Biologie cellulaire: Transports membranaires

Biologie cellulaire et moléculaire

• Le cours porte sur la biologie cellulaire et moléculaire, avec un focus particulier sur les transports membranaires.

Transports membranaires

• Les transports membranaires sont étudiés.
• La membrane plasmique est composée d'une bicouche lipidique.
• La bicouche lipidique est perméable aux molécules apolaires et aux molécules polaires.
• La bicouche lipidique est imperméable aux molécules polaires et aux ions.
• La membrane plasmique contient des pores protéiques qui permettent un passage sélectif des molécules polaires.
• Différents composants de la membrane sont listés, tels que les fibres de la matrice extracellulaire, les glycoprotéines, les glucides, les microfilaments du cytosquelette, le cholestérol, et les glycolipides.
• La membrane plasmique maintient un équilibre entre les concentrations intra- et extracellulaires des solutés.
• Des concentrations spécifiques de différents ions sont maintenues. Ex: Na+, K+, Ca2+, Cl-.

Types de transports

• I- Généralités : Du fait de la structure hydrophobe de la bicouche lipidique, les molécules polaires ne peuvent pas traverser facilement.
• II- Transports sans mouvement de la membrane plasmique :
  • A) Pompes : Elles utilisent l'énergie externe.
  • B) Transporteurs : Certains sont passifs, d'autres couplent le transport actif avec le transport passif.
  • C) Canaux : Ils permettent un transport passif, sans utilisation d'énergie.
• III- Transports avec mouvements de la membrane plasmique :
  • A) Endocytose : Internalisation de matière de l'espace extracellulaire à l'intérieur de la cellule.
  • B) Exocytose : Processus inverse de l'endocytose, libérant des substances de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur.
  • C) Transcytose : Synthétisant la combinaison de l'endocytose et de l'exocytose.

Coefficients de perméabilité

• Différents coefficients de perméabilité (P) sont associés à différents types de molécules.
• Les molécules hydrophobes ont un coefficient de perméabilité élevé (ex: Benzène, O2), tandis que les molécules polaires ont un coefficient de perméabilité faible ou sont imperméables (ex: glucose, saccharose).
• Ce tableau donne la force de pénétration d’une molécule dans la cellule.

La diffusion simple

• La diffusion simple est un phénomène passif sans apport d'énergie.
• Le mouvement se produit des zones de forte concentration vers des zones de faible concentration.
• Le mouvement se poursuit jusqu'à l'équilibre dynamique.
• La vitesse de diffusion est influencée par des facteurs comme la taille, la liposolubilité de la molécule concernée.
• La vitesse est également influencée par l’épaisseur et la composition en lipides de la membrane.

Transport passif de l'eau: l'osmose

• L'eau se déplace du compartiment à faible concentration en solutés vers le compartiment à forte concentration en solutés.
• Des termes comme hyperosmotique et hypoosmotique sont utilisés pour décrire la solution dans la cellule.
• C'est un transport passif qui ne requiert pas d'énergie.

Aquaporines

• Les aquaporines sont des protéines de transport membranaire qui accélèrent le passage de l'eau à travers la membrane.
• Elles sont perméables à l'eau mais imperméables aux ions.

Osmose et équilibre hydrique cellulaire

• Tonicité: Un terme physiologique pour décrire les solutions et comment elles influencent le volume cellulaire
• Des termes tels que isotonique, hypotonique et hypertonique sont utilisés pour décrire les solutions par rapport aux cellules.
• Un changement de tonicité peut entraîner les changements de volume dans la cellule, tel qu'un gonflement ou une crênelisation.

Diffusion facilitée

• Utilisant des transporteurs ou des canaux, le flux des molécules spécifiques se produit des zones de forte concentration vers des zones de faible concentration.
• Contrairement à la diffusion simple, la diffusion facilitée requiert des transporteurs transmembranaires.
• Plusieurs transporteurs sont spécifiques à un type de molécule.
• Elle est influencée par la spécificité, la cinétique de saturation, la possibilité d'inhibition compétitive et la possibilité d'inactivation chimique.
• Le transporteur de glucose des érythrocytes (GLUT1) utilise le gradient de concentration pour transporter le glucose à travers la membrane.
• Les canaux potassiques sont sélectifs pour les ions potassium et dépendent des interactions entre le K et le canal.

Transports actifs primaires

• Des enzymes transmembranaires sont utilisées pour transporter activement un ou plusieurs solutés contre leur gradient de concentration.

Transports actifs secondaires

• Couplage d'un transport actif avec un transport passif utilise un gradient préexistant.
• Il existe deux types de couplage: symport et antiport.
• Un exemple de transport activé comme ceci est le transport de glucose dans l'intestin.
• Le transport de Na+ et K+ à travers une membrane utilise l'énergie de l’hydrolyse d'ATP.

Endocytose

• L'endocytose est le processus d'internalisation de matériel extracellulaire.
• Elle comprend la phagocytose, pour la capture de particules de grande taille, et la pinocytose, pour la capture de petits volumes de fluide extracellulaire,
• La phagocytose est une étape essentielle du système immunitaire pour ingérer et dégrader les pathogènes.

Phagocytose

• Capture et consommation de particules de grande taille par certaines cellules.
• Processus complexe comprenant des étapes de reconnaissance, d'internalisation et de dégradation.
• Le virus du VIH-1 a un impact négatif sur la phagocytose des macrophages.

Pinocytose

• Internalisation du fluide extracellulaire ou petites particules.
• Différents mécanismes peuvent être utilisés (macropinocytose, endocytose dépendante de cavéolines, endocytose dépendante de clathrine).

Exocytose

• Libération de molécules de l'intérieur de la cellule vers l'extérieur de la cellule en intégrant des vésicules à la membrane.
• Processus vital dans la sécrétion de molécules.

Transcytose

• Combinaison de l'endocytose et l'exocytose.
• Principalement impliqué dans le transport de substances à travers les cellules endothéliales.
• Exemple: Transports de nutriments à travers les capillaires vers les tissus.