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1.5 – Types de
transports cellulaire
SBI 4U
Dominic Décoeur
Introduction
Quels sont les besoins d’une cellule vivante en matière
première pour fonctionner et les déchets produits?
Structure de la membrane cellulaire
• Épaisseur : 7 à 8 nm
• Deux feuillets visibles au
microscope électronique
Il faudrait superposer 10 000
épaisseurs de membrane pour
obtenir l’épaisseur d’une
feuille de papier.
1 nm (nanomètre) = 1/1000 de µm
Photographie au microscope
électronique d’une membrane
Rôles de la membrane cellulaire
• Délimite et garde le
contenu de la cellule à
l’intérieur.
• Faite en fonction de
laisser entrer et sortir des
substances.
• Empêcher l’entrée de
substances nuisibles.
• Prévenir l’échappement
de substances essentielles
à la cellule.
Composition chimique de la membrane cellulaire
La membrane des cellules est formée d'une double
couche de phospholipides associés à d'autres
molécules.
Glucides : attachés aux lipides
ou aux protéines
Phospholipides :
deux couches
Protéines : à la surface
et à travers la cellule
Cholestérol : entre les
phospholipides (15 à 50 % des lipides)
Comportement du phospholipides face à l’eau
Groupement phosphate
polaire hydrophile
Acides gras non
polaires hydrophobes
Les phospholipides dans l'eau peuvent s'assembler en
une double membrane :
Mélangés à l’eau, les
phospholipides peuvent former de
petites sphères : les liposomes
Mosaïque fluide :
Les molécules sont ordonnées, mais se
déplacent sans arrêt les unes par rapport
aux autres.
v ~ 2 m / s
Un phospholipide donné change de
position avec un autre plus d’un
million de fois par seconde.
Ils offrent une certaine fluidité à la
cellule.
Si une molécule de
phospholipide avait la
taille d’une balle de pingpong (environ 10 millions
de fois plus gros), la
vitesse serait de 20 m/s
soit environ 70 km/h.
À cette échelle, une
cellule aurait un diamètre
d’environ 200 m.
Mosaïque fluide :
Le cholestérol stabilise la fluidité :
•
Si la température est haute, il diminue le mouvement des
phospholipides ce qui réduit la fluidité.
•
Si la température est basse, il empêche les phospholipides de trop
se rapprocher ce qui augmente la fluidité.
Propriétés d’une membrane de phospholipides
Peut se réparer d’elle-même
Si la membrane est percée ou déchirée, les molécules de
phospholipides qui s’étaient écartées les unes des autres peuvent à
nouveau se rapprocher et fermer l’ouverture.
Peut varier facilement sa taille
Si on ajoute des molécules de phospholipides, celles-ci se joignent
aux autres et la membrane s’agrandit. Inversement, elle peut
réduire sa taille si on enlève des molécules.
Permet à une sphère de se diviser
Il suffit de resserrer l’équateur d’une sphère pour
obtenir deux sphères.
*** Deux sphères peuvent fusionner pour en former
une plus grande.
Le rôle des protéines dans la
membrane cellulaire
Beaucoup de substances pénètrent
dans la cellule en passant par des
protéines formant des "tunnels" à
travers la membrane.
Certains de ces "tunnels" peuvent
se fermer ou s'ouvrir.
= valves nanotechnologiques
Canal de membrane
Transport passif
 Transport de molécules à travers de la
membrane sans que la cellule ne dépense
de l’énergie.
 Il y a trois sortes de transport passif :
 la diffusion
 l’osmose
 la diffusion facilitée.
Diffusion
 Déplacement des molécules d’une région
de forte concentration vers une région de
faible concentration.
 Pour des petites molécules
 Fonctionne bien si la distance est courte
 Par exemple, l’O2 et CO2 peuvent diffuser
directement à travers la bicouche de la
membrane
Diffusion
Une substance diffuse suivant son gradient de
concentration : de la zone la plus concentrée à la zone
qui l’est moins.
Diffusion
Diffusion
Les molécules de sucre commencent par se dissoudre dans
l’eau. Leur concentration est alors très élevée autour du cube
de sucre. Les molécules commencent donc à se disperser
(diffuser) dans toute la tasse jusqu’à ce que la concentration de
molécule de sucre soit égale partout.
Comment la vitesse de diffusion sera-t-elle modifiée si :
On élève la température du milieu?
On augmente le gradient (la différence) de concentration ?
Le nombre de canaux permettant la diffusion augmente ?
Osmose
 Déplacement des molécules d’eau d’une
région de forte concentration vers une région
de faible concentration.
