🔷 Aspect morphologique de la membrane plasmique :
◉ Observation des coupes minces :
◉ Observation des répliques : cryodécapage.
🔷 Composition chimique de la membrane de plasmique :
◉ Étude in situ de la membrane plasmique :
◉ Analyse chimique des membranes plasmiques après isolement :
🔷 Comment isoler les membranes plasmiques des globules rouges ?
🔷 Analyse chimique des membranes plasmiques des globules rouges :
◉ Observation des coupes minces :
◉ Observation des répliques : cryodécapage.
🔷 Composition chimique de la membrane de plasmique :
◉ Étude in situ de la membrane plasmique :
◉ Analyse chimique des membranes plasmiques après isolement :
🔷 Comment isoler les membranes plasmiques des globules rouges ?
🔷 Analyse chimique des membranes plasmiques des globules rouges :
🔷 Généralités sur la membrane plasmique :
La membrane plasmique est une fine enveloppe continue qui entoure et délimite la cellule. La membrane plasmique appelée aussi plasmalemme sépare le milieu extracellulaire du milieu intracellulaire. La membrane plasmique permet à la cellule de maintenir sa forme et sa structure. Cette membrane plasmique est plus qu'une membrane passive, elle constitue aussi un filtre très sélectif qui maintient l'inégalité des concentrations ioniques de part et d'autre et laisse pénétrer les substances nutritives dans la cellule et les déchets en sortir. La membrane plasmique permet à la cellule de réaliser des échanges moléculaires et particulaires entre le milieu extracellulaire et le cytoplasme qui est le milieu intracellulaire.
La membrane plasmique est connue aussi sous les termes suivants : membrane cytoplasmique, membrane cellulaire ou plasmalemme.
La cellule contient également un réseau très dense de membranes internes (cytomembranes ou endomembranes) qui entourent les organites cellulaires tels que le noyau, les mitochondries, les chloroplastes ou forment des compartiments à l'intérieur de la cellule tels que le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les vésicules (peroxysomes, lysosomes, vacuoles, etc.). La membrane plasmique et les membranes internes sont regroupées sous le nom de membranes biologiques. La composition chimique et la structure de base de ces membranes biologiques sont similaires.
Les deux feuillets denses de la membrane plasmique d'une cellule ont une épaisseur qui peut varier d'un feuillet à l'autre, ce qui montre que les deux faces de la membrane plasmique ne sont pas identiques. On explique cette variation d'une part par la présence d'un revêtement fibreux, appelé le "cell coat" ou manteau, localisé uniquement sur le feuillet dense externe qui est en contact avec le milieu extérieur, et d'autre part par un revêtement de microfilaments en relation avec la face interne de la membrane plasmique qui constitue ce que l'on appelle le revêtement cytosquelettique.
Pour déterminer la composition chimique de la membrane plasmique, Charles Ernest Overton (1865-1933) a réalisé en 1899 des travaux sur une algue unicellulaire appelée Chara. Ces travaux ont montré que les substances liposolubles pénètrent plus vite que les substances hydrosolubles.
À partir de ces observations, il conclut que la surface cellulaire est formé d'une couche continue de lipides. Mais La mesure de la tension superficielle des cellules indique que les lipides membranaires ne sont pas directement en contact avec le milieu aqueux extracellulaire.
La tension superficielle des cellules est beaucoup plus faible que celle d'une interface eau-lipides. Cette différence est due à l'existence de protéines membranaires en contact avec le milieu extracellulaire.
L'isolement de membranes plasmiques pose des problèmes techniques difficiles. Ces problèmes ont été résolus en choisissant un matériel favorable ; Ce matériel n'est que les globules rouges des mammifères appelés aussi hématies ou érythrocytes.
🔴 Pourquoi les globules rouges ont été choisis pour déterminer la composition chimique de la membrane plasmique ?
⏩ On a choisi les hématies pour déterminer la composition chimique des membranes plasmiques pour les raisons suivantes :
1. Les hématies sont anucléées, c'est-à-dire, ils sont dépourvus de noyau, car ils ont perdu leur noyau au cours de leur maturation dans la moelle rouge des os.
2. Les hématies sont aussi dépourvues d'organites cytoplasmiques. Les hématies sont donc des sacs dont la paroi est la membrane plasmique et dont le contenu est une solution riche en hémoglobine.
⏩ Première étape : Lavage des globules rouges puis centrifugation.
Pendant la première étape, on lave tout d'abord les globules rouges dans une solution saline isotonique ; Une solution saline isotonique est un liquide présentant la même osmolarité que le sang humain et les principaux fluides corporels. Cette solution est composée d'eau distillée et de chlorure de sodium (NaCl) dilué à 9 pour 1000, c'est-à-dire une solution à 0,9 % de masse par volume de NaCl, soit 9 g par litre d'eau distillée (9 g de NaCl par 1000 ml d'eau distillée). Puis on réalise une centrifugation pour séparer les globules rouges de l'ensemble de la solution de lavage.
