Université Abderrahmane Mira de Bejaia

Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie

Département des Troncs Communs Sciences de la Nature

Biologie cellulaire

Cours 3 : Membrane plasmique

L’enseignante : S. Meziani
 INTRODUCTION

o  A la surface de la cellule, existe une couche

cytoplasmique « membrane plasmique » ou
« plasmalemme ».

o  La membrane plasmique est une structure organisée,

complexe, asymétrique et indispensable à la vie de
la cellule.

o  L'épaisseur moyenne de la membrane plasmique est de

75 A°, varie entre 70 et 100 A° (selon les cellules).
 INTRODUCTION

o  Elle désigne un assemblage de molécules sous forme

d’une couche séparant la cellule de son environnement
et délimitant les organites à l'intérieur de celle-ci.

o  Elle constitue une enveloppe continue (sépare le

milieu intracellulaire du milieu extracellulaire).
« c’est une membrane biologique de séparation »
e de la membrane plasmique
1. STRUCTURE
ure de la membrane plasmique est indétectable au microscope optique. Elle
le qu’au microscope électronique.
o  La membrane plasmique est tri-stratifiée
brane plasmique est tri-stratifiée, c'est-à-dire formée de trois feuillets superpo
(trois feuillets superposés).

Deux feuillets ²  Deux

denses feuillets :denses
hydrophiles hydrophiles
l'un interne :
et l'autre externe, d’enviro
5Å d’épaisseur ; l'un interne et l'autre externe,
d’environ :20
Un feuillet clair hydrophobe à 25épaisseur
d’une A° d’épaisseur
moyenne de 35Å.

ur moyenne de²  Un feuillet

la membrane clairmais
est de 75Å, hydrophobe
elle varie entre:70 et 100Å se
lulaires. d’une épaisseur moyenne de 35 A°
et externe (tourné vers le milieu extracellulaire) est souvent plus épais
 1. STRUCTURE
o  Le feuillet dense externe est souvent plus épais que le feuillet
dense interne.
Composition biochimique des
o  Le feuillet externe apparaît garni d'un mince film de matériel
membranes
glycoprotéique ou glycolipidique.

C'est le revêtement fibreux ou le cell coat ou le glycocalyx ou

glycolemme
 1. STRUCTURE

o  Les membranes biologiques: la membrane plasmique et

les membranes internes des cellules eucaryotes
(animales et végétales), ont une structure globale
commune.
o  L'aspect tri-stratifié est retrouvé dans tous les systèmes
membranaires au sein d'une même cellule, c'est pourquoi
elle est appelée « membrane unitaire », « membrane
biologique » ou « cytomembrane ».
 2. COMPOSITION CHIMIQUE

o  La membrane plasmique est composée très

majoritairement de protéines (60%) et de lipides
(40%).

o  Les glucides sont aussi des composants importants de

certaines membranes.
 2.1. LES LIPIDES

o  Ce sont des molécules amphiphiles formées :

-  D’une tête polaire hydrophile

(ayant une forte affinité pour l’eau).

-  Une queue apolaire hydrophobe

qui n’établit pas de relation avec
l’eau.
 2.1. LES LIPIDES

Phospholipides

ipides (deux

rol (15% à 50 %
Cholestérol

es lipides)
Phospholipides

-  Les phospholipides;
On distingue : -  fluidité
olestérol : rôle dans le maintien de la Le cholestérol;
la membrane
-  Les glycolipides.
 o Correspondent à l’association de la sphingosine, d’acide gras, d’acide phosphorique
o mouvement latéral
d’alcool ou : déplacement
d’acides aminés. dans un même feuillet
MOUVEMENTS
o o Ils représentent
changement DES LIPIDES MEMBRANAIRES
de feuilletla : mouvement
plupart des de lipides qui oucontiennent
bascule des glucide
flip-flop (nécessite
(glycosphingolipides : « les glycolipides »).
sous forme d’ATP).
Trois
Mouvements typesmembranaires
des lipides de mouvements sont possibles :
Trois types de mouvements sont possibles pour les lipides :
o rotation sur eux-mêmes
o mouvement latéral ü : déplacement
rotation dudansphospholipide
un même feuillet sur lui-même.
o changement de feuillet : mouvement de bascule ou flip-flop (nécessite de l’énerg
sous forme d’ATP).

