Cette propriété
est une condition nécessaire pour de nombreuses
activités cellulaires ; elle est fonction de plusieurs
paramètres, propres à la membrane elle-même,
mais aussi à certaines conditions extérieures.
3.2.1. M ISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE
Diverses méthodes, biophysiques et biologiques,
démontrent la fluidité des membranes à travers,
en particulier, la possibilité de diffusion latérale
des lipides et des protéines. On peut également
démontrer un mouvement de rotation sur place ou
de balancement de ces molécules en utilisant des
méthodes biophysiques sophistiquées, de nature
spectroscopique (fluorescence et spectroscopie de
résonance), qui ne peuvent être décrites dans le
cadre de cet ouvrage. Une technique classique, utilisée d’ailleurs dans d’autres domaines que l’étude
des membranes, permet d’étudier les mouvements
latéraux de leurs constituants : il s’agit de la
méthode de réapparition de la fluorescence après
photoextinction ( FRAP, en anglais, pour fluorescence recovery after photobleaching).
L’expérience suivante, réalisée sur le modèle
«hématies de Mammifères», démontre également
que les protéines intrinsèques peuvent aisément se
déplacer dans le plan de la bicouche lipidique au
sein de laquelle elles sont enchâssées. Lorsque des
fantômes d’hématies sont incubés dans une solution saline tamponnée à un pH voisin de 7,5, puis
analysés par cryodécapage, on observe que les
particules intramembranaires (qui représentent les
protéines intrinsèques) sont distribuées de façon
régulière et éparse au sein de la bicouche lipidique. En revanche, si l’on incube ces mêmes fantômes dans une solution de pH voisin de 5,5, on
La méthode de réapparition de la fluorescence après photoextinction
E NCARTT ECHNIQUE
Le principe de cette méthode est simple, même si
les choses ne sont pas techniquement aisées à réaliser. Il faut tout d’abord marquer un composant
membranaire (lipide ou protéine) par un fluorochrome, dans une cellule vivante immobilisée ou
un organite, de sorte qu’on puisse le voir avec un
microscope à fluorescence après excitation avec
une lumière de longueur d’onde appropriée (voir
la microscopie à fluorescence, chapitre 2). Dans le
cas des protéines membranaires, ceci se fait le
plus souvent grâce à un anticorps spécifique
auquel on a greffé un fluorochrome.
Il s’agit en fait, dans un premier temps, d’exciter
le fluorochrome d’un tout petit territoire membranaire au moyen d’un fin pinceau de lumière laser,
afin de le visualiser, puis on envoie sur ce territoire une lumière de grande intensité qui «brûle»
et détruit le fluorochrome ( photodécoloration ou
blanchiment) et supprime la fluorescence émise.
On constate que le territoire en question n’émet
plus de fluorescence pendant un certain temps,
mais que progressivement celle-ci réapparaît, par
diffusion des molécules fluorescentes de la périphérie de la zone brûlée, qui remplacent celles de
cette dernière. Ce phénomène de récupération de
la fluorescence, qui peut être totale, est la preuve
de la mobilité latérale des molécules portant le
fluorochrome. Il est possible, avec cette méthode,
de mesurer un coefficient de diffusion latérale
traduisant le degré de fluidité d’une membrane
biologique ; les valeurs obtenues sont élevées et
telles que les lipides semblent pouvoir se déplacer sur des distances de l’ordre du µ m par
seconde ! Ces valeurs sont cependant très inférieures à celles mesurées pour les bicouches
phospholipidiques pures artificielles.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La morphologie discoïde des hématies serait
également due (en partie, au moins) à ce mécanisme
actif car l’appauvrissement en ATP du cytoplasme
conduit au maintien de la phosphatidyl-sérine et
de la phosphatidyl-éthanolamine sur la face
externe. Un surplus de lipides à ce niveau serait
responsable de la forme crénelée de la membrane
plasmique qui est une conséquence directe de cet
appauvrissement.
En ce qui concerne les protéines intrinsèques, on
comprend aisément, compte tenu de leurs relations
avec la bicouche lipidique et de la taille généralement importante de leurs domaines polaires, qu’il
leur soit impossible de basculer dans la membrane.
