PHYSIOLOGIE DES MEMBRANES EXERCICES

Corrigé-1-
PHYSIOLOGIE DES MEMBRANES : EXERCICES
TROIS (3) EXERCICES DE SYNTHESE : #S1, S2 ET S3
#S1) Placez les dix (10) expressions suivantes au bon endroit dans le tableau 1 :
Dépense E = 0 (E pour énergie)
Dépense E > 0 (E pour énergie)
Diffusion facilitée (dont osmose)
Diffusion libre (dont osmose)
Endocytose (phagocytose, pinocytose ou par récepteurs interposés)
Exocytose
Grosses molécules ou particules
Petites molécules
Transport actif (par ATPases ou pompes à ions)
- (aucun élément de réponse dans cette case)
Tableau 1 – Classification des types de transport utilisés par les cellules pour les échanges avec
leur environnement
TRANSPORT
Passif (Dépense E = 0 )
Actif (Dépense E > 0 )
Transmembranaire
(Petites molécules)
Diffusion facilitée (dont osmose)
Diffusion libre (dont osmose)
Transport actif (par ATPases ou
pompes à ions)
Par vésicules (Grosses
molécules ou particules)
-
Endocytose (phagocytose, pinocytose
ou avec récepteurs)
Exocytose

Corrigé-2-
#S2) Au(x)quel(s) de ces modes de transport pouvez-vous associer les caractéristiques ci-
dessous ? Au besoin, apportez des précisions et nuances à vos réponses.
DL = diffusion libre OS = osmose DF = diffusion facilitée
TA (ou TAsec) = transport actif (secondaire) TV=transport en vrac
1-transport d’un soluté dans le sens de son gradient de concentration
DL, DF
2-transport par le biais d’une protéine
DF (dans un canal ionique, une aquaporine ou une perméase), TA et TAsec (dans une pompe à ions, +
une perméase si TAsec)
3-transport qui requiert une dépense d’énergie
TA (secondaire ou non), TV (tous : exocytose et tous les types d’endocytose)
4-transport de gaz dissous et de vitamines liposolubles
DL (entre les phospholipides de la membrane en mosaïque fluide)
5-transport d’une substance spécifique
DF (dans canal ionique ou perméase), OS (dans aquaporine), TA (dans pompe à ions, + une perméase si
TAsec), TV lorsque endocytose par récepteurs interposés
6-peut s’accomplir à travers une membrane non vivante
DL et OS (de type DL, donc entre les phospholipides)
7-transport d’ions
DF (canal ionique), TA (pompe à ions ou ATPase) et TAsec (ce qui permet le transport d’une autre sorte
de molécule –cotransport-)
8-mode de transport utilisé pour l’absorption du glucose et des acides aminés dans l’intestin
TAsec (pompage de Na+ hors des cellules intestinales, puis cotransport de glucose ou acide aminé avec
du Na+, dans une perméase, de la lumière intestinale vers le milieu intracellulaire)
9-transport qui s’effectue d’un milieu hypotonique à un milieu hypertonique
OS ; (pas le TA, car il se produit à l’encontre du gradient d’un soluté, ce qui n’est pas nécessairement du
milieu hypo vers le milieu hypertonique)
10-permet à une grosse protéine bien précise de passer du milieu extracellulaire au milieu intracellulaire
TV de type endocytose par récepteurs interposés (car spécifique)
11-la cellule absorbe une grosse gouttelette d’eau ou de liquide
TV, et plus précisément pinocytose (car absorption de liquide)
12-entrée rapide du glucose, une molécule hydrosoluble, dans les cellules autres que celles de l’intestin (ex. :
musculaires)
DF (comme illustré sur votre affiche de la cellule –à gauche, au niveau des cellules musculaires-) ; c’est
aussi par ce mode de transport que le glucose quitte la cellule intestinale
13-transport dont la vitesse augmente directement en fonction du gradient
DL, OS (aussi DF mais, dans ce cas, il y a une limite : saturation car nb limité de perméases)
14-diffusion d’un solvant dans le sens de son propre gradient, déterminé en tenant compte de l’ensemble
des solutés et non d’un seul OS
#S3) Minitest de 21 questions sur le site d’un prof du cégep de Ste-Foy (lien sur mon site web)
Réponses disponibles avec les questions, sur le site

