La membrane plasmique et les échanges cellulaires

Membrane plasmique (ou membrane cellulaire, ou plasmalemme) = la fine enveloppe qui délimite la cellule et sépare le cytoplasme (l'intérieur) du milieu extracellulaire (l'extérieur). Elle est semi-perméable : elle laisse passer certaines substances et en bloque d'autres.

Un phospholipide est une molécule à deux visages :

• une tête hydrophile (« qui aime l'eau », polaire) ;
• deux queues hydrophobes (« qui fuient l'eau », apolaires, ce sont des chaînes d'acides gras).

Une molécule à la fois hydrophile et hydrophobe est dite amphiphile.

Ce cœur gras central est la clé de tout ce cours. C'est un « mur huileux » : les molécules qui aiment l'eau (ions, sucres) le franchissent très mal, alors que les molécules grasses le traversent sans effort. Retenez cette image — elle explique la semi-perméabilité (§2), le transport (§3) et l'osmose (§4).

Glycocalyx = la « fourrure » de sucres qui recouvre la face externe de la membrane. Il sert à la reconnaissance cellulaire (la cellule affiche son identité, comme un badge) et à la protection contre les agressions.

Dans les cellules animales, le cholestérol s'intercale entre les phospholipides. Il rigidifie la membrane et augmente son imperméabilité vis-à-vis des molécules hydrophiles. C'est un marqueur à retenir : cholestérol membranaire $\Rightarrow$ pensez « cellule animale ».

Les groupes sanguins A, B, AB, O correspondent à des sucres différents affichés par le glycocalyx des globules rouges. Lors d'une transfusion, le système immunitaire « lit » ces sucres de surface : un sucre étranger déclenche le rejet. La reconnaissance cellulaire n'est donc pas un détail théorique — elle décide si une transfusion est compatible.

La membrane est une mosaïque (une bicouche lipidique parsemée d'une variété de protéines, de cholestérol et de sucres) qui est fluide : ses constituants ne sont pas figés, ils se déplacent latéralement dans le plan de la membrane, comme des radeaux qui glissent à la surface d'un liquide.

Traduction et rôle de chaque étiquette de la figure :

• Milieu extracellulaire (haut) / Cytoplasme (bas) — les deux compartiments séparés par la membrane.
• Bicouche phospholipidique — l'ossature ; têtes hydrophiles tournées vers l'eau, chaînes hydrophobes (queues) cachées au centre.
• Phospholipide (encadré rouge) — un constituant élémentaire : une tête + deux queues.
• Cholestérol — s'intercale entre les phospholipides ; rigidifie la membrane (cellules animales).
• Protéine canal / de transport, protéine transmembranaire (en hélice alpha ou globulaire) — traversent la bicouche ; ce sont les « portes » du transport.
• Protéine périphérique, protéine de surface — posées sur une face, non traversantes.
• Glycoprotéine, glycolipide, glucides — sucres de surface = le glycocalyx (reconnaissance, protection).
• Filaments de cytosquelette — ancrent et soutiennent la membrane depuis l'intérieur.

1. Barrière protectrice : elle isole l'intérieur de la cellule du reste de l'organisme.
2. Lieu d'échanges sélectifs : elle ne laisse entrer que ce dont la cellule a besoin et sortir que ce qu'elle rejette.

Une membrane semi-perméable (ou sélectivement perméable) laisse passer librement certaines substances et bloque les autres. Elle n'est ni totalement ouverte, ni totalement fermée : elle choisit.

Le dioxygène ($\ce{O2}$) et le dioxyde de carbone ($\ce{CO2}$) sont de petites molécules apolaires : ils traversent librement les membranes. C'est pourquoi, dans les poumons, l'$\ce{O2}$ passe de l'air vers le sang et le $\ce{CO2}$ fait l'inverse — sans aucune protéine de transport, par simple diffusion à travers la bicouche. À l'inverse, le glucose (gros, polaire) a besoin d'un transporteur pour entrer dans vos cellules.

Rappel du §1 : dans les cellules animales, le cholestérol diminue encore la perméabilité de la membrane aux molécules hydrophiles. Semi-perméabilité et cholestérol vont de pair.