DS Les protéines membranaires Idées clés

DS
Les protéines membranaires
Introduction
bien définir protéine et membranes
Partir du constat que des cellules différentes ne possèdent pas les mêmes protéines et pas la même quantité
(REG riche en protéines, cellule de Schwann pauvre...) => recherche de ce que permettent la présence des
protéines dans la fonction de la cellule ou de l’organite.
Idée de l’extrême richesse des propriétés des protéines grâce à la diversité des acides aminés qui la composent
=> nature hydrophobe permettant le lien à la membrane (+/- fort, selon intrinsèque ou extrinsèque). Les protéines
sont souples et solides : ces qualités sont liées à leur fonction.
Idées clés
Des protéines qui stabilisent
- jonctions permettant de lier les cellules entre elles ou avec la matrice ; ce n’est pas une simple liaison
(polarisation par contact avec la lame basale) ;
- jonctions rendant stable la localisation des constituants membranaires (jonction étanche séparant les pôles, aux
contenus protéiques différents) ;
- reconnaissance entre cellules par liaison avec des glycoprotéines ;
- pompe régulant la pression osmotique : pompe Na+/K+/ATPase
Des protéines dynamiques
- qui changent de conformation
- perméase : changement de conformation induit par la liaison du ligand
- pompe : changement de conformation induit par la phosphorylation
- récepteur : changement de conformation qui recrute la protéine AP
- canaux à ouverture régulée : changement de conformation induit par un changement de potentiel
membranaire, un ligand...
- protéines SNARE et exocytose
- qui se déplacent latéralement
- fluidité membranaire et protéine G
- fluidité membranaire et endocytose
- fluidité membranaire et transporteurs d’électrons dans les membranes de mitochondries et chloroplastes
- qui se déplacent au sein du cytosol
- flux de vésicules : bourgeonnement et exocytose
- cas du mannose 6P et adressage : les déplacements sont régulés
Des enzymes membranaires
- adénylate cyclase
- rosette de cellulose synthase...
Des protéines spécialisées donnant leur rôle aux cellules, organites...
Des protéines spécifiques :
- du règne
- animal (pompe Na+/K+/ATPase)
- végétal (pompe à H+, rosette...)
- bactérien (flagelle bactérien)
- du type cellulaire
- récepteur à adrénaline seulement pour les cellules cibles ;
- canaux voltage-dépendants seulement pour les cellules excitables...
- de la région fonctionnelle de la cellule
- entérocyte et différence des pôles pour le transport du glucose ;
- synapse et regroupement de protéines qui coopèrent...
- de l’organite
- glycosyltransférase de l’appareil de Golgi ;
- pompe à protons du lysosome ;
- protéine dock sur le REG pour lier les ribosomes...