 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.
Osmose
Condition
isotonique
Condition
hypotonique
Condition
hypertonique
Même quantité
d’eau à l’intérieur et
à l’extérieur de la
cellule.
Plus d’eau à
l’extérieur de la
cellule qu’à
l’intérieur.
Plus d’eau à
l’intérieur de la
cellule qu’à
l’extérieur.
La diffusion est
égale.
L’eau veut entrer
dans la cellule et
ceci peut provoquer
son éclatement
(lyse).
L’eau veut sortir et
ceci rend la cellule
molle (plasmolyse).
Globules rouges en milieu :
• Isotonique
• Hypotonique
• Hypertonique
Isotonique
Hypotonique
Hypertonique
Globules rouges en milieu hypertonique
Lorsqu’on compare les concentrations de deux
solutés :
• La solution la plus concentrée en soluté est dite hypertonique par rapport à
l’autre.
• La solution la moins concentrée en soluté (la plus diluée), est dite
hypotonique par rapport à l’autre.
• Si les deux solutions ont la même concentration, on les dit isotoniques l’une
par rapport à l’autre.
L’osmose se fait toujours d’une région hypotonique à une
région hypertonique.
Osmose
Molécules d'eau libres
Molécules d'eau non libres
Les molécules de soluté diminuent le nombre de molécules d'eau qui
sont libres de se déplacer. L'eau se déplace où les molécules libres sont
abondantes à là région où il y en a moins.
Un poisson vivant en eau de mer est-il en milieu
hypo, hyper ou isotonique?
Eau
(par osmose)
L’eau de mer est
hypertonique
Sel
(par diffusion)
Comment le poisson peut-il survivre?
Comment le poisson peut-il survivre?
Dans l’eau douce, les cellules des poissons sont plus concentrées que l’eau, et
elles devraient absorber de l’eau par osmose et grossir.
Dans l’eau salée c’est le contraire, les cellules des poissons sont moins
concentrées que l’eau, et elles devraient libérer leur eau par osmose.
Un poisson dans de l’eau douce va absorber de l’eau à travers ses branchies,
mais également à travers toutes ses cellules de surface : son système rénal
retraite cette eau et conserve l’équilibre.
Un poisson dans de l’eau salée, perdrait toute son eau très rapidement si sa peau
n’était pas imperméable. Il n’absorbe de l’eau que par ses branchies qui filtrent le
sel.
Si un poisson d’eau douce venait à se trouver dans de l’eau salée, il mourrait
rapidement en perdant une grande partie de l’eau de ses cellules.
Pourquoi boire de l’eau salée donne-t-il soif?
L’eau salée est absorbée par l’organisme et se retrouve dans le sang,
puis dans le liquide dans lequel baignent les cellules de notre corps.
Le milieu entre les cellules étant plus concentré, l’eau sort des cellules
par osmose.
La sensation de soif apparaît lorsque certaines cellules du cerveau sont
suffisant déshydratées pour déclencher le besoin de boire.
Diffusion facilitée
 Les molécules qui sont trop grosses pour traverser
directement la membrane passe par une protéine de
transport. (p.ex., le glucose)
 La protéine doit reconnaître la molécule pour la laisser passer
(comme un casse-tête ou une clé et sa serrure).
 En changeant de forme, sa structure 3D lui permet de faire
une ouverture qui laisse entrer la substance dans la cellule.
 Les molécules chargées (ions + ou -) passe par une autre
protéine. Cette protéine ouvre un canal protéique chargé +
ou – qui laisse passer les ions de charges opposées.
 Fibrose Kystique : problème de Na+ et
Cl- car les canaux protéiques
fonctionnent inadéquatement et il y a
accumulation de mucus. Donc, la
condition n’est pas isotonique.
Diffusion facilitée
La diffusion se fait par l’intermédiaire d’une protéine de la membrane.
N .B.
• Pas de dépense d’énergie
• Se fait selon le gradient de concentration
Animation
 La diffusion facilitée
http://highered.mcgrawhill.com/sites/0072495855/student_view0
/chapter2/animation__how_facilitated_diff
usion_works.html
La diffusion facilitée pour les molécules chargées
Le canal protéique fournit des passages remplis d’eau à travers lesquels
de petits ions dissous peuvent diffuser
Transport actif
Transport de molécules à travers de la membrane dans le
sens contraire de la diffusion.
On part d’une région de faible concentration à une
région de forte concentration.
Plus la différence de concentration est grande, plus la
cellule doit fournir de l’énergie (p. ex., monter une côte à
bicyclette).
