Transport membranaire
Transports sans mouvements membranaires
Scramblases et flippases

Les scramblases et flippases transportent des lipides à travers les membranes biologiques, mais leur classification comme transporteurs dépend du contexte et de la définition du mot " transporteur " qui est le souvent, pris dans le sens de transporteurs de solutés hydrophiles.

Vue d'ensemble des flippases

Les flippases sont chargées de faciliter le mouvement des molécules de phospholipides entre les deux feuillets qui composent la membrane d'une cellule, i.e. diffusion transversale, également appelée transition " flip-flop ", i.e. flip-flop signifie basculer en anglais.

1. Cette asymétrie est retrouvée dans de nombreuses membranes comme celles du réseau trans-Golgi (TGN), des vésicules sécrétoires et des endosomes, mais elle est particulièrement évidente dans la membrane plasmique.

• 

  Le feuillet externe ou exoplasmique est enrichi en phosphatidylcholine (PC), en sphingomyéline (SM) et en glycolipides.
• Le feuillet interne ou cytoplasmique en phosphatidylsérine (PS), en phosphatidyléthanolamine (PE) et en phosphatidylinosides (PI).

2. En effet, les phospholipides peuvent facilement diffuser longitudinalement dans le plan de la membrane, mais peuvent difficilement basculer d'un feuillet à l'autre (Lipid somersaults: Uncovering the mechanisms of protein-mediated lipid flipping 2013).

• Leur tête polaire doit franchir le cœur hydrophobe de la bicouche, ce qui est thermodynamiquement défavorable.
• Les lipides qui sont synthétisés dans les cellules sont incorporés dans la membrane plasmique au sein du feuillet interne (cytoplasmique) de cette membrane, d'où des flippases peuvent les transférer dans le feuillet externe moyennant l'hydrolyse d'une molécule d'ATP.

Remarque : le cholestérol, un lipide majeur de la membrane plasmique, peut se déplacer librement entre les deux feuillets, mais est susceptible d'être plus concentré sur le feuillet exoplasmique en raison de son affinité pour la sphingomyéline (SM) et les glycosphingolipides.

Classification des flippases

Les flippases au sens large peuvent être classées selon la direction de la translocation des phospholipides.

Scramblases

1. Les scramblases lipidiques, de l'anglais scramble, mélanger, brasser dans l'intension d'homogénéiser, déplacent les lipides dans les deux sens, i.e. entre les feuillets interne et externe, et sont indépendantes de l'ATP (Role of Flippases, Scramblases and Transfer Proteins in Phosphatidylserine Subcellular Distribution 2015).

2. Par exemple, la famille des protéines eucaryotes TMEM16 chez les mammifères forme un groupe de protéines fonctionnellement diversifié (X-ray structure of a315 calcium-activated TMEM16 lipid scramblase 2022).

a. Elles forment des canaux Cl^- activés par Ca⁺⁺ (CaCC) comme TMEM16A/Ano1 dans la tranduction voméronasale et TMEM16B/Ano2 dans la traduction olfactive.

Elles facilitent le mouvement bidirectionnel des lipides à travers les membranes cellulaires, éventuellement en combinaison avec une activité non sélective des canaux ioniques comme TMEM16D, E, F, K et J. (Anoctamins/TMEM16 Proteins: Chloride Channels Flirting with Lipids and Extracellular Vesicles 2017)

b. Elles jouent des rôles cellulaires supplémentaires comme TMEM16C, G, H.

Flippases (sens général)

2. D'autres flippases pilotent la translocation unidirectionnelle ATPasique dépendante des lipides contre les gradients de concentration dans la membrane et appartiennent à deux familles :

• 

  des transporteurs ABC,
• des P4-ATPases.

1. Les flippases proprement dites déplacent les lipides de l'extérieur des membranes vers l'intérieur, i.e. du milieu extracellulaire vers le cytosol, ou du cytosol vers le lumen des organites.

2. Les floppases les transportent de l'intérieur vers l'extérieur.

Remarque : des GPCR (récepteurs couplés aux protéines G) peuvent aussi jouer le rôle de flippases (Mechanisms of Lipid Scrambling by the G Protein-Coupled Receptor Opsin 2018).