Le Transport Membranaire: Cours PDF

LE TRANSPORT MEMBRANAIRE DR.BOUZAHOUENE PLAN: I. Introduction II. Structure de la membrane cellulaire III. Transport membranaire 1. Transport passif 2. Transport actif 3. Le transport vésiculaire IV. conclusion I. INTRODUCTION/DÉFINITION: Les cellules baignent dans le liquide extra...

LE TRANSPORT MEMBRANAIRE DR.BOUZAHOUENE PLAN: I. Introduction II. Structure de la membrane cellulaire III. Transport membranaire 1. Transport passif 2. Transport actif 3. Le transport vésiculaire IV. conclusion I. INTRODUCTION/DÉFINITION: Les cellules baignent dans le liquide extracellulaire ,composé essentiellement par les ions de sodium (Na+ ), potassium (K+ ), magnésium (Mg++ ) , chlore (Cl - ), phosphate (PO43- ) , bicarbonate (HCO3-), glucose , et une infime quantité de protéines , et aussi un peu près 2mmol de calcium (Ca++). Le liquide intracellulaire est caractérisé par une concentration faible des ions de calcium (Ca ++) , sodium (Na+ ), et chlore (Cl- ) , alors que les concentrations de potassium (K+ ) est élevé a l’intérieur de la cellule , de même pour les protéines libres. Le transport membranaire est le passage d'une molécule ou d'un ion à travers une membrane plasmique qui sépare le milieu extracellulaire du milieu intra cellulaire. Il implique un déplacement entre deux compartiments séparés par une membrane, dont les propriétés et la composition influeront sur ce transport. Ce qui permet à la cellule de maintenir son environnement interne constant. II. STRUCTURE DE LA MEMBRANE CELLULAIRE: Selon le model mosaïque fluide de Singer et Nicholson la membrane cellulaire est composée de bicouche lipidique, de protéines et des glucides. 1. Les lipides : trois types de lipides: - Les phospholipides : les plus importants, ce sont ambiphiles constitués d’un pole hydrophobe (la queue) et d’un pole hydrophile (la tête). - Glycolipides : situées exclusivement au niveau de la face externe de la membrane, acide gras couplé a des carbohydrate, participe aux interactions cellulaire (antigenicité ). - Cholestérol: le cholestérol régule la fluidité membranaire. 2. Les protéines : peuvent être périphériques ou intégrales. Les Protéines périphériques sont localisées Soit en intercellulaire (ou protéines intrinsèques) qui sont principalement des enzymes, Soit à la surface externe de la membrane plasmique (protéines extrinsèques).  Protéines intégrales ou protéines transmembranaires : traversent la membrane dans toute son épaisseur, ces protéines jouent un rôle important dans le transporte membranaire, Certaines protéines peuvent être: - Des pompes, par ex. Na + -K + ATPase. - Canaux ioniques : permettant le passage des ions. - Des transporteurs: qui possèdent un site de fixation. - les pores: permettent le passage des ions et des molécules de petites tailles exp (les aquaporines). III. TRANSPORT MEMBRANAIRE Le mouvement des substances à travers la membrane plasmique peut se produire de deux façons, c'est-à-dire passivement (transport passif) ou activement (transport actif). 1. Le transport passif: Le transport passif désigne le mécanisme de transport de substances sans dépense d’énergie(ATP). Les mécanismes de transport passifs sont la diffusion, l’osmose et la filtration. a. La diffusion : est le transport de substances selon le gradient de concentration, d’une région de concentration élevée, vers une région de faible concentration. il existe de type de diffusion :  La diffusion simple : se fait par agitation thermique qui sont les mouvements aléatoires des molécules, qui entre en collision les unes avec les autres et avec la membrane cellulaire). La diffusion simple s’effectué par deux mécanismes : Diffusion à travers la bicouche lipidique : concerne les substances liposolubles tel que ; H20, 02, C02, N2, stéroïdes, vitamines liposolubles, urée, glycérol, alcools simples, ammoniaque, qui diffusent facilement a travers la bicouche lipidique. Diffusion via les canaux ioniques : concerne les substances non liposolubles tel que ; Na+, K+, Ca2+, Cl- et HC03-  Caractéristiques de la diffusion simple : - S’effectue selon le gradient de concentration (depuis une région à forte concentration jusqu'à une région à faible concentration), - Ne requiert pas d’énergie métabolique, - Ne nécessite pas le transporteur.  La diffusion facilitée La diffusion facilitée représente le transport d'une substance à l'aide de certaines protéines porteuses situées dans la membrane. Il existe plusieurs types de protéines porteuses dans la membrane cellulaire, chaque type ayant des sites de liaison spécifiques pour une substance particulière. Le transport facilité concerne les substances non liposolubles (hydrosolubles) et les grosses substances qui ne peuvent pas diffuser à travers les canaux ioniques, tel que ; le glucose et la plupart des acides aminés.  Caractéristiques de la diffusion Facilité : - S’effectue selon le gradient de concentration (depuis une région à forte concentration jusqu'à une région à faible concentration), - Ne requiert pas de l’énergie métabolique - se fait à l’aide de transporteurs et, par conséquent, est sujette : à la stéréospécificité ; c'est-à-dire des relations d’affinité et de conformation spatial entre la protéine porteuse et la substance. :à la saturation dépend du nombre des protéines porteuses disponibles , si les sites de liaison de toutes les protéines porteuses sont occupés et le système fonctionne à son maximum capacité, c’est la saturation. et à la compétition : c’est à dire les substances de structures semblables se disputent les mêmes protéines porteuses.  