Corrigé-3-
EXERCICES DE TYPE PROBLÈMES : #P1 A P12
#P1) Les 2 expériences suivantes sont menées avec des cellules artificielles dont la membrane est
imperméable au « glucose » et au « fructose », mais perméable à « l’alanine » et à l’eau.
Première expérience On remplit une cellule artificielle d’une solution aqueuse de
[glucose] = 2 mmol/l et on la place dans l’un des milieux suivants :
milieu 1 : [glucose] = 2 mmol/l
milieu 2 : [glucose] = 0 mmol/l (eau distillée)
milieu 3 : [glucose] = 5 mmol/l
Dans chacun des cas (milieux 1, 2 et 3) :
a) Comment qualifieriez-vous le milieu extracellulaire par rapport au milieu intracellulaire (est-il hypo-,
iso- ou hypertonique)?
*Le milieu 1 est : *Le milieu 2 est : *Le milieu 3 est :
isotonique hypotonique hypertonique
*Enfin, un milieu contenant deux (2) solutés : [lactose] = 1 mmol/l ET [glucose] = 1 mmol/l
serait qualifié de : isotonique
b) Qu’arrivera-t-il à la cellule artificielle une fois dans ce milieu, selon vous? Justifiez.
Dans le milieu 1, la cellule : conservera la même apparence.
Aucune molécule de glucose ne traversera la membrane, imperméable à ce soluté. Puisqu’il
n’y a pas de gradient de concentraton de soluté, il n’y aura pas de mouvement net d’eau
(autant de molécules qui entrent et qui sortent).
Dans le milieu 2, la cellule : va gonfler.
Aucune molécule de glucose ne traversera la membrane, imperméable à ce soluté. La
concentration de solutés totaux étant plus élevée dans la cellule qu’à l’extérieur, de l’eau va
entrer, pour tendre vers l’égalité des concentrations.
L’égalité des concentrations ne pourra jamais être atteinte tout à fait (aucun soluté à l’extérieur, alors que les
solutés intracellulaires ne peuvent pas sortir), mais le mouvement de l’eau suit cette tendance. La cellule
pourrait éclater si la membrane est moins résistante que la pression qu’exerce sur elle l’appel d’eau, la «
force (pression) osmotique ».
Dans le milieu 3, la cellule : va se dégonfler.
Aucune molécule de glucose ne traversera la membrane, imperméable à ce soluté. La
concentration de solutés totaux étant plus élevée autour de la cellule qu’à l’intérieur, de l’eau
va sortir. Ce mouvement net va se poursuivre jusqu’à égalité des concentrations (des milieux
intra et extracellulaires).
Deuxième expérience : on remplit une cellule d’une solution aqueuse ayant les
caractéristiques suivantes :
[glucose] = 2 mmol/l + [fructose] = 8 mmol/l + [alanine] = 0 mmol/l
Que prévoyez-vous qu’il se produira lorsqu’on placera la cellule dans le milieu suivant? Bref,
y aura-t-il diffusion nette de glucose à travers la membrane ET si oui, dans quel sens? Aussi,
mêmes questions en ce qui concerne le fructose, l’alanine et l’H2O.

Corrigé-4-
c) milieu 1 : [glucose] = 8 mmol/l + [fructose] = 2 mmol/l + [alanine] = 0 mmol/l
Aucune diffusion de glucose ou fructose car mb imperméable à ces solutés. Aucun mouvement net d’eau car
concentrations des solutés totaux sont égales (2 + 8 = 10 mmol/L) à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule : les
deux milieux (intra et extracellulaires) sont isotoniques l’un par rapport à l’autre. La cellule garde sa forme.
d) milieu 2 : [glucose] = 5 mmol/l + [fructose] = 5 mmol/l + [alanine] = 0 mmol/l
Aucune diffusion de glucose ou fructose car mb imperméable à ces solutés. Aucun mouvement net d’eau car
concentrations des solutés totaux sont égaux (5 + 5 = 10 mmol/L) à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. La
cellule garde sa forme.
e) milieu 3 : [glucose] = 8 mmol/l + [fructose] = 2 mmol/l + [alanine] = 6 mmol/l
Aucune diffusion de glucose ou fructose car mb imperméable à ces solutés. Mouvement net d’eau vers
l’extérieur (où les solutés totaux sont plus concentrés) ET diffusion d’alanine vers l’intérieur de la cellule (où la
concentration de ce soluté est plus faible). La diffusion d’alanine et le mouvement d’eau par osmose se
poursuivent jusqu’à ce les concentrations des solutés totaux ([glucose] + [fructose] + [alanine]) soient égales. À
la fin, la cellule se sera « dégonflée » un peu.
f) milieu 4 : [glucose] = 0 mmol/l + [fructose] = 4 mmol/l + [alanine] = 6 mmol/l
Aucune diffusion de glucose ou fructose car mb imperméable à ces solutés. Au départ, les concentrations de
solutés totaux sont égaux (4 + 6 = 10 mmol/L dans la cellule et 2 + 8 = 10 mmol/L à l’extérieur) ; cependant,
l’alanine diffuse à travers la membrane pour égaliser sa concentration de part et d’autre de la membrane :
diffusion d’alanine vers l’intérieur de la cellule (où la concentration de ce soluté est plus faible). Puisque la
concentration de solutés totaux intracellulaire augmente par ce mouvement, il y a aussi entrée d’eau pour suivre
le mouvement de soluté, et ce, jusqu’à égalité des concentrations intra et extracellulaires d’alanine ET des
solutés totaux. La cellule devrait donc « gonfler » un peu.
RAPPEL : dans ces cas, on ne peut pas déterminer la concentration finale des solutés intra et/ou extracellulaires
puisque les volumes (cellule vs son milieu) ne sont probablement pas égaux… il s’agit donc de décrire les
mouvements et de les expliquer, sans faire de « calculs » de concentrations précises.
NOTE : Les expériences suivantes (# P2 et #P3) ont été réalisées avec de « vraies » cellules
(végétales), et non des cellules artificielles comme dans le #P1.
#P2) Interprétez les résultats suivants. Note : la substance « A » est toujours la même, dans les quatre (4)
parties de l’expérience. D’après l’ensemble des informations fournies :
a) Que peut-on dire de la perméabilité de la membrane à la substance « A » : la membrane est-elle
perméable ou imperméable à la substance A?
b) Si la membrane est perméable, par quel mode de transport la substance "A la traverse-t-elle?
c) Expliquez les observations faites dans chacune des parties de l’expérience.
Soit quatre (4) cellules identiques, dont le milieu intracellulaire contient la substance A à une
concentration de 1 mmol/l. Chacune est placée dans l’un des 4 milieux décrits plus bas ; ceux-ci sont
isotoniques par rapport au milieu intracellulaire pour tous les solutés, sauf pour la substance A.
1ère partie : Cellule mise dans le milieu 1 [A] = 40 mmol/l t = 22,0°C
On observe une légère plasmolyse ; puis, la cellule reprend sa forme rapidement.

