Membrane Plasmique, Transport Cellulaire PDF

Membrane Plasmique, Transport Cellulaire Pr M.SLAOUI  Transport membranaire 1. La diffusion 2. L’osmose 3. Le transport passif 4. Le transport actifs 5. L’endocytose / l’exocytose Pr M.SLAOUI  Introduction Le caractère hydr...

Membrane Plasmique, Transport Cellulaire Pr M.SLAOUI  Transport membranaire 1. La diffusion 2. L’osmose 3. Le transport passif 4. Le transport actifs 5. L’endocytose / l’exocytose Pr M.SLAOUI  Introduction Le caractère hydrophobe de la double couche lipidique permet à la cellule de maintenir des concentrations de solutés différentes de part et d'autre de la membrane, c à d entre cytoplasme et milieu extracellulaire et ceci est vrai pour chaque compartiment cellulaire (mitochondrie, lysosome, RE, etc.). La séparation des compartiments définis par la membrane ne doit cependant pas être totale et des échanges moléculaires sont nécessaires à la vie cellulaire. Les cellules ont ainsi développé des systèmes de transport d'ions et de macromolécules faisant intervenir des protéines membranaires : transporteurs, pompes ou Pr M.SLAOUI canaux. Les raisons pour lesquelles les cellules ont besoin de ces protéines de transport membranaire sont les suivantes : 1-Approvisionnement en métabolites, 2-Elimination des déchets métaboliques, 3-Maintien de concentrations ioniques bien définies Pr M.SLAOUI  Transport membrabnaire Définition: Le transport membranaire est un flux de molécules chimiques qui va être mesurer en terme de flux de matériel à travers une unité de surface par unité de temps. Les différents types de transports membranaires: On a deux types de transports membranaires selon l’utilisation ou non de l’énergie : **Le transport passif. **Le transport actif. Pr M.SLAOUI  Les transports passifs: Sans consommation d’énergie, en fonction des gradients de concentration de la molécule transportée. Rappel: La diffusion est le résultat du mouvement net de particules d’une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration; on appelle gradient de concentration la différence de concentration entre ces deux zones. Pr M.SLAOUI A/-La diffusion simple: Se fait à travers la partie lipidique de la membrane plasmique pas d’intervention des protéines membranaires. C’est un phénomène purement physico-chimique. Cette diffusion se fait dans le sens du gradient. Elle intéresse les molécules liposolubles. Plus la molécule est de petite taille plus elle passe (AG, les hormones stéroïdes et thyroïdiennes, urée, éthanol, O2,CO2, N2, CO …..) et, dans certaines limites, H2O. Plus la surface d’une cellule par rapport à son volume est grande, plus la surface de sa membrane est grande; ainsi, plus le nombre de molécules qui peuvent la traverser est grand. Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  L’osmose : la diffusion de l’eau L’eau contenue à l’intérieur de la cellule et dans le milieu extérieur diffuse librement à travers la membrane cellulaire de façon à ce que la concentration d’eau des deux côtés de la membrane demeure égale. La diffusion d’un solvant à travers une membrane semi- perméable qui sépare deux solutions se nomme osmose (L’osmose est un processus passif (comme diffusion) qui ne requiert aucune énergie de la cellule.) Pr M.SLAOUI  Les molécules d’eau se déplacent d’une zone à forte concentration vers une zone à faible concentration. Le sens dans lequel se fait l’osmose dépend toujours de la concentration relative des molécules d’eau de chaque côté de la membrane cellulaire. Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  Les solutions Isotonique Hypotonique Hypertonique Pr M.SLAOUI  Solution isotonique Une solution où les solutés (externe) sont de même concentration que ceux de la cellule (interne). Il y a le mouvement de l’eau des deux sens sans que les concentrations change. Soluté et eau = à l’intérieur de la cellule Pr M.SLAOUI  Solution hypotonique Une solution où les solutés sont de concentration moindre que ceux dans la cellule. Plus d’eau à l’extérieur de la cellule. Alors, l’osmose indique que l’eau entre dans la cellule. Les cellules végétales gonfle, et elles ont une pression de turgescence. (la paroi) Les cellules animales n’ont pas cette capacité, et elles peuvent éclater. Soluté et eau < à l’intérieur de la cellule Pr M.SLAOUI  Solution hypertonique Une solution où les solutés sont plus concentrés que dans la cellule. Plus d’eau dans la cellule. L’osmose indique que la cellule perd de l’eau. Les cellules animales rapetissent. Les cellules végétales subissent le plasmolyse et les plantes flétrissent. Soluté et eau > à l’intérieur de la cellule Pr M.SLAOUI Cellules d ’élodée en milieu hypotonique et hypertonique Milieu hypotonique Milieu hypertonique État de turgescence État de plasmolyse Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  Perméabilité sélective La propriété qui permet à la cellule de laisser passer certaines substances et d’en rejeter d’autres. Alors la membrane contrôle le passage des solutés, des éléments nutritifs, et des déchets. Cette perméabilité varie entre organisme et cellule. Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI B- La diffusion Facilitée La diffusion facilitée: Le transport est toujours passif mais il fait intervenir des protéines, c’est un phénomène qui est spécifique et régulé. La membrane possède des protéines spécialisées qui aident différentes sortes de substances à entrer dans la cellule et à en sortir. Grâce à leur structure, ces protéines sont sélectives: une protéine particulière reconnaîtra et aidera un seul type de molécules ou d’ions en solution selon la forme, la taille, et la charge électrique de cette particule. Pr M.SLAOUI  Elles changent de forme pour permettre à certaines molécules de traverser la membrane cellulaire. Elles permettent aux molécules de traverser la membrane dans les deux sens. C’est un type de transport passif. Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI -Diffusion à travers les pores: Concerne des substances non liposolubles comme l’eau, électrolytes, hydrates de carbone. - Le diamètre du pore joue un rôle dans le transport qu’il peut assurer. -Les pores qui permettent plus le passage d’ions spécifiques sont appelés canaux protéiques ou canaux ioniques (Na+, Cl-) dont le transport se fait selon leur gradient électrochimique et ne réclame pas d’énergie. -Les canaux protéiques peuvent aider les particules chargées à traverser la membrane cellulaire. Ces protéines ont une forme tubulaire qui permet aux particules chargées (ions) de traverser la bicouche de lipides. -Un ion en solution doit être assez petit pour pouvoir traverser un canal protéique. Pr M.SLAOUI  Un canal protéique chargé positivement refoule les ions positifs, et un canal protéique chargé négativement refoule les ions négatifs. Le processus exige la participation de protéines mais elles n’ont besoin d’aucune énergie de la cellule pour jouer leur rôle. (Transport passif) Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  Transport actif Pour assurer le bon fonctionnement des cellules, le milieu intracellulaire doit souvent être très différent du milieu extracellulaire. Les cellules doivent éliminer certains déchets toxiques. La cellule doit dépenser de l’énergie pour transporter des substances en solution d’une zone de faible concentration vers une zone de concentration élevée (Contre le gradient de concentration, Au repos, nos cellules utilisent jusqu’à 40% de leur énergie pour assurer le transport actif. Les cellules des reins qui filtrent le sang utilisent jusqu’à 90% de leur énergie dans le processus de transport actif Il permet de maintenir une différence de [ ] de divers solutés de part et d’autre d’une membrane. Se sont des échanges qui se font contre le gradient de [] ils font intervenir des protéines spécifiques et régulables. Pr M.SLAOUI  Transport actif Ressemble à la diffusion facilité (nécessité d’un transporteur) MAIS: Besoin d’une source d’énergie (ATP) Peut se faire CONTRE le gradient de concentration Indique une dépense d'énergie Pr M.SLAOUI On distingue : Deux types de transport actif A/ Les pompes 1-Pompes d’ions minéraux 2-Pompes à molécules B/ Les cotransporteurs Pr M.SLAOUI A/-Les pompes: La pompe est une protéine de la membrane cellulaire qui assure le déplacement des ions à travers la membrane cellulaire contre leurs gradients de concentration. Elles vont coupler le transport d’une molécule contre son gradient par l’hydrolyse de l’ ATP d’une manière simplifiée. Les cellules possèdent plusieurs pompes différentes. On distingue deux types de pompes: Pr M.SLAOUI A-1-Les pompes d’ions minéraux: On distingue : Pompe Na+, Ca+2 et H+. * La pompe à sodium- potassium-ATPase qui va rejeter 3Na+ et faire entrer 2K+. * La pompe Ca2+ ATPase qui assure la sortie du Ca++ vers le milieu extra cellulaire. Pompe à proton A-2-Pompes à molécules: Transporter de petits peptides, des hormones stéroïdes, différents types d’hormones, des molécules non biologiques (médicaments). - Rôle : Elimination des toxiques : détoxication Pr M.SLAOUI  Pompe à Sodium Potassium Schéma représentant l'ATPase Na+-K+ fonctionnant comme une pompe qui fait sortir le sodium vers l'extérieur et le potassium vers l'intérieur de la cellule. Pr M.SLAOUI Pompe Na+ / K+ Pr M.SLAOUI Etape 1 Etape 2 Etape 3 Pompe à Sodium Potassium Pr M.SLAOUI  3 types de protéines de transport selon la direction du transport : Uniport : une substance spécifique traverse un canal protéique (cas le A A plus fréquent) Symport : deux substances, A A ensemble dans la même direction B B (l'une ne passe pas sans l'autre, les deux doivent passer ensemble). Antiport : deux substances en sens A A contraire (l'une est échangée B B contre l'autre). Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  B/-Les cotransporteurs: Ce sont des protéines qui transportent 2 molécules différentes ** à la fois, une molécule est transportée dans le sens du gradient, l’autre molécule est transporté contre son gradient. La 1ere molécule fournit de l’énergie pour la 2éme qui passe contre son gradient. Pr M.SLAOUI  Un cas particulier de transport actif: le cotransport Ex. Transport du saccharose: 1. Transport actif de H+ par la pompe à proton 2. Formation d’un gradient (différence) de concentration et d’un gradient électrique de part et d’autre de la membrane [H+] [H+] + Pr M.SLAOUI 3- Diffusion des ions H+ avec le saccharose (symporteur) Le couplage peut aussi se faire avec un antiport Pr M.SLAOUI  Le transport des grosses particules Certaines particules ne peuvent pas traverser la membrane cellulaire par transport passif (diffusion, osmose ou diffusion facilitée) ou par transport actif. La membrane cellulaire peut se replier sur elle-même pour former un «petit sac» appelé vacuole. Les cellules se servent de ces vacuoles pour «avaler» ou expulser diverses substances. Pr M.SLAOUI  Endocytose/Exocytose La membrane cellulaire peut se replier vers l’intérieur, et ainsi «capturer» une petite quantité de fluide extracellulaire: Endocytose La membrane cellulaire peut se replier vers l’extérieur, et ainsi expulser des particules à l’extérieure de la cellule: Exodocytose On distingue trois types: – La pinocytose – La phagocytose – L’endocytose par sites récepteurs. Pr M.SLAOUI  Exocytose Endocytose Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  Cas particulier d’endocytose: : Pinocytose = endocytose d’une petite gouttelette du milieu extérieur : non spécifique Phagocytose = endocytose d’une grosse particule Endocytose par récepteurs interposés : très spécifique Les molécules de soluté se fixent à des récepteurs spécifiques (des protéines de la membrane). Ce mécanisme permet à la cellule d’accumuler rapidement des substances extracellulaires peu concentrées. Pr M.SLAOUI Endocytose Exocytose Pr M.SLAOUI  Endocytose par récepteurs interposés L’absorption de molécules précises qui s’attachent à certaines protéines de la membrane cellulaire qui servent de récepteurs. Ces récepteurs membranaires, en forme de cavité, possèdent une conformation unique qui s’adapte à un seul type de molécule. Ça permet aux cellules animales d’obtenir le cholestérol. Chaque gouttelette possède une «marque» protéine que seul un récepteur correspondant de la membrane cellulaire peut «reconnaître». Lorsque la protéine marquée et le récepteur s’unissent, la membrane se plie vers l’intérieur, formant une vacuole. La vacuole vide son contenu à l’intérieur de la cellule puis retourne à la membrane cellulaire pour que les récepteurs soient de nouveau face à l’extérieur. Pr M.SLAOUI Phagocytose d’une bactérie par un globule blanc: Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI  Le transport des grosses particules Certaines particules ne peuvent pas traverser la membrane cellulaire par transport passif (diffusion, osmose ou diffusion facilitée) ou par transport actif. La membrane cellulaire peut se replier sur elle-même pour former un «petit sac» appelé vacuole. Les cellules se servent de ces vacuoles pour «avaler» ou expulser diverses substances. Pr M.SLAOUI  L’endocytose La membrane cellulaire peut se replier vers l’intérieur, et ainsi «capturer» une petite quantité de fluide extracellulaire: Endocytose Il y a trois types: – La pinocytose – La phagocytose – L’endocytose par sites récepteurs. Pr M.SLAOUI  Pinocytose La pinocytose est l’ingestion de petites particules ou de gouttelettes contenant des substances nutritives en suspension dans le fluide extracellulaire. Ce processus se produit dans presque tous les types de cellules et presque tout le temps. Concerne les molécules de grandes tailles ce type de transport fait intervenir la capture de la substance sur une face de la membrane dans, une vésicule qui migre à l’intérieur de la membrane et relibère la substance sur la face opposée. Pr M.SLAOUI  La phagocytose C’est l’ingestion de grosses particules de solides, de cellules entières et de bactéries provenant du fluide extracellulaire. Ce processus ne se produit que dans les cellules spécialisées. (amibes unicellulaires ou les cellules mangeuses de bactéries du système immunitaire ). Pr M.SLAOUI  L’endocytose par récepteurs interposés L’absorption de molécules précises qui s’attachent à certaines protéines de la membrane cellulaire qui servent de récepteurs. Ces récepteurs membranaires, en forme de cavité, possèdent une conformation unique qui s’adapte à un seul type de molécule. Ça permet aux cellules animales d’obtenir le cholestérol. Chaque gouttelette possède une «marque» protéine que seul un récepteur correspondant de la membrane cellulaire peut «reconnaître». Lorsque la protéine marquée et le récepteur s’unissent, la membrane se plie vers l’intérieur, formant une vacuole. La vacuole vide son contenu à l’intérieur de la cellule puis retourne à la membrane cellulaire pour que les récepteurs soient de nouveau face à l’extérieur. Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI Pr M.SLAOUI