Exemple de corrigé
Introduction
I. Protéines membranaires et échanges de matière
Seuls les composés hydrophobes peuvent diffuser à travers la phase lipidique des membranes, nécessité de
protéines pour les autres substances.
1. Des protéines intrinsèques mises en jeu dans les échanges
-comparaison cryofracture/cryodécapage sur liposome et mb plasmique => des protéines intégrées à la
membrane
-profil d’hydropathie des protéines!: le caractère hydrophile ou hydrophobe des radicaux des acides aminés
confère un caractère hydrophobe à certains domaines d’une protéine intrinsèque!: structure secondaire des
protéines => des hélices α hydrophobes traversant la mb permettent l’insertion de la protéine dans la
membrane
2. La conformation spatiale de certaines protéines ménage des canaux transmembranaires
-Régions hydrophobes au contact des autres constituants membranaires / régions hydrophiles regroupées
délimitant un canal = passage hydrophile pour certaines substances
-Cas des canaux ioniques comme les canaux de fuite à K+ des mb plasmiques, spécificité relative
-des assemblages de protéines en édifices supra-moléculaires peuvent constituer des canaux!: cas des
aquaporines (dans les mb plasmiques mais aussi le tonoplaste)!; spécificité car liaison faible entre deux acides
aminés (ASN) du canal et molécules d’eau!; cas aussi des pores nucléaires constitués par l’assemblage de
nombreuses protéines permettant notamment le transfert des ARN du noyau au cytosol ; cas aussi des
connexines des jonctions gap, autre exemple possible
3. Certains échanges mettent en jeu un changement de conformation des protéines
-des domaines hydrophiles exposés au milieu aqueux peuvent interagir avec une substance hydrophile et
permettre son transport de l’autre côté de la membrane grâce à un changement de conformation
-ex de la perméase au glucose et modèle de fonctionnement
-spécificité du transporteur en lien avec la nature protéique (importance de la structure spatiale)!; changement
de conformation = propriété de nb protéines!; aptitude à se lier à un ligand = autre propriété de nb protéines
-le changement de conformation peut être déclenché!: par la fixation d’un ligand (canaux chimio-dépendants),
par une variation du potentiel membranaire (canaux Na+ et canaux K+ voltage-dépendants)!; les échanges
peuvent alors être contrôlés
4. Certaines protéines exploitent des énergies pour les transports contre gradient élecrtochimique
-exemple de la pompe Na+/K+! ou du symport Na+/glucose de l’entérocyte
II. Protéines de la membrane plasmique et relations entre la cellule et son environnement
1. Des liaisons entre protéines impliquées dans la cohésion mécanique entre cellules
(Cas de cellules épithéliales ou acineuses)
-cadhérines (glycoprotéines transmembranaires Ca2+
dépendantes) des jonctions adhérentes, des
desmosomes reliées entre elles => elles associent étroitement les cellules contiguës (schémas)
-liées au cytosquelette (microfilaments d’actine pour les jonctions adhérentes, filaments intermédiaires de
kératine pour les desmosomes)!: solidarisation des cellules et de leur cytosquelette => résistance mécanique
-liaisons homophiles entre cadhérines / aptitude à se lier à ligand, spécificité en lien avec nature protéique
2. Des protéines membranaires assurant la liaison avec la MEC
-intégrines!: liaison à la fibronectine de la MEC animale et jonction avec le cytosquelette (schéma)!; rôle dans la
transduction de signaux entre MEC et cellule pour la polarisation cellulaire
-hémidesmosomes!: ancrage à la lame basale dans les épithéliums
-des complexes enzymatiques membranaires en rosette des cellules végétales qui synthétisent la cellulose (et
sont liés aux microfibrilles en cours de mise en place)

3. Spécificité et aptitude à se lier à un ligand interviennent dans des processus de reconnaissance et
de communication
-assymétrie membranaire!: résidus glucidiques des glycoprotéines sur face extracellulaire, constituants du
glycocalix, rôle dans la protection et la reconnaissance cellulaire (mais ici c’est la fraction glucidique qui assure
la spécificité!; la fraction protéique assure l’ancrage dans la membrane plasmique)
-récepteurs qui interviennent dans la reconnaissance
-récepteurs aux neurotransmetteurs au niveau de la synapse neuro-musculaire intervenant dans la
communication entre cellules
III. Protéines membranaires et régionalisation fonctionnelle au sein de la cellule
1. Des protéines membranaires impliquées dans le maintien de la polarité des cellules
Cas des entérocytes!:
Jonctions serrées!: association étroite des occludines des membranes de cellules contiguës (au pôle apical)!;
assurent étanchéité entre milieu extérieur et milieu intérieur + bloquent diffusion intramembranaire des
protéines!=> maintien spécialisation des membranes donc polarité structurale et fonctionnelle de la C/ (schéma)
2. Des protéines membranaires assurent la spécificité des conditions de milieu dans certains
compartiments
Cas de pompes à H+ des lysosomes => contenu acide favorable à l’action des hydrolases qu’ils contiennent
3. Des protéines membranaires mises en jeu dans l’adressage et les échanges entre compartiments
-récepteurs à mannose 6P dans la membrane du Golgi permettant le tri de protéines glycosylées avant leur
adressage via des vésicules
-protéines V-snare des vésicules et T-snare des membranes cible mises en jeu par exemple dans les processus
d’exocytose
Conclusion!:
- diversité des rôles assurés par les protéines membranaires
- diversité fonctionnelle étroitement liée aux propriétés structurales des protéines (spécificité de la conformation
spatiale liée à la structure primaire et aux propriétés des acides aminés qui les constituent, aptitude parfois à la
reconnaissance et à se lier avec un ligand, et/ou à changer de conformation)
- ces constituants interviennent dans la vie de la cellule, le partage du travail au sein de la cellule, mais aussi dans
son intégration mécanique et fonctionnelle à un tissu et à l’organisme avec la transduction de signaux et le
transfert de messages
-exemple d’ouverture!: cible des médicaments