PHYSIOLOGIE DES MEMBRANES :

2e partie (cellules vivantes)

Rappel : fonction de la membrane plasmique?...

1© Julie Lavoie, C. Lionel-Groulx ; images © ERPI pour diapos 2, 4 et 10 à 18

Composition et structure de la membrane plasmique

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La membrane : une structure en mosaïque fluide

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Fluidité de la membrane

Acides gras saturésAcides gras insaturés

Composition en acides gras

Température ambiante

Cholestérol (stabilise la fluidité)

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Rappel : cellules artificielles

• Membrane semi-perméable car percée de pores

• Perméabilité dépend de la taille de la molécule (vs diamètre des pores)

• Les principes physiques s’appliquent : mouvement net par diffusion/osmose si…– présence d’un gradient– membrane perméable à la molécule

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Rappel…

• Diffusion :– diffusion nette d’un soluté– dans le sens du gradient de ce soluté

• Osmose : – diffusion nette d’un solvant– dans le sens du gradient de ce solvant– tient compte des solutés totaux

(Σ concentrations de tous les solutés = osmolarité)

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Dans une cellule vivante?...• La mosaïque fluide sépare le cytoplasme

et le milieu extracellulaire• Perméabilité sélective : dépend de la

nature des molécules et non de leur taille

• Principes physiques s’appliquent pour certaines molécules (diffusion simple et osmose)…

• … mais d’autres phénomènes entrent aussi en jeu (diffusion facilitée, transport actif, transport en vrac) 7

3. MODES DE TRANSPORT MEMBRANAIRE : MÉCANISMES D’ÉCHANGE ENTRE LA CELLULE ET

SON MILIEU3.1 Transport des substances non macromoléculaires

3.1.1 Modes de transport passif

A) Diffusion simple d’un solutéB) Diffusion facilitée d’un solutéC) L’osmose : diffusion de l’eau (solvant)

3.1.2 Modes de transport actifA) Transport actif primaire

B) Transport actif secondaire

3.2 Transport des macromolécules et des particules :transport en vrac, à l’aide de vésicules.

3.2.1 Vers l’extérieur de la cellule : Exocytose3.2.2 Vers l’intérieur de la cellule : A) Phagocytose

B) PinocytoseC) Endocytose par récepteurs interposés

(voir tableau)

8

9

jlavoie_101-NE1-LG_EXERCICES - Module 1

Tableau 1 Modes de transport transmembranaire

Diffusion simple Osmose Diffusion facilitée Transport actif

Phénomène physique Phénomène biologique : membrane

sélective mais passive

Phénomène biologique : membrane sélective et

active

Qu

oi

?

Transport de solutés

hydrophobes ou liposolubles

(ex. : O2, CO2, acides gras,

vitamines liposolubles A,

D, E et K)

Transport d’eau (voir osmose)

Transport d'eau (H2O)

par diffusions simple ET facilitée

Transport de solutés hydrosolubles

(ex. : glucose, rouge neutre) Transport d’ions (ex. : Na+, K+, Ca2+)

Transport d’eau (voir osmose)

Transport actif primaire ( «pompage») d’ions (ex. : Na+, K+, Ca2+) ; parfois deux sortes d’ions,

en alternance (ex. : pompe à Na+ / K+)

Transport actif secondaire : cotransport d’un

soluté non ionique (contre son gradient) avec

un ion, en utilisant l’Epotentielle résultant du

pompage préalable de cet ion (ex. : Na+ / acide

aminé, Na+ / glucose)

Ver

s o

ù?

• en suivant le gradient de

concentration du soluté

• en suivant le gradient de

concentration de l'eau (en comptant

les solutés TOTAUX, donc la

SOMME des concentrations de tous

les solutés)

• en suivant le gradient de concentration

du soluté

• transport d’un soluté souvent orienté

(unidirectionnel)

• contre le (à l'encontre du) gradient de

concentration du soluté1

• pour le TAsecondaire, 2 étapes : 1- pompage de

l’ion contre son gradient, puis 2- cotransport

de l’ion (qui revient en suivant son gradient)

avec le soluté non ionique (contre son gradient)

Co

mm

ent

?

