Définition de la bicouche lipidique
Une bicouche lipidique est une membrane biologique constituée de deux couches de molécules lipidiques. Chaque molécule lipidique, ou phospholipide, contient une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Les régions de la queue, étant repoussées par l’eau et légèrement attirées l’une par l’autre, se rassemblent. Les régions de tête sont ainsi exposées à l’extérieur, créant une barrière entre deux masses d’eau. Une bicouche lipidique est la partie fondatrice de toutes les membranes cellulaires, généralement complétée par des protéines intégrales spécifiques à chaque espèce et d’autres aspects fonctionnels.
Une bicouche lipidique fonctionne grâce aux actions de polarité. L’intérieur de la bicouche lipidique est non polaire, tandis que les têtes sont des molécules polaires et créent des liaisons hydrogène avec d’autres molécules polaires. Cela signifie également que les molécules polaires comme l’eau et les ions ne peuvent pas traverser aussi facilement la région non polaire de la queue de la bicouche lipidique. Les membranes cellulaires de la plupart des organismes sont créées avec la bicouche lipidique, ainsi que la membrane nucléaire et les diverses membranes des organites. Les diverses fonctions de ces membranes sont ensuite spécifiées par une variété de protéines qui permettent ou non à certaines substances de traverser la membrane. Ce faisant, les cellules et les organites individuels peuvent créer un environnement idéal pour que les réactions biochimiques se produisent, ce qui leur permet de rester en homéostasie.
Structure de la bicouche lipidique
Une bicouche lipidique est constituée de deux feuilles de phospholipides amphiphiles, comme le montre l’image ci-dessous. Amphiphile décrit une molécule qui est en partie hydrophobe, en partie hydrophile. Les têtes des molécules contiennent souvent des atomes de phosphore, ce qui leur confère une certaine polarité. Les queues des molécules sont non polaires et hydrophobes. Dans l’image ci-dessous, les parties polaires des molécules sont marquées en rouge.
Comme on le voit dans l’animation, les molécules ne sont pas collées rigidement en place. Dans une feuille unique, les molécules se déplacent activement autour et les unes devant les autres. En fait, une meilleure analogie est celle de personnes entassées dans un ascenseur. Elles restent le plus souvent en place, mais peuvent glisser les unes à côté des autres si quelqu’un doit sortir de l’ascenseur et se trouve à l’arrière. Mettez deux de ces couches ensemble, et vous avez une bicouche lipidique.
Dans les systèmes vivants, une bicouche lipidique n’est jamais seule. Elle est associée à un certain nombre de protéines de surface et intégrales, ainsi qu’à des éléments extracellulaires et intracellulaires qui ont des fonctions spécifiques dans la cellule. Un modèle englobant de l’ensemble de la membrane cellulaire est le modèle de la mosaïque fluide, qui suppose que les protéines de la bicouche lipidique agissent comme des icebergs dans la mer, dérivant mais n’étant liés à rien. Les propriétés spécifiques de la protéine et de la bicouche lipidique les maintiennent liées à l’intérieur des couches, mais pas immobiles. Ceci est visible dans l’image ci-dessous.
Fonction de la bicouche lipidique
Une bicouche lipidique remplit de nombreuses fonctions au sein d’un organisme unicellulaire comme d’un organisme multicellulaire. Qu’une cellule vive librement dans l’eau d’un étang ou qu’elle soit confinée dans votre corps pour remplir une fonction, elle doit maintenir différentes conditions pour les diverses réactions qu’elle doit mener pour survivre. Dans toutes les applications, la bicouche lipidique agit comme un filtre entre l’intérieur et l’extérieur. Cependant, en fonction des conditions, les fonctions exactes de la bicouche lipidique peuvent changer.
