Transports membranaires



Transport passif, facilité et actif, mobilités ioniques, Canaux ioniques

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Introduction

Transport passif : ( voir cours diffusion, filtration )

Le transport de molécules à travers une membrane cellulaire est dit passif si l’origine de ce transport est une force physique dont l’origine est indépendante de la membrane.

Ce transport peut être calculé par les lois qui régissent les transports à travers une membrane artificielle.

Ex : Diffusion, convection, flux de migration électrique.

Transports actifs

Transport de molécules transmembranaire nécessitant de l’énergie produite par le métabolisme cellulaire.

Transport facilité

Le passage de la molécule à travers la membrane est facilité par la présence d’une protéine transmembranaire (transporteur ou protéine canal).

 Ce transport ne nécessite pas d’énergie.

Le flux est dicté par le gradient de concentration et par le potentiel électrique à travers la membrane = dicté par la résultante des 2 qui s’appelle le gradient électrochimique.

Le flux se fait dans le même sens que le flux de diffusion simple.

C’est un mécanisme saturable contrairement à la diffusion simple où la relation entre la quantité de molécules qui passent la membrane et la concentration en molécules à l’extérieur est linéaire.

Ici la vitesse de transport atteint un maximum V_max lorsque le transporteur est saturé.

Km est dite constante de Michaëlis : elle représente la concentration de la molécule  à l’extérieur de la membrane quand le flux de transport est égal à la moitié du flux maximal.

Ce sont des protéines transmembranaires en forme de canaux qui forment des pores dans la membrane et qui n’ont pas besoin de changer de forme ( = de configuration) pour laisser passer les molécules à travers la membrane.

Ces protéines sont très spécifiques : elles ne laissent passer qu’une ou quelque sortes de molécules et pas d’autres.

Le passage à travers ces protéines est plus rapide qu’avec les transporteurs.

Elles ont la capacité de se fermer afin de réguler le nombre de molécules qui traversent la membrane.

Différentes sortes de protéines canal :

• Les canaux ioniques
• les connexines
• les aquaporines

Canaux ioniques :

• Ils laissent passer certains ions au travers de la membrane cellulaire.
• Ce sont les canaux les plus nombreux de l’organisme.
• Ils sont très sélectifs, ils peuvent laisser passer un seul type d’ion ou plusieurs.
• Ils participent à la polarité de la membrane .

Ils peuvent être activés ou désactivés par différents stimuli :

• Canaux activés par des ligands : S’ouvrent à la fixation d’un neurotransmetteur ou d’une molécule signal. Exemple : Récepteur nicotinique qui s’ouvre lors de la fixation sur son site ligand de l’acétyl-choline.

• Canaux voltage-dépendants : Ils s’ouvrent lors d’une dépolarisation de la membrane.

Exemple : Canaux Calciques voltage dépendant présynaptiques qui laissent entrer le calcium dans la cellule lors de la dépolarisation de la membrane de l’axone du neurone  et qui permet la libération du neurotransmetteur dans la synapse.

• Canaux  activés par des nucléotides : Exemple : canal activé par le cGMP dans la membrane des cellules photoréceptrices du système visuel, le cGMP est produit en réponse à l’obscurité. Il laisse entrer des ions chargés positivement ce qui hyperpolarise la membrane.

• Canaux activés par un second messager : Ex : Récepteur muscarinique (voir cours biologie cellulaire)

• Canaux activés par un stimulus mécanique :

Ex : les vibrations acoustiques provoquent au niveau des stéréocils de l’oreille des variations de la tension de la membrane qui provoquent l’ouverture de canaux calciques.

Aquaporines

Protéines canal facilitant le passage de l’eau vers l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

Leur ouverture ou fermeture est contrôlée par des hormones comme la vasopressine.

Connexines

Protéine transmembranaire communes à 2 cellules permettant le passage de molécules entre 2 cellules.

Elles se lient de façon spécifique aux molécules à transporter puis se transforme = change de conformation ce qui permet à la molécule de traverser la membrane.

Exemple : Transporteur GLUT qui permet la diffusion facilité du glucose de l’extérieur vers l’intérieur des cellules. Il est exprimé en réponse à une hypoglycémie ou pour certains sous l’action de l’insuline.

C’est un transport PASSIF car il n’y a pas de consommation d’ATP

Transport de molécules transmembranaire nécessitant de l’énergie produite par le métabolisme cellulaire.

Le transport de ces molécules se fait contre le gradient électrochimique.

Il permet le maintien d’un gradient de concentration entre le milieu intra et extra cellulaire notamment pour les ions Na+ et K+.

• K+ : Essentiellement intra cellulaire
• Na+ : Essentiellement extra cellulaire

Cette différence de concentrations permet de maintenir un potentiel de membrane :

• Versant intra cellulaire négatif, versant extracellulaire positif.

La Pompe NA/K ATPase

C’est une protéine formée de 4 sous unités : 2 alpha et 2 beta.

• Elle permet le transport de 3 molécules de Na+ du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire contre 2 molécules de K+ du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire.

• Cette pompe est présente dans toutes les cellules.
• Ce transfert de molécules nécessite de l’énergie fournie par l’ATP.

Rôles de la pompe Na/K ATPase

• Maintenir la pression osmotique en expulsant le sodium vers le milieu extracellulaire ce qui permet de maintenir l’osmolarité du milieu extracellulaire et de prévenir ainsi un afflux d’eau qui ferait gonfler la cellule.
• Maintenir les gradients ioniques : Na+ ion majoritairement extracellulaire et K+ ion majoritairement intracellulaire. Ce gradient ionique permet de maintenir la polarité de la membrane cellulaire et lui permet donc d’être dépolarisé lors de la propagation d’un influx nerveux.
• Permet le co-transport = symport de molécules comme le glucose et les acides aminés qui utilisent le gradient de sodium comme source d’énergie pour leur transport.

La pompe Ca++

Permet un transport actif de Ca++ vers le milieu extracellulaire .

Permet par exemple la contraction musculaire lors de la dépolarisation de la membrane cellulaire avec l’ouverture des canaux ioniques calciques qui permettent un afflux massif de calcium dans la cellule grâce au gradient. Cet afflux de calcium abouti à la contraction musculaire.

Ce sont des co-transport.

C’est le transport d’une molécule de l’autre côté de la membrane cellulaire en utilisant le gradient électrochimique d’un ion.

Différents types de co-transports :

Uniport

Symport

Antiport