⏩ Deuxième étape : Suspension du culot dans un milieu hypotonique puis centrifugation.
Pendant la deuxième étape et après avoir réalisé la centrifugation de la première étape, on met le culot de cellules obtenu dans un milieu hypotonique qui est caractérisé par une concentration en solutés inférieure à celle du cytoplasme de ces globules rouges. Après avoir mis le culot dans le milieu hypotonique, on constate que les globules rouges gonflent et il y a apparition de petits trous de 200 Aº à 500 Aº de diamètre dans la membrane plasmique. Ces trous obtenus dans la membrane plasmique des globules rouges permettent à l'hyaloplasme riche en hémoglobine de sortir des globules rouges et se dilue dans le milieu hypotonique extracellulaire ; ces hématies se vident ainsi de leur contenu, c'est le phénomène d'hémolyse. On a obtenu donc des cellules vides dans le milieu hypotonique. Ces cellules obtenues sont constituées seulement de membranes plasmiques ; elles sont tout à fait vides. Ensuite, on réalise une centrifugation pour obtenir un culot formé uniquement de membranes plasmiques avec lesquelles on va réaliser l'analyse chimique pour découvrir les différents constituants de la membrane plasmique.
La nature des protéines et des lipides et leur pourcentage présentent des variations liées aux types membranaires et cellulaires étudiés, exemple :
* Pour la membrane plasmique, le rapport protéines/lipides est généralement voisin de 1.
* Pour la membrane interne de l'enveloppe mitochondriale, le rapport protéines/lipides augmente, il est supérieur à 1. Cette augmentation du taux des protéines membranaires est lié au rôle physiologique joué par ces membranes.
La technique d'isolement des membranes plasmiques à partir d'autres types cellulaires tels que les cellules du foie ou du pancréas exocrine est très compliquée, car ces cellules contiennent dans leur cytoplasme du réticulum endoplasmique, des dictyosomes de l'appareil de Golgi, des mitochondries dont les membranes sont difficiles à séparer les unes des autres.
🔷 Aspect morphologique de la membrane plasmique :
La détermination de l'aspect morphologique de la membrane plasmique est réalisée après observation des coupes minces et emploi de la technique de cryodécapage.◉ Observation des coupes minces :
Après fixation au permanganate de potassium ou au tétroxyde d'osmium et observation au microscope électronique, la membrane plasmique parait composée de trois couches. Ces trois couches sont réparties comme suit : un feuillet clair de 35 Aº situé entre deux feuillets denses de 20 Aº. L'épaisseur de cette membrane plasmique avec ses trois couches est voisine de 75 Aº. Puisque la membrane plasmique est constituée de trois couches, cette structure est connue sous le nom de membrane tripartite ou trilaminaire.Les deux feuillets denses de la membrane plasmique d'une cellule ont une épaisseur qui peut varier d'un feuillet à l'autre, ce qui montre que les deux faces de la membrane plasmique ne sont pas identiques. On explique cette variation d'une part par la présence d'un revêtement fibreux, appelé le "cell coat" ou manteau, localisé uniquement sur le feuillet dense externe qui est en contact avec le milieu extérieur, et d'autre part par un revêtement de microfilaments en relation avec la face interne de la membrane plasmique qui constitue ce que l'on appelle le revêtement cytosquelettique.
◉ Observation des répliques : cryodécapage.
En utilisant la technique de cryodécapage, l'observation des répliques montre que la membrane plasmique est formée de deux couches clivables renfermant des particules globulaires intramembranaires de 50 Aº à 80 Aº de diamètre, ce sont les protéines. Cet aspect de la membrane plasmique est le même chez les autres types de membranes cellulaires étudiées par cryodécapage.🔷 Composition chimique de la membrane de plasmique :
◉ Étude in situ de la membrane plasmique :
In situ est une expression latine qui signifie sur place. L'étude in situ désigne une étude qui se fait sur place dans l'endroit où vit ou se trouve l'échantillon que l'on veut étudier, sans le déplacer ni le prélever.Pour déterminer la composition chimique de la membrane plasmique, Charles Ernest Overton (1865-1933) a réalisé en 1899 des travaux sur une algue unicellulaire appelée Chara. Ces travaux ont montré que les substances liposolubles pénètrent plus vite que les substances hydrosolubles.
À partir de ces observations, il conclut que la surface cellulaire est formé d'une couche continue de lipides. Mais La mesure de la tension superficielle des cellules indique que les lipides membranaires ne sont pas directement en contact avec le milieu aqueux extracellulaire.