ü  Mouvement latéral dans

un même feuillet
e cholestérol
La teneur en cholestérol de la membrane plasmique peut atteindre le quart (
ité des lipides membranaires. Il s’insère dans la bicouche des phospholipides.
ü  Mouvement de bascule ou flip-flop (nécessite l’ATP):
b. Le cholestérol
La teneur en cholestérol dechangement de feuillet.
la membrane plasmique peut atteindre le quart (25%) de
Le cholestérol
totalité des possède une fonction
lipides membranaires. hydroxyle
Il s’insère et undesnoyau
dans la bicouche tétracyclique ri
phospholipides.
 a. LES PHOSPHOLIPIDES

o  Les phospholipides représentent 55% des lipides

membranaires.
o  Présentent tous une tête hydrophile et une queue
hydrophobe.
On distingue deux types de phospholipides :

-  Les phosphoglycérides ou glycérophospholipides : dérivent du

glycérol.
-  Les sphingolipides ou sphingophospholipides : dérivent de la
sphingosine.
 - Phosphoglycérides (glycérophospholipides)

•  Lipides majoritaires de la membrane plasmique.

•  Les glycérophospholipides correspondent à l’association

!"#$%&'()'*()'"+(+,-*
du glycérol, de deux acides gras, d’un acide
phosphorique et d’un alcool ou d’un acide aminé.

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Ou acide aminé
 /*. 0. (. 123. 456,7(892:. 42. *;1;42:. 45382. ,)3,72. <. *5(3=>2. 42. *(. -2-?>(82. @-
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- Phosphoglycérides (glycérophospholipides)

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*5(::),;(=;)8.(A2,.382.1>)=6;82:.@*;1)1>)=6;82E.@A);>..12*+)/3E+..

•  Parmi les acides aminés on trouve la

sérine.
•  Parmi les alcools on trouve :
l’inositol, l’éthanolamine et la choline

•  Les alcools ou les acides aminés donnent

l’identité et la caractéristique du
glycérophospholipides.

On obtient ainsi la phosphatidyl-sérine, le

phosphatidyl-inositol, la phosphatidyl-choline
et la phosphatidyl-éthanolamine.
.
*+,-./!A1!2><B?><7+?+9/!
7==1JKKLLL+3*0::2+3D?)>42(3B+C>K(=2*;2>K;M>(-2>K?;),2**N4;CC3:;)8K9??+,2*+C(+OP
 - Sphingolipides ou sphingophospholipides

o Lipides membranaires moins fréquent.

o Correspondent à l’association de la sphingosine,

d’acide gras, d’acide phosphorique et d’alcools ou
d’acide aminé.

Ou acide aminé
 - Sphingolipides ou sphingophospholipides

•  Par association avec la

choline, on obtient la
sphingomyéline.

•  Ils représentent la plus part des lipides qui contiennent des

glucides (glycosphingolipides) :

13
 b. LE CHOLESTÉROL

o  Représente 25% des lipides membranaires.

o  S’insère dans la bicouche des phospholipides.

Le cholestérol possède une fonction hydroxyle et un noyau

tétracyclique rigide
Cours de Biologie Cellulaire 1LMD C

Molécule amphiphile :
-  Très hydrophobe.
-  Le OH qui est hydrophile

o Chez les animaux, le cholestérol est le seul stérol constitutif de

 b. LE CHOLESTÉROL

•  Chez les animaux, le seul stérol à entrer dans la

constitution de la membrane plasmique

•  Absent chez les végétaux supérieurs et chez la plupart

des bactéries dont la membrane plasmique contient
d’autres stérols.

Le cholestérol maintient la stabilité mécanique de la

membrane (rigidité), diminue sa fluidité et sa
perméabilité aux petites molécules.
 c. LES GLYCOLIPIDES

-  Constituent environ 18% des lipides membranaires.

-  Dépourvus de phosphate.
-  Pourvus d’un résidu de sucre ou d’un oligosaccharide.
-  Exclusivement présents du côté extracellulaire.
-  Particulièrement abondants dans les cellules nerveuses.