Corrigé-5-
La diffusion la plus rapide est toujours celle de l’eau (osmose). Comme le milieu (40 mmol/L de A) est
hypertonique p/r à la cellule (1 mmol/L de A), l’eau sort immédiatement de la cellule, ce qui explique la légère
plasmolyse. Ensuite, si la cellule reprend sa forme, c’est que la substance A a pu entrer dans la cellule ; de l’eau
a suivi et a rétabli le volume cellulaire (une cellule vivante reprend généralement sa forme en milieu isotonique,
lorsque l’égalité des concentrations est atteinte). Il y a donc eu diffusion de A, jusqu’à égalité des concentrations
de A.
2e partie : Cellule mise dans le milieu 2 [A] = 60 mmol/l t = 22,0°C
On observe une légère plasmolyse de la cellule ; la cellule reprend sa forme de façon beaucoup
plus rapide que la cellule mise dans le milieu 1.
Ici, le gradient de concentration de A est plus fort que dans la 1ère partie DONC A va diffuser plus rapidement
(rappel : la vitesse de diffusion d’un soluté est proportionnelle au gradient de concentration qui existe de part et
d’autre de la membrane).
3e partie : Cellule mise dans le milieu 3 [A] = 150 mmol/l t = 22,0°C
On observe une légère plasmolyse de la cellule ; la cellule reprend sa forme, exactement à la
même vitesse que la cellule mise dans le milieu 2.
Ici, le gradient est encore plus fort, MAIS pourtant, la vitesse de diffusion n’est pas plus grande que dans la 2e
partie. On peut donc conclure que la substance A traverse la mb par diffusion facilitée, en passant dans des
protéines membranaires (perméases), qui sont en nombre limité dans la cellule. Déjà dans la 2e partie de
l’expérience, toutes les perméases de la cellule devaient être occupées à faire entrer du A ; lorsqu’on les soumet
à un gradient encore plus fort de A (3e partie), elles ne peuvent pas faire diffuser le soluté plus vite…
4e partie : Cellule mise dans le milieu 4 [A] = 150 mmol/l t = 48,0°C
On observe une plasmolyse lente, mais accentuée et persistante de la cellule.
Ici, la seule différence avec la 3e partie de l’expérience réside dans la température… et les résultats sont
complètement différents! Comment l’expliquer ? Rappelez-vous qu’une protéine doit avoir une forme
tridimensionnelle précise pour pouvoir faire son travail ; c’est le cas notamment des perméases (qui doivent
pouvoir « reconnaître » leur soluté et changer leur forme pour les transporter). Qu’arrive-t-il si la température
est aussi élevée que 48°C ? Les protéines se dénaturent : elles perdent leur conformation 3D à cause des
interactions modifiées entre leurs acides aminés (ici, certaines liaisons chimiques plus faibles ne résistent sans
doute pas à l’agitation moléculaire accrue découlant de la température élevée).
Voyons si cette explication tient la route : qu’arrive-t-il à notre cellule si elle ne peut plus faire entrer du
A (p.c.q. ses perméases à A, des protéines, sont dénaturées)?
Elle est en milieu hypertonique, donc de l’eau va sortir ; elle le fera en passant entre les phospholipides (=
osmose par diffusion simple), car les aquaporines, des canaux protéiques, sont aussi probablement non
fonctionnelles, dénaturées par la température élevée (d’où la lenteur de la plasmolyse).
La plasmolyse est accentuée, car la concentration extracellulaire en solutés est élevée, donc beaucoup d’eau doit
sortir pour atteindre l’égalité des concentrations de solutés. La plasmolyse persiste, car puisque A ne peut plus
diffuser, c’est le seul moyen de maintenir l’égalité des concentrations.
C’est bien ce qui est observé ; c’est bien ce qui arrive.
Rappelons ici les réponses aux 3 questions posées dans ce problème :
a) La mb est perméable à A,
b) A traverse la mb par diffusion facilitée et
c) Voir explications données ci-haut pour chacune des parties de l’expérience.