La tension superficielle des cellules est beaucoup plus faible que celle d'une interface eau-lipides. Cette différence est due à l'existence de protéines membranaires en contact avec le milieu extracellulaire.
◉ Analyse chimique des membranes plasmiques après isolement :
La détermination de la composition chimique de la membrane plasmique est réalisée après isolement de cette membrane de l'ensemble de la cellule.L'isolement de membranes plasmiques pose des problèmes techniques difficiles. Ces problèmes ont été résolus en choisissant un matériel favorable ; Ce matériel n'est que les globules rouges des mammifères appelés aussi hématies ou érythrocytes.
🔴 Pourquoi les globules rouges ont été choisis pour déterminer la composition chimique de la membrane plasmique ?
⏩ On a choisi les hématies pour déterminer la composition chimique des membranes plasmiques pour les raisons suivantes :
1. Les hématies sont anucléées, c'est-à-dire, ils sont dépourvus de noyau, car ils ont perdu leur noyau au cours de leur maturation dans la moelle rouge des os.
2. Les hématies sont aussi dépourvues d'organites cytoplasmiques. Les hématies sont donc des sacs dont la paroi est la membrane plasmique et dont le contenu est une solution riche en hémoglobine.
🔷 Comment isoler les membranes plasmiques des globules rouges ?
Pour isoler les membranes plasmiques des globules rouges, on suit les étapes suivantes :⏩ Première étape : Lavage des globules rouges puis centrifugation.
Pendant la première étape, on lave tout d'abord les globules rouges dans une solution saline isotonique ; Une solution saline isotonique est un liquide présentant la même osmolarité que le sang humain et les principaux fluides corporels. Cette solution est composée d'eau distillée et de chlorure de sodium (NaCl) dilué à 9 pour 1000, c'est-à-dire une solution à 0,9 % de masse par volume de NaCl, soit 9 g par litre d'eau distillée (9 g de NaCl par 1000 ml d'eau distillée). Puis on réalise une centrifugation pour séparer les globules rouges de l'ensemble de la solution de lavage.
⏩ Deuxième étape : Suspension du culot dans un milieu hypotonique puis centrifugation.
Pendant la deuxième étape et après avoir réalisé la centrifugation de la première étape, on met le culot de cellules obtenu dans un milieu hypotonique qui est caractérisé par une concentration en solutés inférieure à celle du cytoplasme de ces globules rouges. Après avoir mis le culot dans le milieu hypotonique, on constate que les globules rouges gonflent et il y a apparition de petits trous de 200 Aº à 500 Aº de diamètre dans la membrane plasmique. Ces trous obtenus dans la membrane plasmique des globules rouges permettent à l'hyaloplasme riche en hémoglobine de sortir des globules rouges et se dilue dans le milieu hypotonique extracellulaire ; ces hématies se vident ainsi de leur contenu, c'est le phénomène d'hémolyse. On a obtenu donc des cellules vides dans le milieu hypotonique. Ces cellules obtenues sont constituées seulement de membranes plasmiques ; elles sont tout à fait vides. Ensuite, on réalise une centrifugation pour obtenir un culot formé uniquement de membranes plasmiques avec lesquelles on va réaliser l'analyse chimique pour découvrir les différents constituants de la membrane plasmique.
🔷 Analyse chimique des membranes plasmiques des globules rouges :
Après leur isolement des autres constituants, les membranes plasmiques des hématies ont été soumis à une analyse chimique pour déterminer la nature de leurs constituants. Les résultats obtenus ont montré que les membranes plasmiques sont constituées de protéines, de lipides et de glucides dans des proportions différentes : les protéines constituent 49 % de la membrane plasmique d'un globule rouge tandis que les lipides représentent 43 % et les glucides représentent 8 % de cette membrane plasmique des globules rouges étudiés.La nature des protéines et des lipides et leur pourcentage présentent des variations liées aux types membranaires et cellulaires étudiés, exemple :
* Pour la membrane plasmique, le rapport protéines/lipides est généralement voisin de 1.
* Pour la membrane interne de l'enveloppe mitochondriale, le rapport protéines/lipides augmente, il est supérieur à 1. Cette augmentation du taux des protéines membranaires est lié au rôle physiologique joué par ces membranes.
La technique d'isolement des membranes plasmiques à partir d'autres types cellulaires tels que les cellules du foie ou du pancréas exocrine est très compliquée, car ces cellules contiennent dans leur cytoplasme du réticulum endoplasmique, des dictyosomes de l'appareil de Golgi, des mitochondries dont les membranes sont difficiles à séparer les unes des autres.
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