144 DeUXiÈMe partie La cellule
Le rôle des glucides membranaires
dans la reconnaissance intercellulaire
La reconnaissance intercellulaire, c’estàdire la capacité d’une
cellule à distinguer les types de cellules de l’organisme dont elle
fait partie, revêt une importance capitale dans le fonctionnement d’un organisme. Chez l’embryon animal, par exemple,
cette fonction permet aux cellules de même type de se regrouper en tissus. Elle détermine aussi le rejet des cellules étrangères
par le système immunitaire, un mécanisme de défense important chez les Vertébrés (voir le chapitre 43). Les cellules se
reconnaissent entre elles en se liant aux molécules – généralement des glucides – qui se trouvent à la surface de la couche
extracellulaire de leur membrane plasmique (voir la figure 7.5).
Les glucides membranaires sont souvent de courtes
chaînes ramifiées comptant moins de 15 monomères. Certains
s’unissent aux lipides (glycolipides) par des liaisons covalentes, mais la plupart se lient à des protéines (glycoprotéines), également par covalence (voir la figure 7.5).
Les petits glucides associés au feuillet externe de la membrane plasmique varient selon les espèces d’organismes, selon
les individus d’une même espèce, voire selon les types de cellules d’un même organisme. Étant donné leur diversité et
leurs différentes positions, on les considère comme des marqueurs qui permettent de distinguer les cellules, notamment
celles des différents groupes sanguins.
La synthèse et la structure
asymétrique des membranes
Les faces extracellulaire et cytoplasmique des membranes cellulaires se distinguent par leur organisation asymétrique. La
composition lipidique particulière de ces deux couches de
lipides peut différer et chaque protéine a une orientation particulière dans la membrane (voir la figure 7.9). La figure 7.12
montre comment s’installe cette asymétrie. La disposition
asymétrique des protéines, des lipides et de leurs glucides
dans la membrane plasmique est déterminée au cours de la
synthèse de la membrane par le réticulum endoplasmique
(RE) et l’appareil de Golgi.
retour sur le ConCept 7.1
1. Les glucides liés à certaines protéines et à certains
lipides de la membrane plasmique s’ajoutent à la
membrane pendant sa synthèse et sont modifiés dans
le RE et l’appareil de Golgi ; la nouvelle membrane
forme alors des vésicules de sécrétion qui se déplacent
jusqu’à la surface de la cellule. De quel côté de la
membrane de la vésicule les glucides se trouventils ?
2.
et sI ?
Le sol qui entoure les sources thermales
est beaucoup plus chaud que le sol d’une autre région.
Deux sortes d’herbes indigènes génétiquement très
proches vivent l’une dans la région la plus chaude
et l’autre dans la région la plus froide. Si vous analysiez la composition lipidique de leur membrane
cellulaire, que vous attendriezvous à trouver ?
Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 7.10 Quelques fonctions des protéines membranaires.
Les protéines membranaires cumulent souvent plusieurs fonctions.
Certaines protéines transmembranaires peuvent se fixer à une
molécule particulière de la matrice extracellulaire et, ensuite,
transmettre un signal à l’intérieur de la cellule. Utilisez les protéines
montrées ici pour expliquer comment se déroule ce processus.
?
ATP
Enzymes
Transport. À gauche Une protéine qui
traverse la membrane de part en part peut
constituer un canal hydrophile dans lequel
s'écoule un seul type de soluté. À droite
D’autres protéines de transport déplacent
des substances d’un côté à l’autre de la
membrane en changeant de forme (voir la
figure 7.17). Certaines protéines de transport
hydrolysent l’ATP afin d’en tirer l’énergie
nécessaire pour pomper des substances
à travers la membrane.
Activité enzymatique. Une protéine
intramembranaire peut être une enzyme dont
le site actif se trouve exposé aux substances
de la solution adjacente. Dans certains cas, la
membrane comporte un alignement ordonné
d’enzymes qui accomplissent les étapes d’un
processus métabolique, selon une séquence
déterminée.
Adhérence intercellulaire. Les protéines
intramembranaires des cellules adjacentes
se lient et s'associent par l'intermédiaire
de plusieurs types de jonctions, comme
les jonctions ouvertes ou les jonctions
serrées (voir la figure 6.32, p. 132). Cette
propriété permet la formation de tissus.
Ce type de lien intercellulaire est plus
durable que celui décrit en (d).
Reconnaissance intercellulaire. Certaines
glycoprotéines servent à identifier les
cellules et sont spécifiquement reconnues
par les autres cellules. Ce type de lien
intercellulaire est habituellement
de plus courte durée que celui décrit en (e).
Transduction des signaux. Une protéine
membranaire (réceptrice) peut porter un site
de liaison dont la forme épouse celle d’un
messager chimique, comme une hormone.
Le messager externe (la molécule porteuse
du message) amène la protéine à changer
de forme, lui permettant ainsi de
transmettre le message à l’intérieur de la
cellule, généralement en s’attachant à une
protéine cytoplasmique (voir la figure 11.6,
p. 237).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Molécule porteuse
du message
Transduction du signal
Récepteur
Glycoprotéine
Fixation au cytosquelette et à la matrice
extracellulaire. Des microfilaments ou
d’autres éléments du cytosquelette s'unissent
en établissant des liens non covalents avec les
protéines membranaires. Cette fonction joue
un rôle important dans le maintien de la forme
cellulaire et dans la stabilité de certaines
protéines intramembranaires. Les protéines qui
adhèrent à la matrice extracellulaire peuvent
coordonner des changements extracellulaires
ou intracellulaires (voir la figure 6.30, p. 131).