-  Les glycolipides sont de deux types :

les glycéroglycolipides et les Sphingoglycolipides.
 2.2. LES PROTÉINES

Les protéines jouent un rôle dans les fonctions spécifiques

de la membrane cellulaire. On distingue trois types :
 2.2. LES PROTÉINES

o  Les protéines ancrées : ancrées à la membrane par

l’intermédiaire d’acide gras.
o  Les protéines transmembranaires (intégrales) :
traversent les deux feuillets de la membrane.
o  Les protéines périphériques : hydrophiles et ne
pénètrent pas dans l’intérieur hydrophobe de la
bicouche lipidique.
 2.3. LES GLUCIDES

o  Les sucres sont présents en faibles quantités (5 à 10%).

o  Ils sont toujours liés à des

protéines (glycoprotéines) ou à
des lipides (glycolipides).

o  Toujours situés sur le versant

extracellulaire.
 3. L’ARCHITECTURE MOLÉCULAIRE

•  Singer & Nicholson ont proposé en 1972 un modèle

d'architecture moléculaire définissant la membrane plasmique
comme une « mosaïque fluide et asymétrique ».
 4. PERMÉABILITÉ MEMBRANAIRE

-  La membrane : frontière entre l’hyaloplasme et le milieu extra

cellulaire.
-  Forme une barrière à perméabilité sélective ou différentielle.
-  Les mouvements des substances peuvent se produire activement
ou passivement.

o  Mécanismes passifs : les molécules traversent la membrane sans

que la cellule fournisse d’énergie.
o  Mécanismes actifs : la cellule dépense de l’énergie (ATP) pour
transporter les substances à travers la membrane.
 4.1. MÉCANISMES PASSIFS

•  Déplacement des solutés à travers une membrane : du milieu le

plus concentré en solutés vers le milieu le moins concentré en
solutés, jusqu’à égalité.

•  Le transport passif ou perméabilité passive est un transport qui

se fait :

-  Sans consommation d'énergie ;

-  Le long du gradient de concentration.
 LA DIFFUSION

o Est un processus de transport passif.

o La vitesse de la diffusion dépend de leur taille et de leur
température.
o La diffusion passive d’une molécule à travers la
membrane plasmique est possible si :

-  Elle est liposoluble ;

-  Elle est assez petite pour passer dans les
pores de la membrane ;
-  Elle est aidée par une protéine porteuse.
 LA DIFFUSION

On distingue :

-  La diffusion non assisté des particules liposolubles ou

de très petite taille est appelée diffusion simple.
-  La diffusion non assistée de l’eau est appelée osmose.
La diffusion assistée est appelée diffusion facilitée.
 a. L’OSMOSE

•  La diffusion d’un solvant (l’eau) à travers une membrane à

perméabilité sélective (membrane plasmique).
o  C’est un phénomène passif qui a lieu si les solutions sont
séparées par une membrane semi-perméable.
o  Les molécules d'eau traversent la membrane de la solution
hypotonique (plus diluée) vers la solution hypertonique (plus
concentrée) jusqu'à ce que les solutions soient isotoniques
(même concentrations).

•  L'eau n'étant pas soluble dans les lipides, impossible qu'elle puisse
traverser directement la membrane plasmique.
sse traverser directement la couche phospholipidique de la membra
le puisse traverser directement la couche phospholipidique de la mem
ue.
lasmique. a. L’OSMOSE
bre passage de l'eau se fait par l'intermédiaire de protéines intégrées q
•  Le
Le libre
libre
mplètement passage
passage de l'eau
decouche
la double l'eau se par
se fait fait
lipidique par l'intermédiaire
l'intermédiaire
: on parle de protéines
de membranaires".
de "pores protéines intégrée
rsent complètement la double couche lipidique : on parle de "pores membranaires"
intégrées "pores membranaires ou aquaporines".
protéines ou pores ressemblent à de petits canaux dont la forme évoque ce
• 
Ces protéines
Ces ou pores
protéines ressemblent
(petits canaux) à permettent
de petits canaux
à dontetlaà forme
l'eau
placé verticalement à travers la membrane cytoplasmique et, par conséquent,
évoque
certaines
tunnel placé verticalement à travers la membrane cytoplasmique et, par conséquen
ue l'orifice
petitescentral permette
molécules à l'eau et,dans
dissoutes à l'occasion,
l'eau de àdiffuser
certaineslibrement
petites molécul
de
à ce que l'orifice central permette à l'eau et, à l'occasion, à certaines petites molé
ns l'eau de diffuser librement de part et d'autre de la membrane cytoplasmique
utes dans l'eau de diffuser librement de part et d'autre de la membrane cytoplasmiq
part et d'autre de la membrane plasmique.
 b. LA DIFFUSION SIMPLE

