Fiche de révision : Transports membranaires

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux des échanges membranaires
2. Diffusion simple et osmose
3. Transport passif et perméases
4. Canaux ioniques et signaux d’ouverture
5. Transport actif et pompes
6. Transporteurs spécialisés et glucose
7. Endocytose et phagocytose
8. Endocytose par récepteur
9. Exocytose et transcytose

📖 1. Principes généraux des échanges membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Gradient électrochimique : Résulte de la combinaison du gradient de concentration et du gradient de potentiel électrique, c’est-à-dire de la différence de charges entre deux milieux.

📝 Points essentiels

📌 Les échanges membranaires reposent sur deux mécanismes : la perméation, qui permet le passage sélectif de molécules sans mouvement membranaire, et les transports cytotiques, qui impliquent une déformation de la membrane et la formation de vésicules.

• La diffusion simple déplace spontanément un soluté du compartiment le plus concentré vers le compartiment le moins concentré, sans protéine de transport ni dépense d’énergie.

• La membrane plasmique maintient notamment une concentration élevée de Na+ et de Cl− dans le milieu extracellulaire et une concentration élevée de K+ dans le cytosol.

💡 Astuce mémo

Perméatif : passage sélectif ; cytotique : déformation et vésicules

📖 2. Diffusion simple et osmose

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion simple : Passage spontané et lent de petites molécules non ionisées et liposolubles à travers la bicouche lipidique, sans protéine de transport et sans dépense d’énergie.
• Osmose : Diffusion simple de l’eau à travers une membrane semi-perméable, de la solution hypotonique, moins concentrée en solutés, vers la solution hypertonique, plus concentrée en solutés, jusqu’à l’équilibre osmotique.

★ À maîtriser

• La membrane plasmique est très perméable à l’eau, très peu perméable aux solutés et imperméable aux grosses molécules, aux molécules polaires hydrosolubles et aux ions tels que K+, Cl− et Na+.

• Dans une solution de NaCl à 0,9 %, un globule rouge est en milieu isotonique et conserve son aspect de disque biconcave.

Compléments

• Les aquaporines sont des canaux hydriques transmembranaires qui permettent une diffusion facilitée rapide de l’eau, distincte de l’osmose entre les phospholipides.

💡 Astuce mémo

Soluté : du plus concentré vers le moins ; eau : du hypotonique vers l’hypertonique

📖 3. Transport passif et perméases

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffusion facilitée : Transport passif sélectif et saturable utilisant une protéine de transport, dans le sens du gradient de concentration pour les molécules non chargées ou du gradient électrochimique pour les molécules chargées.

★ À maîtriser

• 🔄 Le mécanisme ping-pong comprend les étapes suivantes:
  1. Fixation du soluté à son site de reconnaissance
  2. Changement de conformation du transporteur
  3. Libération du soluté de l’autre côté de la membrane
  4. Retour du transporteur à sa conformation initiale

📌 Un uniport transporte une seule substance, tandis qu’un cotransport déplace simultanément plusieurs substances dont le transport de l’une dépend de celui de l’autre.

Compléments

• Les perméases sont des protéines intrinsèques hydrophiles possédant plusieurs portions transmembranaires et adaptées aux caractéristiques de chaque membrane.

💡 Astuce mémo

Reconnaissance, changement de conformation, libération, retour

📖 4. Canaux ioniques et signaux d’ouverture

🔑 Notions clés & Définitions

• Canal ionique : Protéine qui délimite un pore hydrophile sélectif permettant le passage rapide d’ions inorganiques lorsque le canal est ouvert.

★ À maîtriser

• L’ouverture des canaux ioniques peut être commandée par:
  • Un potentiel de membrane
  • La fixation d’un ligand extracellulaire ou intracellulaire
  • Une force mécanique comme une vibration, une tension ou une compression

Compléments

• Dans les neurones, la dépolarisation membranaire due à l’ouverture des canaux Na+ participe à la transduction du signal vers les muscles.

💡 Astuce mémo

É-L-M : électrique, ligand, mécanique

📖 5. Transport actif et pompes

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport actif : Déplace une substance contre son gradient électrochimique et nécessite une source d’énergie.

📝 Points essentiels

• Les trois mécanismes de transport actif sont:
  • Le cotransport
  • Le transport couplé à l’hydrolyse de l’ATP par une pompe
  • Le transport couplé à une autre source d’énergie comme la lumière

• La pompe Na+/K+-ATPase expulse 3 Na+ de la cellule et fait entrer 2 K+ dans la cellule par molécule d’ATP hydrolysée.