Facteurs affectant le taux de diffusion : - L’épaisseur de la membrane : la diffusion est inversement proportionnelle à l'épaisseur de la membrane cellulaire. - La solubilité lipidique : la diffusion est directement proportionnelle à la liposolubilité de la substance. - La température : le taux de diffusion augmente avec l'augmentation dans la température. - La taille des molécules : le taux de diffusion simple est inversement proportionnel à la taille des molécules. - La surface de la membrane : la diffusion nette de la substance est directement proportionnelle à la superficie totale membrane. - Les gradients de concentration et électrique (gradient électrochimique) : la simple diffusion est directement proportionnel au gradient électrochimique.  B. L’osmose : L'osmose est la diffusion de l'eau soit directement à travers la membrane plasmique, soit par l’intermédiaire de protéines intégrales (dites aquaporines) d'une solution de faible concentration vers une solution de forte concentration. La pression osmotique : Une solution contenant des particules de soluté qui ne peuvent pas passer à travers une membrane exerce une pression sur la membrane, appelée pression osmotique.  Exemple : une solution de NaCl à 0,9% est isotonique pour les globules rouges. Lorsque les globules rouges sont baignés dans du NaCl à 0,9%, les molécules d'eau entrent et sortent des cellules au même rythme, permettant aux globules rouges pour maintenir leur formes et leur volumes normales.  D. filtration: La filtration est un processus par lequel l’eau et les solutés traversent une membrane (ou la paroi d’un vaisseau) sous l’effet de la pression hydrostatique, d’une région à pression élevée vers une région à pression moins élevée. Exemple : Les liquides sécrétés par les reins sous forme d’urine sont produits par filtration.  2. Le transport actif: Les phénomènes actifs sont les processus de transport qui nécessitent une dépense d’énergie qui est libérée par la dégradation de l'adénosine Triphosphate (ATP). (C’est-à-dire consommation d'énergie). Concerne les substances : trop grosses, Le signe de leur charge les en empêche ou elles doivent aller à contre-courant du gradient de concentration. Le transport actif primaire : l'énergie tirée de l'ATP déplace directement une substance à travers la membrane. La cellule utilise cette énergie afin de déclencher des changements de forme dans les protéines transporteuses (pompes) dans la membrane plasmique. Caractéristiques de transport actif primaire: - Se fait contre un gradient de concentration - Requiert un apport direct d’énergie métabolique sous la forme ATP, - se fait à l’aide de transporteurs et, par conséquent, est sujet à la stéréospécificité, à la saturation et la compétition.  Exemples de transport actif primaire : - La pompe Na+-K+ ATP ase des membranes cellulaires transportent le Na du liquide intra cellulaire vers le liquide extracellulaire et le K du liquide extracellulaire vers le liquide intracellulaire. L’ouabaïne et la digitaline sont des inhibiteurs spécifiques de la Na+-K+ ATPase. - La Ca+2 ATPase (ou pompe à Ca+2) du réticulum sarcoplasmique ou des membranes cellulaires transporte le Ca+2 contre un gradient électrochimique. - La K+-H+ ATPase (ou pompe à protons) des cellules pariétales de l’estomac transporte l’H+ la lumière de l’estomac contre son gradient électrochimique. Elle est inhibée par l’oméprazole. Le transport actif secondaire: Il est assuré par des protéines qui transportent 2 molécules différentes ou plus; les cotransporteurs. -A la fois une molécule est transportée dans le sens du gradient (en général c’est une molécule de Na), l’autre molécule est transporté contre son gradient. -La 1ere molécule fournit de l’énergie pour la 2éme qui passe contre son gradient. On distingue 2 types de cotransporteurs : Les symports vont transporter les 2 molécules dans le même sens. Les antiports vont transporter les 2 molécules dans un sens opposé. 3. Le transport vésiculaire: Concerne : les grosses particules et les macromolécules, ce mécanisme de transport est activé par l’ATP. Il existe deux principaux modes de transport vésiculaire sont l’exocytose et l’endocytose L’exocytose : est un mécanisme qui assure le passage de substances de l’intérieur vers l’extérieur de la cellule. Exemples : la sécrétion d’hormones, la libération de neurotransmetteurs, la sécrétion de mucus et, élimination des déchets. Mécanisme : la substance est d’abord enfermé dans un sac membraneux appelé vésicule, ensuite la vésicule migre en direction de la membrane plasmique, elle fusionne avec elle et déverse son contenu à l’extérieur de la cellule. L’endocytose : est un mécanisme qui assure le passage des grosses particules et des macromolécules de l’extérieur vers l’intérieur de la cellule.  Mécanisme : La substance est graduellement entourée par une invagination de la membrane plasmique. Lorsque la vésicule est formée, elle se détache de la membrane plasmique et entre dans le cytoplasme, où son contenu est ensuite digéré. Il existe trois formes d’endocytose: La phagocytose (action de manger d’une cellule), concerne les macromolécules relativement gros et solide ; tel un amas de bactéries ou de débris cellulaires, des polluants ou encore des allergènes. La pinocytose (action de boire de la cellule») : concerne les gouttelettes de liquide extracellulaire, contenant des molécules dissoutes. Assure l’absorption des nutriments comme celles qui tapissent les intestins. L’endocytose par récepteurs interposés : c’est un transport sélectif, qui nécessite des récepteurs qui se lient à certaines substances. ces récepteurs et les substances qui y sont fixées entrent ensemble dans la cellule à intérieur d’une petite vésicule. Tel que l’absorption au niveau des reins de l’insuline, des lipoprotéines de basse densité (comme le cholestérol lié à un transporteur protéique), du fer ou encore de petites protéines. IV. LA CONCLUSION: Les mécanismes de transport membranaire contribuent au maintien de la composition du milieu intra cellulaire nécessaire au bon déroulement des réactions biochimiques intracellulaires.