La membrane plasmique est sélective : certains composants pourront

la franchir, d’autres non. La nature biochimique du composé devant
la traverser est donc essentielle.

•  Les substances hydrosolubles ne peuvent pas diffuser à travers

la bicouche lipidique.
•  Les substances liposolubles diffusent directement à travers la
bicouche lipidique.
•  Les particules polaires ou chargées peuvent diffuser à travers la
membrane si elles sont assez petites pour passer dans les pores
d’eau (canaux protéiques).
 o L’absence de charge : une molécule chargée, même de trè
pénètre pas la bicouche lipidique.
CONDITIONS DE LA DIFFUSION SIMPLE
o Gradient de concentration : le déplacement de la molécule r
de concentration d’une part et d’autre de la membrane.
La perméabilité membranaire aux
molécules dissoutes est influencée par :
²  La solubilité dans les lipides favorise le
passage à travers la membrane à cause de
la nature hydrophobe (lipophile) de la
bicouche lipidique membranaire.
²  La charge électrique empêche les ions
(Mg2+, K+, Cl-) très hydrophiles de
traverser la bicouche lipidique de la
membrane plasmique.
²  La taille limite la diffusion. Les petites
molécules traversent plus vite que les
grandes (à liposolubilité égale). La
membrane est imperméable aux
macromolécules comme les acides
nucléiques, les polysaccharides et les
protéines.
 c. LA DIFFUSION FACILITÉE

o  C’est le passage des molécules grâce à des transporteurs

membranaires spécifiques.
o  Les ions et les petites molécules polaires sont transportés à
travers la membrane par un complexe de protéines qui forme des
canaux ioniques.
o  Les molécules volumineuses (oses, acides aminés, vitamines...)
traversent la membrane grâce à des transporteurs protéiques
(protéines porteuses ou perméases).
s sontPropriétés
spécifiques : aux molécules transportées ;
s sont trèso sélectives c1.aux
elles sont spécifiques LES PERMÉASES
molécules transportées ;
s sont saturables,
o elles sontilstrèsnesélectives
peuvent assurer le passage que d’un nombre donné de
lécules par elles sont; saturables, ils ne peuvent assurer le passage que d’un nombre donné de
o seconde
o  Protéines transmembranaires.
molécules par seconde ;
s fonctionnent sans dépense d’énergie ;
o  La elles fonctionnent
o protéine subit sans
des dépense d’énergie ;de conformation : enveloppe
changements
es transportent
o elles lestransportent
moléculeslesdans un sens
molécules dansou
undans l’autre
sens ou en fonction
dans l’autre du gradient
en fonction du gradient
concentration.
puis derelâche la substance à transporter.
concentration.

-  Sélectives et saturables.
Selon le nombre et le sens de la substance à transporter et également le mode de
-  fonctionnement
Spécifiquesdeaux molécules
la perméase, transportées.
on distingue :
le - nombre et le sens les
Transportent de la molécules
substance à transporter
en fonctionet également le mode de
du gradient de
ement -de lamode
perméase,
uniporton distingue :
concentration.
Le
Transporte une seule substance de part et d’autre de la
s de concentration.
c2. LES CANAUX IONIQUES
ntiport (anti = opposé).
e faire traverser deux substances de nature différentes à travers la membrane
s différents.
•  Le canal est une protéine transmembranaire constituée d’un
ensemble de sous-unités.
ux ioniques
se des protéines transporteuses, les canaux ioniques
ore -auPore aula travers
travers membrane la qui,
membrane, lorsouverture
lors de son de son
ermet, de manière(contrôlée),
ouverture sélective, auxpermet,
ions ayantdeunemanière
taille et
appropriée de traverser librement la bicouche
sélective,
canal est uneaux ions ayant
protéine une taille et une
transmembranaire charge
constituée
e de appropriée
sous-unités. de traverser librement la bicouche