• Dans les cellules de Mammifères, la concentration de Na+ est de 10 mM dans le cytosol contre 150 mM à l’extérieur, tandis que celle de K+ est de 100 mM dans le cytosol contre 5 mM à l’extérieur.

💡 Astuce mémo

Hydrolyse de l’ATP → transport contre le gradient

📖 6. Transporteurs spécialisés et glucose

★ À maîtriser

• GLUT1 est un transporteur ubiquitaire spécifique du glucose, présent dans toutes les cellules, qui augmente la vitesse d’entrée du glucose selon son gradient jusqu’à une saturation à la vitesse maximale.

📌 Dans un symport, deux substances sont transportées dans le même sens, tandis que dans un antiport elles sont transportées dans des sens opposés.

📌 La surexpression de MDR1, un transporteur ABC qui expulse des médicaments des cellules tumorales, augmente la chimiorésistance de ces cellules.

Compléments

• Les transporteurs ABC se lient à l’ATP par un domaine ABC intracellulaire et utilisent son hydrolyse pour transporter des molécules contre leur gradient.

💡 Astuce mémo

GLUT1 fait entrer le glucose selon son gradient ; SGLT le couple à un autre gradient

📖 7. Endocytose et phagocytose

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose : Internalise du matériel extracellulaire par invagination de la membrane plasmique et formation de vésicules, grâce à un processus nécessitant de l’énergie.

★ À maîtriser

📌 La phagocytose internalise des particules volumineuses comme des bactéries ou des organites, la pinocytose internalise des fluides ou de petites particules, et l’endocytose par récepteur internalise sélectivement des ligands fixés à des récepteurs.

• 🔄 La phagocytose comprend les étapes suivantes:
  1. Adhérence de la bactérie
  2. Formation de pseudopodes par réorganisation de l’actine
  3. Fermeture des pseudopodes et formation du phagosome
  4. Fusion du phagosome avec un lysosome en phagolysosome

Compléments

• L’endocytose participe à l’apport de nutriments, au turnover des récepteurs et au renouvellement en lipides et protéines de la membrane plasmique.

• La phagocytose est assurée notamment par les macrophages et les polynucléaires neutrophiles et joue un rôle important dans l’immunité.

💡 Astuce mémo

Adhérence, pseudopodes, phagosome, phagolysosome

📖 8. Endocytose par récepteur

🔑 Notions clés & Définitions

• Endocytose par récepteur : Mécanisme sélectif de concentration dans lequel des ligands se fixent à des récepteurs membranaires et déclenchent leur internalisation dans des vésicules.
• Pinocytose : Endocytose permanente et non spécifique de fluides ou de petites particules par des vésicules lisses non recouvertes d’environ 150 nm.

📝 Points essentiels

📌 L’endocytose par récepteur utilise principalement un revêtement de clathrine associé à AP2 ou un revêtement de cavéoline situé dans des radeaux lipidiques.

• 🔄 La formation d’une vésicule de clathrine comprend:
  1. Fixation du ligand au récepteur
  2. Recrutement d’AP2 et de la clathrine
  3. Bourgeonnement du puits
  4. Détachement par la dynamine
  5. Élimination du manteau et fusion avec l’endosome

• Lors de l’endocytose des LDL, les récepteurs sont recyclés vers la membrane plasmique tandis que le contenu de la vésicule est dirigé vers les lysosomes, où le LDL est digéré et libère du cholestérol.

💡 Astuce mémo

Ligand, puits, vésicule, endosome, triage

📖 9. Exocytose et transcytose

🔑 Notions clés & Définitions

• Transcytose : Transport transcellulaire dans lequel une substance est endocytée puis exocytée sans modification, en restant dans des vésicules de transport.

📝 Points essentiels

• Les endosomes précoces ont un pH de 5,9 à 6, les endosomes tardifs un pH de 5 à 6 et les lysosomes un pH de 5 à 5,5, favorable à la dégradation enzymatique.

📌 L’exocytose constitutive fonctionne en permanence dans toutes les cellules, tandis que l’exocytose régulée se produit dans les cellules sécrétoires en réponse à un signal.

• 🔄 L’exocytose comprend:
  1. Migration de la vésicule sécrétoire vers la membrane plasmique
  2. Fusion de la vésicule avec la membrane plasmique
  3. Libération du contenu dans l’espace extracellulaire

• Après un repas, l’insuline provoque la fusion des vésicules contenant GLUT4 avec la membrane plasmique des muscles, du cœur et du tissu adipeux, ce qui augmente l’entrée du glucose dans ces cellules.

💡 Astuce mémo

Exocytose : sortie ; transcytose : entrée puis sortie sans modification

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des transports perméatifs