MEMBRANES CELLULAIRES (DYNAMIQUE DES)

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Mouvements dans la membrane plasmique

Les immunologistes, qui étudiaient les molécules de la surface des cellules avec des anticorps fluorescents, avaient noté que la fluorescence, d'abord répartie uniformément, tendait à se rassembler en une calotte, puis en un point de la surface de la membrane, avant de se retrouver à l'intérieur de la cellule : les complexes formés par l'anticorps fluorescent et les molécules qu'il reconnaît ont été rassemblés puis internalisés avec la membrane plasmique dans laquelle ils sont ancrés. Le processus dure environ une heure, ce qui veut dire que la membrane se renouvelle dans ce laps de temps. Il nécessite un apport d'énergie. Il mobilise le feutrage de fibres d'actine adhérent à la face interne de la cellule. Les composants de la membrane plasmique peuvent se déplacer dans le plan de cette dernière et une des conséquences de ce mouvement est la pénétration de molécules extracellulaires – ici les anticorps – dans la cellule où elles seront dégradées, tandis que les composants de la membrane sont dégradés ou, le plus souvent, recyclés.

Ces mouvements de regroupement et, le cas échéant, d'internalisation de complexes récepteur-ligand appartiennent à plusieurs types différents ; on n'en retiendra ici que deux. Au début des années 2000, on s'est rendu compte de l'existence dans la membrane plasmique de micro-domaines fortement ordonnés, dont la taille varie d'environ 10 à 200 nanomètres. Ces domaines ordonnés apparaissent et disparaissent spontanément en quelques minutes. Physiquement, ils correspondent à un nouvel état de la membrane, proche de celui d'un gel, parfois même, du fait de la nature même des composants, des quasi-cristaux. Ils sont créés, dans le plan de la membrane, par l'amplification d'interactions particulières de divers glycolipides complexes, en particulier les sphingo-glycolipides (abondants dans la myéline), avec le cholestérol, qui s'y concentre de quatre à cinq fois plus que dans la bi-couche lipidiques. Le résultat est ce qu'on appelle des lipid rafts (« radeaux lipidiques » est peu utilisé). Leur composition favorise leur attachement aux fibres du cytosquelette, et particulièrement aux microtubules, et les intègre donc à la physiologie intracellulaire générale. La composition en acides gras à longue chaîne (jusqu'à 26 carbones), qui substituent les glycolipides, et la nature des glycoprotéines qui sont enchâssés dans les lipid rafts permettent d'en distinguer plusieurs types, qui correspondent à des fonctions différentes. Ces micro-domaines ont pu être isolés physiquement et sont désormais visibles par des techniques sophistiquées de microscopie, de physique et de traitement mathématique des images. Certains lipid rafts sont clairement impliqués dans les mécanismes de pénétration de molécules précises dans la cellule. Au cours des cinq dernières années, il est apparu que la formation de lipid rafts incluant des molécules de reconnaissance du système immunitaire (immunoglobulines membranaires, en particulier les IgE, récepteurs des cellules T, molécules d'histocompatibilité, co-récepteurs , molécules d'adhérence, etc.) était une étape essentielle de la reconnaissance entre cellules et de la reconnaissance des messagers molécule-cellule. La construction d'un lipid raft, initiée par une première reconnaissance, permet en effet la stabilisation dans le temps des interactions nécessaires à la reconnaissance des cellules et des ligands et la transduction de l'information ainsi initiée dans la membrane. Les structures interactives qui se forment alors sont d'une telle précision d'organisation et de fonction qu'on les a baptisées « synapses immunologiques », à l'instar de ce que l'on connaît dans le système nerveux.

Les radeaux lipidiques (lipid rafts), une sous-organisation de la membrane

Dessin : Les radeaux lipidiques (lipid rafts), une sous-organisation de la membrane

La membrane présente des organisations locales. Certaines sont stables, comme les synapses, d'autres sont éphémères et contingentes de la reconnaissance de signaux extracellulaires. C'est le cas des lipid rafts. Ceux-ci consistent en un rassemblement en un point précis de plusieurs... 

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Selon les protéines présentes dans le radeau, et donc selon la différenciation de la cellule, le micro-domaine servira une fonction différente : activation des lymphocytes, relargage d'histamine, etc. De manière générale, la fonction des lipid rafts est de rendre efficace l'étape membranaire de transduction des signaux produits lors de l'interaction des récepteurs qu'ils contiennent avec le messager extérieur qu'ils reconnaissent spécifiquement. La densité des récepteurs et leur niveau d'agrégation semble en effet une condition sine qua non de l'interprétation des signaux extracellulaires par la cellule. La nature extracellulaire de ces récepteurs relève d'une autre analyse. En revanche, ce qui se passe sur la [...]

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Première observation microscopique de la structure de l’écorce d’un arbre (1655)

Première observation microscopique de la structure de l’écorce d’un arbre (1655)
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Le modèle dit de mosaïque fluide des membranes par Singer et Nicholson

Le modèle dit de mosaïque fluide des membranes par Singer et Nicholson
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Les radeaux lipidiques (lipid rafts), une sous-organisation de la membrane

Les radeaux lipidiques (lipid rafts), une sous-organisation de la membrane
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Les mouvements de la membrane révélés par le métabolisme du cholestérol

Les mouvements de la membrane révélés par le métabolisme du cholestérol
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Écrit par :

  • : chercheur en histoire des sciences, université Paris-VII-Denis-Diderot, ancien chef de service à l'Institut Pasteur

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Gabriel GACHELIN, « MEMBRANES CELLULAIRES (DYNAMIQUE DES) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/membranes-cellulaires-dynamique-des/