• passage entre les

phospholipides

• (non spécifique)

• passage entre les phospholipides

(diffusion simple)

ET

• passage dans petits canaux

protéiques spécifiques (aquaporines)

(diffusion facilitée)

• 2 types de protéines spécifiques :

-ions : passage dans petits canaux

ioniques2

-autres solutés : transport par perméases3

• nb limité de canaux et de perméases

• pompage des ions par protéines spécifiques

actionnées par l’ATP : ATPases (pompes à ions)

• cotransport : dans une perméase possédant un

site spécifique pour chaque soluté (l’ion +

l’autre soluté)

• nb limité d’ATPases et de perméases

Ob

serv

ati

on

s

• v transport du soluté

proportionnelle à la

différence de concentration

du soluté

• jusqu'à égalité des

concentrations du soluté

• v transport de l’eau proportionnelle à

la différence de « concentration de

l’eau » (c.-à-d. à la concentration des

solutés TOTAUX)

• jusqu'à égalité des concentrations de

l'eau (c.-à-d. à égalité des

concentrations des solutés totaux)

• v transport du soluté proportionnelle à la

différence de concentration du soluté

MAIS avec un niveau de saturation

• jusqu'à égalité des concentrations du

soluté

• transport orienté (souvent)

• transport du soluté contre son gradient

• le transport nécessite la présence d’ATP

• la présence d’une substance de type « bloqueur

d'ATP » cause un arrêt du transport

1 plus exactement, pour les ions, on devrait parler du gradient électrochimique = gradient de concentration, mais en tenant aussi compte des charges +/- des ions 2 soit toujours ouverts, soit à ouverture contrôlée 3 dont la forme se modifie quand le soluté s’y lie

10

[1a, p. 141][1b, p. 150]

DIFFUSION…

…SIMPLE

= molécules de soluté se glissent entre les

éléments de la bicouche de

phosphoglycérolipides.

…FACILITÉE

= molécules de soluté traversent dans une protéine* membranaire qui est…

-soit un *canal protéique (~ un« tunnel ») pour un ion

-soit une *perméase (une protéine qui change de forme) pour une autre substance

11

[1a, p. 141][1b, p. 150]

OSMOSE

… « à la manière de la diffusion SIMPLE »

= molécules d’eau se glissent entre les

éléments de la bicouche de lipides.

ET

… « à la manière de la diffusion FACILITÉE »

= molécules d’eau passent dans une

aquaporine, qui est un canal protéique (~ un « tunnel »).

12

[1a, p. 141][1b, p. 150]

TRANSPORT ACTIF

= molécules sont

« pompées » contre

leur gradient par

une pompe à ions

(ou ATPase)

-Rappel-

L’ATP, « monnaie » énergétique des cellules

13

14

[1a, p. 141][1b, p. 151]

TRANSPORT ACTIF

Ex.: une pompe à Na+/K+

15

[1a, p. 142][1b, p. 152]

TRANSPORT ACTIF Ex.: une pompe à H+

16

[1a, p. 142][1b, p. 153]

TRANSPORT ACTIF SECONDAIRE Ex.: une pompe à H+ couplée à une perméase de cotransport*

pour H+ et saccharose (*ici « symport », même direction)

17

[1a, fig. 7.20][1b, fig. 7.22]

Modes de transport par vésicules OU transport en vrac-particules trop grosses pour traverser la mb des cellules

-formation de vésicules

-nécessite dépense E

Vers l’intérieur des ¢: Endocytose (3 types)

OU

Vers l’extérieur des ¢: Exocytose (diapo suivante)

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[1a, p. 1112][1b, p. 1222]

La mb délimitant la vésicule fusionne avec la mb cellulaire (étapes 34) et les molécules sont libérées hors de la cellule, ici dans la fente synaptique (étape 4). Elles vont ensuite se lier à des récepteurs (encadré noir) sur la membrane du neurone « suivant » (postsynaptique).

La libération de molécules de neurotransmetteur (« billes vertes » sur

l’image) par un neurone, un exemple d’exocytose.