THÉORIE DU PLIAGE DE LA MEMBRANE - LA BIOLOGIE - 2025

La théorie du repliement de la membrane propose que les membranes organites proviennent de l'expansion et de l'invagination de la membrane plasmique. JD Robertson, un pionnier de la microscopie électronique, a noté en 1962 que plusieurs corps intracellulaires possédaient une structure visuellement identique à la membrane plasmique.

L'idée d'une structure qui délimite les cellules est née immédiatement après l'apparition du concept de «cellule», de sorte que plusieurs études ont été menées pour élucider les caractéristiques de cette structure.

Membrane plasmatique

La membrane plasmique

La membrane plasmique est une structure formée par une double couche de phospholipides organisée de telle sorte que les groupes polaires sont orientés vers le cytosol et le milieu extracellulaire, tandis que les groupes apolaires sont organisés vers l'intérieur de la membrane.

Sa fonction principale est de définir les cellules, à la fois eucaryotes et procaryotes, car il sépare physiquement le cytoplasme de l'environnement extracellulaire.

Malgré sa fonction structurelle, il est bien connu que la membrane n'est pas statique, mais plutôt une barrière élastique et dynamique où se produisent un grand nombre de processus essentiels pour la cellule.

Certains processus qui ont lieu dans la membrane sont l'ancrage cytosquelettique, le transport des molécules, la signalisation et la connexion avec d'autres cellules pour former des tissus. De plus, une grande variété d'organites ont également une membrane dans laquelle se produisent d'autres processus de grande importance.

Contexte de la théorie du pliage de la membrane

Etudes électrophysiologiques

Bien avant que Robertson ne propose la théorie du pliage de la membrane en 1962, des études ont d'abord été menées pour déterminer à quoi ressemblait cette structure. En l'absence de microscope électronique, les études électrophysiologiques ont prédominé, parmi lesquelles se distinguent les suivantes:

1895

Overton a noté que les lipides traversaient la membrane cellulaire plus facilement que les molécules d'une autre nature, par conséquent, il a déduit que la membrane doit être composée, pour la plupart, de lipides.

1902

J. Bernstein a présenté son hypothèse, qui mentionnait que les cellules étaient constituées d'une solution d'ions libres délimitée par une couche mince imperméable à ces molécules chargées.

1923

Fricke a mesuré la capacité de la membrane érythrocytaire à stocker des charges (capacité), déterminant que cette valeur était de 0,81 µF / cm ².

Plus tard, il a été déterminé que les membranes d'autres types de cellules avaient des valeurs de capacité similaires, par conséquent, la membrane devrait être une structure unitaire.

1925

Gorter et Grendel ont mesuré la surface des érythrocytes de mammifères à l'aide d'un microscope. Ils ont ensuite extrait les lipides d'un nombre connu de ce type de cellules et mesuré la surface qu'ils occupaient.

Ils ont ainsi obtenu un rapport cellule: membrane de 1: 2. Cela signifiait que la membrane cellulaire était une double structure, donnant ainsi naissance au terme «bicouche lipidique».

1935

Des études antérieures à 1935 ont suggéré la présence de protéines dans la membrane, ce qui a conduit Danielli et Davson à proposer le modèle Sandwich ou modèle Protein-Lipid-Protein.

Selon ce modèle, la membrane plasmique est constituée de deux couches de phospholipides qui se trouvent entre deux couches de protéines, qui sont associées à la membrane par des interactions électrostatiques.

Études de microscopie électronique

En 1959, grâce à l'apparition de la microscopie électronique, J. David Robertson a recueilli des preuves suffisantes pour confirmer et compléter les modèles proposés par Gorter et Grendel (1925) et Danielli et Davson (1935), et pour proposer le modèle de «membrane unitaire».

Ce modèle conserve la caractéristique du modèle proposé par Danielli et Davson de la bicouche lipidique, avec la variation de la couche protéique qui, dans ce cas, est asymétrique et discontinue.

De quoi parle la théorie du pliage de la membrane?

L'arrivée de la microscopie électronique nous a permis d'avoir une idée assez claire de la formation de la membrane plasmique.

Cependant, ce fait s'est accompagné de la visualisation de multiples membranes intracytoplasmiques formant des compartiments intracellulaires, ce qui a conduit Robertson en 1962 à proposer la «Théorie du repliement membranaire».

La théorie du repliement membranaire est que la membrane plasmique a augmenté sa surface et a été invaginée pour donner naissance à des membranes intracytoplasmiques, ces membranes entourant des molécules qui étaient dans le cytosol, d'où des organites.

Selon cette théorie, l'enveloppe nucléaire, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, les lysosomes et les vacuoles auraient pu provenir de cette manière.

La continuité qui existe entre la membrane plasmique et les trois premiers organites mentionnés ci-dessus a été confirmée par des études de microscopie électronique dans différents types de cellules.

Cependant, Robertson a également proposé dans sa théorie que les organites vésiculaires tels que les lysosomes et les vacuoles provenaient également d'invaginations qui se sont ensuite séparées de la membrane.

En raison des caractéristiques de la théorie du pliage de la membrane, elle est considérée comme une extension du modèle de membrane unitaire qu'il a lui-même proposé en 1959.

Les micrographies prises par Robertson montrent que toutes ces membranes sont les mêmes et devraient donc avoir une composition assez similaire.

Cependant, la spécialisation des organites modifie considérablement la composition des membranes, ce qui réduit les propriétés qu'elles ont en commun au niveau biochimique et moléculaire.

De même, le fait que les membranes ont pour fonction principale est de servir de barrière stable aux milieux aqueux est maintenu.

Importance de cette théorie

Grâce à tous les tests effectués entre 1895 et 1965, en particulier les études de microscopie menées par JD Robertson, l'importance des membranes cellulaires a été soulignée.

A partir de son modèle unitaire, le rôle essentiel que joue la membrane dans la structure et la fonction des cellules a commencé à être mis en évidence, à tel point que l'étude de cette structure est considérée comme un enjeu fondamental de la biologie actuelle.

Or, en ce qui concerne la contribution de la théorie du pliage de la membrane, ce n'est pas actuellement accepté. Cependant, à l'époque, cela a conduit plus d'experts dans le domaine à essayer d'élucider l'origine non seulement des membranes cellulaires, mais aussi l'origine de la cellule eucaryote elle-même, comme Lynn Margulis l'a fait en 1967 en soulevant la théorie endosymbiotique.

Références

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