3.2. Fluidité membranaire
Les membranes sont, par nature des milieux
anisotropes, c’est-à-dire qu’elles ne présentent pas
les mêmes caractéristiques dans toutes les directions de l’espace. On peut à leur sujet parler de
fluidité, mais seulement par rapport au plan
qu’elles définissent. Cette fluidité traduit la possibilité, manifestée par leurs différents constituants,
de bouger sur place ou de se déplacer, parfois sur
de relativement grandes distances. Cette propriété
est une condition nécessaire pour de nombreuses
activités cellulaires ; elle est fonction de plusieurs
paramètres, propres à la membrane elle-même,
mais aussi à certaines conditions extérieures.
3.2.1. M ISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE
Diverses méthodes, biophysiques et biologiques,
démontrent la fluidité des membranes à travers,
en particulier, la possibilité de diffusion latérale
des lipides et des protéines. On peut également
démontrer un mouvement de rotation sur place ou
de balancement de ces molécules en utilisant des
méthodes biophysiques sophistiquées, de nature
spectroscopique (fluorescence et spectroscopie de
résonance), qui ne peuvent être décrites dans le
cadre de cet ouvrage. Une technique classique, utilisée d’ailleurs dans d’autres domaines que l’étude
des membranes, permet d’étudier les mouvements
latéraux de leurs constituants : il s’agit de la
méthode de réapparition de la fluorescence après
photoextinction ( FRAP, en anglais, pour fluorescence recovery after photobleaching).
L’expérience suivante, réalisée sur le modèle
«hématies de Mammifères», démontre également
que les protéines intrinsèques peuvent aisément se
déplacer dans le plan de la bicouche lipidique au
sein de laquelle elles sont enchâssées. Lorsque des
fantômes d’hématies sont incubés dans une solution saline tamponnée à un pH voisin de 7,5, puis
analysés par cryodécapage, on observe que les
particules intramembranaires (qui représentent les
protéines intrinsèques) sont distribuées de façon
régulière et éparse au sein de la bicouche lipidique. En revanche, si l’on incube ces mêmes fantômes dans une solution de pH voisin de 5,5, on
La méthode de réapparition de la fluorescence après photoextinction
E NCARTT ECHNIQUE
Le principe de cette méthode est simple, même si
les choses ne sont pas techniquement aisées à réaliser. Il faut tout d’abord marquer un composant
membranaire (lipide ou protéine) par un fluorochrome, dans une cellule vivante immobilisée ou
un organite, de sorte qu’on puisse le voir avec un
microscope à fluorescence après excitation avec
une lumière de longueur d’onde appropriée (voir
la microscopie à fluorescence, chapitre 2). Dans le
cas des protéines membranaires, ceci se fait le
plus souvent grâce à un anticorps spécifique
auquel on a greffé un fluorochrome.
Il s’agit en fait, dans un premier temps, d’exciter
le fluorochrome d’un tout petit territoire membranaire au moyen d’un fin pinceau de lumière laser,
afin de le visualiser, puis on envoie sur ce territoire une lumière de grande intensité qui «brûle»
et détruit le fluorochrome ( photodécoloration ou
blanchiment) et supprime la fluorescence émise.
On constate que le territoire en question n’émet
plus de fluorescence pendant un certain temps,
mais que progressivement celle-ci réapparaît, par
diffusion des molécules fluorescentes de la périphérie de la zone brûlée, qui remplacent celles de
cette dernière. Ce phénomène de récupération de
la fluorescence, qui peut être totale, est la preuve
de la mobilité latérale des molécules portant le
fluorochrome. Il est possible, avec cette méthode,
de mesurer un coefficient de diffusion latérale
traduisant le degré de fluidité d’une membrane
biologique ; les valeurs obtenues sont élevées et
telles que les lipides semblent pouvoir se déplacer sur des distances de l’ordre du µ m par
seconde ! Ces valeurs sont cependant très inférieures à celles mesurées pour les bicouches
phospholipidiques pures artificielles.