Imaginez deux cellules, l’une dans l’océan et l’autre dans un étang. L’eau de l’étang est douce, alors que l’eau de l’océan contient beaucoup de sels dissous. Dans l’étang, l’eau voudra se déplacer dans la cellule plus hypertonique, ou plus salée. Dans l’océan, les sels présents dans l’eau vont aspirer l’eau hors de la cellule. Ces deux situations différentes montrent à quel point les protéines d’une bicouche lipidique sont importantes. Si chaque bicouche arrête les ions et ralentit le mouvement de l’eau, elle ne peut retenir qu’une certaine pression. L’eau s’infiltre continuellement dans ou hors de la cellule. Différents types d’organismes ont différentes stratégies pour faire face à la perte d’eau, la plupart dépendant de protéines au sein de la bicouche lipidique ou de structures de soutien extracellulaires (parois cellulaires) pour aider à atténuer l’eau et les ions de manière appropriée.
Parmi ces protéines membranaires, les pompes ioniques, les canaux ioniques et les aquaporines. Les pompes ioniques s’appuient sur les sources d’énergie cellulaire (par exemple, l’ATP) pour déplacer activement les ions indésirables à travers une bicouche lipidique. Les canaux ioniques, quant à eux, répondent à un signal (électrique ou chimique) et s’ouvrent en conséquence. Les aquaporines sont un type de canal ionique permettant à de plus grandes quantités d’eau de traverser la membrane au moment opportun.
La bicouche lipidique et les protéines qui lui sont associées offrent une autre fonction aux cellules, à la manière de la signalisation cellulaire. Elles peuvent être impliquées de plusieurs manières. Dans la transduction du signal, un signal est transmis à travers la bicouche lipidique en utilisant une série de protéines intégrales et de surface, créant une réaction en interne. Les bicouches lipidiques sont également directement impliquées dans la transmission de l’influx nerveux. Lorsqu’un influx nerveux atteint l’extrémité d’un nerf, appelée synapse, il envoie un signal pour que des vésicules spéciales fusionnent avec la bicouche lipidique de la membrane cellulaire. Les vésicules, remplies de molécules de neurotransmetteur, libèrent leur contenu lors de la fusion. Le neurotransmetteur traverse ainsi la fente synaptique, où la cellule nerveuse suivante peut le recevoir. Sur cette cellule nerveuse, la liaison du neurotransmetteur à des protéines spéciales provoque la formation d’un potentiel d’action électrique, qui se déplace sous forme d’onde électrique le long de la bicouche lipidique.
Une autre fonction de la bicouche lipidique est celle de la rigidité et du soutien cellulaire. La constitution de la bicouche lipidique est telle qu’à différentes températures et compositions, elle agit différemment. Selon l’espèce et l’environnement dans lequel elle vit (chaud, froid, etc.), la bicouche lipidique sera constituée de différentes sortes et de différents types de lipides. Par exemple, l’homme produit un lipide appelé cholestérol, qui influence la rigidité de la membrane cellulaire. Plus il y a de cholestérol entre les autres molécules lipidiques de la bicouche, plus la structure entière devient rigide. Cela devient un problème lorsqu’il y a trop de cholestérol, car les cellules ne peuvent plus se plier et se courber comme elles le devraient. Chez l’homme et d’autres animaux, cela conduit à des déchirures dans les parois des artères, qui sont soumises à une immense pression par le cœur. Si ces artères se déchirent, on peut faire une hémorragie interne.
Enfin, chez un certain nombre d’espèces, la bicouche lipidique est impliquée dans les processus d’endocytose et d’exocytose. L’absorption de nourriture et l’excrétion de substances, respectivement, sont les définitions simples de ces termes. Au cours de ces événements, la bicouche lipidique est pliée (ou dépliée) pour absorber (ou excréter) des substances. S’il existe plusieurs types d’endocytose, la phagocytose consiste à envelopper une proie ou un aliment en repliant la bicouche lipidique autour d’elle et en formant une vésicule interne dans laquelle l’aliment peut être digéré. Cette méthode est pratiquée par un certain nombre d’espèces unicellulaires pour se nourrir.
Quiz
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