lipidique.
 4.2. MÉCANISMES ACTIFS

-  Se sont des échanges qui se font contre le gradient de

concentration ils font intervenir des protéines
spécifiques.
-  Les deux principaux mécanismes actifs de transport
membranaire sont le pompage des solutés et le transport
vésiculaire.
 a. POMPAGE DES SOLUTÉS

On distingue : les mécanismes de transport actif selon la

source d'énergie dont ils dépendent.
•  Le transport actif primaire est alimenté directement
par l'hydrolyse de l'ATP.
•  Le transport actif secondaire est activé indirectement
par un transport couplé.
 a1. TRANSPORT ACTIF PRIMAIRE

•  La cellule consomme de l’énergie sous forme d’ATP

pour faire passer des substances à travers la membrane.

-  Les molécules sont trop volumineuses pour passer dans

les pores.
-  Le déplacement se fait contre un gradient de
concentration.
 •  On parle de pompes moléculaires : pompes à solutés :
transporteurs protéiques qui ressemblent à des enzymes.
•  On distingue :
-  La pompe sodium-potassium-ATPase qui va rejeter
Cours de Biologie Cellulaire 1LMD
3 Na+ et faire
Chapitre 3 : Membrane Plasmique

entrer 2 K+.
!
Exemple : POMPE SODIUM/POTASSIUM
 a1. TRANSPORT ACTIF SECONDAIRE

-  Il est assuré par des protéines qui transportent deux molécules

différentes : les co-transporteurs.
-  A la fois une molécule est transportée dans le sens du gradient,
l’autre est transportée contre son gradient de concentration (la
première molécule fournit de l’énergie pour la deuxième).
-  On distingue deux types de co-transporteurs.
-  Si les substances sont transportées dans la même direction, il
s’agit d’un système symport.
-  Si les substances se croisent, traversent la membrane dans des
directions opposées, on parle de système antiport.
 Le mode symport (sym = même) : fait passer deux substances de
nature différentes dans le même sens.

Le mode antiport (anti = opposé) : fait traverser deux substances de

e nature
à transporter et sens
différentes dans deux également
différents. le mode de

e de la
 b. TRANSPORT VÉSICULAIRE

•  Les grosses particules et les macromolécules traversent

la membrane grâce au transport vésiculaire ou en
vrac.
•  Les deux principaux modes de transport vésiculaire
sont l’exocytose (sortie, vers l’extérieur de la cellule) et
l’endocytose (entrée, vers l’intérieur de la cellule).
des vésicules reconnaissent certaines protéines présentes sur
a. EXOCYTOSE
nt avec elles, ce qui rapproche assez les deux membranes
er. Les matériaux qui s’ajoutent à la membrane lors de
•  Assure le qui
t l’endocytose, passage
est lede certainesinverse.
processus substances de l’intérieur de la
cellule vers l’espace extracellulaire.

•  La substance est d’abord enfermé dans un sac membraneux appelé vésicule.

•  La vésicule migre en direction de la membrane plasmique.
•  Elle fusionne avec elle et déverse son contenu à l’extérieur de la cellule.
 membrane plasmique, elle fusionne avec elle et déverse so
cellule. a. EXOCYTOSE
Les protéines membranaires des vésicules reconnaissent c
•  Les protéines membranaires des vésicules reconnaissent certaines
la membrane plasmique et se lient avec elles, ce qui rapproc
protéines sur la membrane
pour plasmique
leur permettre et se lient
de fusionner. Lesavec elles. qui s’ajo
matériaux
l’exocytose en sont retirés pendant l’endocytose, qui est le proc
•  Les deux membranes se rapprochent pour fusionner.

