6. É CHANGES DE MATIÈ RE ENTRE CELLULE ET MILIEU EXTÉRIEUR.L ER Ô LE DE LA MEMBRANE PLASMIQUE 139
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La première fonction de la membrane cytoplasmique (ou plasmique) est de permettre la compartimentation fondamentale, au niveau de la cellule,
en ce sens qu’elle joue le rôle d’une frontière physique entre les milieux intra- et extracellulaire, et
qu’elle maintient des propriétés différentes dans
chacun d’eux. En raison de son caractère hydrophobe, elle s’oppose en effet à la libre diffusion
des ions et des solutés hydrophiles, de même qu’à
celle de la plupart des macromolécules biologiques. Ceci semble en contradiction avec une
seconde fonction que doit exercer cette membrane,
à savoir assurer de nombreux échanges.
Le fonctionnement cellulaire implique en effet
une importation continue de matières premières
(ou de combustibles) et une exportation des produits ou déchets du métabolisme (voir chapitre 1).
Par ailleurs, la plupart des activités biologiques ne
s’exercent que si les concentrations intracellulaires
de nombreux composés sont suffisamment élevées. C’est le cas des substrats de toutes les
enzymes et de certains ions, tels les ions K
+
, qui
sont en général présents dans le milieu extérieur
en faible concentration. À l’inverse, la concentration d’autres ions doit être maintenue à un niveau
très bas, malgré une concentration extracellulaire
élevée ; on peut citer l’exemple des ions Ca
2+
libres, qui ont un rôle capital de «messager secondaire».
La nécessité du contrôle strict des flux d’eau,
d’ions ou de molécules, au niveau de la membrane
plasmique, est apparue très rapidement aux biologistes cellulaires. La notion de perméabilité sélective avait été clairement dégagée, bien avant que
soient connus la structure intime des membranes
biologiques et les mécanismes précis des échanges.
Pour transporter efficacement tous les composants
du milieu indispensables à la vie, les cellules possèdent des systèmes spécifiques constitués de
protéines transmembranaires spécialisées. Cellesci sont chargées du transfert d’un ion, d’une molécule ou d’un groupe particulier de petites
molécules apparentées. Par ailleurs, les cellules ont
aussi acquis la capacité (au moins chez les
Eucaryotes) à ingérer des macromolécules ou
même des particules de grande taille, mais selon
un mécanisme totalement différent : l’endocytose.
1. ORGANISATION
ET PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES
DE LA MEMBRANE
CYTOPLASMIQUE
1.1. Asymétrie structurale marquée
de la membrane cytoplasmique.
Notion de glycocalyx
En microscopie électronique, la membrane cytoplasmique présente en général la structure trilaminaire classique. Cependant, dans le cas d’un
certain nombre de cellules animales (entérocytes,
cellules à mucus ou cellules endothéliales, par
exemple) ou de Protistes (Amibes), les coupes
montrent que la face externe de cette membrane
est recouverte d’un revêtement fibreux ayant une
épaisseur de 50 à 200 nm ; les fibres, dont le diamètre est de 1 à 2nm, sont implantées perpendiculairement à la membrane et forment un tapis serré
Chapitre 6
ÉCHANGES DE MATIÈRE
ENTRE CELLULE
ET MILIEU EXTÉRIEUR
Le rôle de la membrane
plasmique
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
La première fonction de la membrane cytoplasmique (ou plasmique) est de permettre la compartimentation fondamentale, au niveau de la cellule,
en ce sens qu’elle joue le rôle d’une frontière physique entre les milieux intra- et extracellulaire, et
qu’elle maintient des propriétés différentes dans
chacun d’eux. En raison de son caractère hydrophobe, elle s’oppose en effet à la libre diffusion
des ions et des solutés hydrophiles, de même qu’à
celle de la plupart des macromolécules biologiques. Ceci semble en contradiction avec une
seconde fonction que doit exercer cette membrane,
à savoir assurer de nombreux échanges.
Le fonctionnement cellulaire implique en effet
une importation continue de matières premières
(ou de combustibles) et une exportation des produits ou déchets du métabolisme (voir chapitre 1).
Par ailleurs, la plupart des activités biologiques ne
s’exercent que si les concentrations intracellulaires
de nombreux composés sont suffisamment élevées. C’est le cas des substrats de toutes les
enzymes et de certains ions, tels les ions K
+
, qui
sont en général présents dans le milieu extérieur
en faible concentration. À l’inverse, la concentration d’autres ions doit être maintenue à un niveau
très bas, malgré une concentration extracellulaire
élevée ; on peut citer l’exemple des ions Ca
2+
libres, qui ont un rôle capital de «messager secondaire».
La nécessité du contrôle strict des flux d’eau,
d’ions ou de molécules, au niveau de la membrane
plasmique, est apparue très rapidement aux biologistes cellulaires. La notion de perméabilité sélective avait été clairement dégagée, bien avant que
soient connus la structure intime des membranes
biologiques et les mécanismes précis des échanges.
Pour transporter efficacement tous les composants
du milieu indispensables à la vie, les cellules possèdent des systèmes spécifiques constitués de
protéines transmembranaires spécialisées. Cellesci sont chargées du transfert d’un ion, d’une molécule ou d’un groupe particulier de petites
molécules apparentées. Par ailleurs, les cellules ont
aussi acquis la capacité (au moins chez les
Eucaryotes) à ingérer des macromolécules ou
même des particules de grande taille, mais selon
un mécanisme totalement différent : l’endocytose.
1. ORGANISATION
ET PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES
DE LA MEMBRANE
CYTOPLASMIQUE
1.1. Asymétrie structurale marquée
de la membrane cytoplasmique.
Notion de glycocalyx
En microscopie électronique, la membrane cytoplasmique présente en général la structure trilaminaire classique. Cependant, dans le cas d’un
certain nombre de cellules animales (entérocytes,
cellules à mucus ou cellules endothéliales, par
exemple) ou de Protistes (Amibes), les coupes
montrent que la face externe de cette membrane
est recouverte d’un revêtement fibreux ayant une
épaisseur de 50 à 200 nm ; les fibres, dont le diamètre est de 1 à 2nm, sont implantées perpendiculairement à la membrane et forment un tapis serré
Chapitre 6
ÉCHANGES DE MATIÈRE
ENTRE CELLULE
ET MILIEU EXTÉRIEUR
Le rôle de la membrane
plasmique