Le rôle des glucides membranaires
dans la reconnaissance intercellulaire
La reconnaissance intercellulaire, c’estàdire la capacité d’une
cellule à distinguer les types de cellules de l’organisme dont elle
fait partie, revêt une importance capitale dans le fonctionnement d’un organisme. Chez l’embryon animal, par exemple,
cette fonction permet aux cellules de même type de se regrouper en tissus. Elle détermine aussi le rejet des cellules étrangères
par le système immunitaire, un mécanisme de défense important chez les Vertébrés (voir le chapitre 43). Les cellules se
reconnaissent entre elles en se liant aux molécules – généralement des glucides – qui se trouvent à la surface de la couche
extracellulaire de leur membrane plasmique (voir la figure 7.5).
Les glucides membranaires sont souvent de courtes
chaînes ramifiées comptant moins de 15 monomères. Certains
s’unissent aux lipides (glycolipides) par des liaisons covalentes, mais la plupart se lient à des protéines (glycoprotéines), également par covalence (voir la figure 7.5).
Les petits glucides associés au feuillet externe de la membrane plasmique varient selon les espèces d’organismes, selon
les individus d’une même espèce, voire selon les types de cellules d’un même organisme. Étant donné leur diversité et
leurs différentes positions, on les considère comme des marqueurs qui permettent de distinguer les cellules, notamment
celles des différents groupes sanguins.
La synthèse et la structure
asymétrique des membranes
Les faces extracellulaire et cytoplasmique des membranes cellulaires se distinguent par leur organisation asymétrique. La
composition lipidique particulière de ces deux couches de
lipides peut différer et chaque protéine a une orientation particulière dans la membrane (voir la figure 7.9). La figure 7.12
montre comment s’installe cette asymétrie. La disposition
asymétrique des protéines, des lipides et de leurs glucides
dans la membrane plasmique est déterminée au cours de la
synthèse de la membrane par le réticulum endoplasmique
(RE) et l’appareil de Golgi.
retour sur le ConCept 7.1
1. Les glucides liés à certaines protéines et à certains
lipides de la membrane plasmique s’ajoutent à la
membrane pendant sa synthèse et sont modifiés dans
le RE et l’appareil de Golgi ; la nouvelle membrane
forme alors des vésicules de sécrétion qui se déplacent
jusqu’à la surface de la cellule. De quel côté de la
membrane de la vésicule les glucides se trouventils ?
2.
et sI ?
Le sol qui entoure les sources thermales
est beaucoup plus chaud que le sol d’une autre région.
Deux sortes d’herbes indigènes génétiquement très
proches vivent l’une dans la région la plus chaude
et l’autre dans la région la plus froide. Si vous analysiez la composition lipidique de leur membrane
cellulaire, que vous attendriezvous à trouver ?
Expliquez votre réponse.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
m Figure 7.10 Quelques fonctions des protéines membranaires.
Les protéines membranaires cumulent souvent plusieurs fonctions.
Certaines protéines transmembranaires peuvent se fixer à une
molécule particulière de la matrice extracellulaire et, ensuite,
transmettre un signal à l’intérieur de la cellule. Utilisez les protéines
montrées ici pour expliquer comment se déroule ce processus.
?
ATP
Enzymes
Transport. À gauche Une protéine qui
traverse la membrane de part en part peut
constituer un canal hydrophile dans lequel
s'écoule un seul type de soluté. À droite
D’autres protéines de transport déplacent
des substances d’un côté à l’autre de la
membrane en changeant de forme (voir la
figure 7.17). Certaines protéines de transport
hydrolysent l’ATP afin d’en tirer l’énergie
nécessaire pour pomper des substances
à travers la membrane.
Activité enzymatique. Une protéine
intramembranaire peut être une enzyme dont
le site actif se trouve exposé aux substances
de la solution adjacente. Dans certains cas, la
membrane comporte un alignement ordonné
d’enzymes qui accomplissent les étapes d’un
processus métabolique, selon une séquence
déterminée.
Adhérence intercellulaire. Les protéines
intramembranaires des cellules adjacentes
se lient et s'associent par l'intermédiaire
de plusieurs types de jonctions, comme
les jonctions ouvertes ou les jonctions
serrées (voir la figure 6.32, p. 132). Cette
propriété permet la formation de tissus.
Ce type de lien intercellulaire est plus
durable que celui décrit en (d).
Reconnaissance intercellulaire. Certaines
glycoprotéines servent à identifier les
cellules et sont spécifiquement reconnues
par les autres cellules. Ce type de lien
intercellulaire est habituellement
de plus courte durée que celui décrit en (e).
Transduction des signaux. Une protéine
membranaire (réceptrice) peut porter un site
de liaison dont la forme épouse celle d’un
messager chimique, comme une hormone.
Le messager externe (la molécule porteuse
du message) amène la protéine à changer
de forme, lui permettant ainsi de
transmettre le message à l’intérieur de la
cellule, généralement en s’attachant à une
protéine cytoplasmique (voir la figure 11.6,
p. 237).
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
Molécule porteuse
du message
Transduction du signal
Récepteur
Glycoprotéine
Fixation au cytosquelette et à la matrice
extracellulaire. Des microfilaments ou
d’autres éléments du cytosquelette s'unissent
en établissant des liens non covalents avec les
protéines membranaires. Cette fonction joue
un rôle important dans le maintien de la forme
cellulaire et dans la stabilité de certaines
protéines intramembranaires. Les protéines qui
adhèrent à la matrice extracellulaire peuvent
coordonner des changements extracellulaires
ou intracellulaires (voir la figure 6.30, p. 131).