•  Les matériaux qui s’ajoutent à la membrane lors de l’exocytose en

sont retirés pendant l’endocytose, qui est le processus inverse.
b. Endocytose
 b. ENDOCYTOSE
-  Permet aux macromolécules d’entrer dans la cellule.
-  La substance est entourée par une invagination de la membrane
plasmique.
-  La vésicule formée se détache de la membrane plasmique, son
contenu est digéré dans le cytoplasme.
-  On connaît trois formes d’endocytose : la phagocytose, la
pinocytose et l’endocytose par récepteurs interposés.

•  Lors de l’endocytose, des morceaux de la membrane plasmique se

détachent. Ces mêmes morceaux de membrane s’ajoutent lors de
l’exocytose, dont la surface reste remarquablement constante.
 la pinocytose et l’endocytose
²  PHAGOCYTOSE

- Phagocytose (grec : phagein = manger).

ions de portions
-  Des la membrane plasmique
de la membrane plasmique et du cytoplasme s’étendent
nt gros ou solide, tel un amas de
pour entourer un objet (bactéries, allergènes,…etc.) et l’englobent.
re

es
ar
 DEROULEMENT DE LA PHAGOCYTOSE

•  Adhésion : adhésion de la particule à la membrane plasmique grâce à des

récepteurs spécifiques : région fonctionnelle.
•  Ingestion :
-  Formation de pseudopodes, entourant la particule phagocytée, par déformation
du cytosquelette.
-  Séquestration de la particule et formation du phagosome ou vacuole de
phagocytose.
•  Digestion : fusion des lysosomes avec la membrane du phagosome constituant
ainsi un phagolysosome.

NB : un lysosome est une structure cellulaire spécialisée contenant des enzymes

digestives.
 ²  PINOCYTOSE

- Pinocytose (grec : pinein = boire).

•  Petit repli de membrane plasmique englobe une gouttelette de

liquide extracellulaire contenant des molécules dissoutes.
•  La gouttelette entre dans la cellule à l’intérieur d’une minuscule
vésicule pinocytaire.

o  Elle revêt une importance toute particulière pour les cellules

qui assurent l’absorption des nutriments, comme celles qui
tapissent les intestins.
 e), un petit repli de membrane plasmique
DEROULEMENT
ire contenant DE LA
des molécules dissoutes. La PINOCYTOSE
e minuscule vésicule pinocytaire.
-  Piégeage des particules.
upart des cellules. Elle revêtde
-  Pincement une importanceplasmique.
la membrane
’absorption des nutriments, comme celles
-  Formation d’une vésicule lisse : endosome.
 ²  ENDOCYTOSE PAR RECEPTEURS
•  Spécifique et très sélective.
•  Les récepteurs sont des protéines de la membrane plasmique qui
ne se lient qu’à certaines substances.

•  Les récepteurs et les substances qui y sont fixées entrent ensemble

dans la cellule à l’intérieur d’une petite vésicule appelée vésicule
tapissée ou vésicule à manteau.
 ²  ENDOCYTOSE PAR RECEPTEURS

•  Elle permet l’absorption au niveau des reins de diverses substances

(insuline, lipoprotéines de basse densité comme le cholestérol, fer,
petite protéines).
 fixées entrent ensemble dans la cellule à l’intérieur d’une petite vésicule appelée vésicule
²  ENDOCYTOSE PAR RECEPTEURS
tapissée ou vésicule à manteau.

Elle permet notamment l’absorption au niveau des reins de diverses substances telles que
•  Lorsque
l’insuline,ladesvésicule tapissée
lipoprotéines de bassesedensité
combine
(commeavec un lysosome,
le cholestérol l’hormone
lié à un transporteur
protéique), du fer ou encore de petite protéines. Lorsque la vésicule tapissée se combine avec
(substance)
un lysosome, estl’hormone
libérée ; (ou
les une
membranes portantestleslibérée
autre substance) récepteurs liés se séparent
; les membranes portant des
les
récepteursetliésregagnent
vésicules se séparent la
desmembrane
vésicules et regagnent
plasmique,la membrane
où ellesplasmique, où elles sontà
sont réutilisables
réutilisables à nouveau.
nouveau