Transport actif :
Ressemble à la diffusion facilitée (nécessite un transporteur) mais :
•
Besoin d’une source d’énergie (ATP)
•
Peut se faire CONTRE le gradient de concentration
Indique une dépense d'énergie
Transport actif :
Transport actif :
Indique une dépense d’énergie
Des exemples concrets
Reins :
Ils retournent dans le sang le glucose et les aa de l’urine.
Intestins :
Les cellules absorbent les substances nutritives.
Racines :
Les cellules des plantes absorbent les minéraux.
Exemple
de la Pompe Na – K
 Lorsque 3 ions Na positifs à l’intérieur de la
cellule et 2 ions K positifs du fluide
extracellulaire se lient à la protéine de transport,
l’ATP permet à la protéine de changer de forme.
 Ainsi les 3 ions Na se retrouvent à l’extérieur de
la cellule et les 2 ions K à l’intérieur.
Animation
 La pompe sodium-potassium
http://www.geniebio.ac-aixmarseille.fr/biocell/docs/pomp2.html
Le transport des grosses
particules
 Lorsque les molécules sont trop grosses
pour faire du transport passif ou actif. La
membrane se replie sur elle-même pour
former une vacuole qui peut « avaler » ou
« expulser » une substance.
 Le transport des grosses particules se fait
à l’aide de :
 L’endocytose
 L’exocytose
Endocytose
 La membrane se replie vers l’intérieur afin de
laisser entrer des substances dans la cellule.
 Pinocytose : pour petites particules
 Phagocytose : pour les grosses particules (bactéries,
globules rouge)
 Par site récepteur : dans la vacuole, il y a des
protéines spécifiques qui reconnaissent la substance.
(ex : cholestérol)
L’endocytose
(A) Les macrophages absorbent les globules rouges affaiblis et les
bactéries par phagocytose. (B) Une cellule ingère des particules de
solutés en même temps que des fluides par pinocytose.
Phagocytose d’une bactérie par un globule blanc
Exocytose
 C’est le contraire de l’endocytose. Ce
processus consiste à sortir des substances de
la cellule.
 Une vacuole dans la cellule va fusionner avec
la membrane pour libérer le contenu dans le
fluide extracellulaire (p. ex., le pancréas qui
libère l’insuline).
La transmission de l’influx nerveux d’un neurone à l’autre : un
exemple d’exocytose
Neurone A (transmetteur) vers neurone B
(recepteur)
1. Mitochondrie
2. Vésicule synaptique avec
neurotransmetteurs
3. Autorecepteur
4. Synapse libérant des
neurotransmetteurs
5. Recepteurs postsynaptiques activés
par des neurotransmetteurs (induction
d'un potentiel postsynaptique )
6. Canaux calcium
7. Exocytose de vesicules
8. Neurotransmetteur capturé
Un petit résumé…
Endocytose = ENTRER
Exocytose = « EXIT »
Animations
 L’endocytose et l’exocytose
http://www.cegeprimouski.qc.ca/dep/biologie/cellule/endocytose
html
 Le transport à travers les membranes cellulaires
http://www.ac-creteil.fr/biotechnologies/doc_transportmb.htm
http://www.colvir.net/prof/chantal.proulx/701/chap3b_contenu.htm
Transport
Transport passif
-transport de molécules
sans dépense d’énergie
(forte concentration à
faible)
Diffusion
-pour des
petites
molécules
(distance
courte)
Diffusion
facilitée
-molécules
trop grosses
passent par
une protéine
de transport
Transport actif
-transport de molécules avec
dépense d’énergie (faible
concentration à forte)
Osmose
-déplacement
des molécules
d’eau
(hypertonique,
hypotonique,
isotonique)
Transport des grosses
particules
-molécules sont trop grosses
pour faire du transport passif
ou actif
Endocytose
(l’entrée)
-membrane se replie vers
l’intérieur pour laisser
entrer des substances
Pinocytose
-pour petites
particules
Phagocytose
-pour grosses
particules
(globules
rouges,
bactéries)
Exocytose
(« l’exit »)
-vacuole se
fusionne avec
la membrane
pour libérer le
contenu dans
le fluide
extracellulaire
Quiz : la membrane
cellulaire
 À faire avec les élèves
http://www.cegep-septiles.qc.ca/suzannebanville/membrane4/a
bc.html
http://www.cegep-stefoy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/
quizz/membrane.htm
Devoirs
 p. 34
(3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 13)
 p. 38
(1, 4)
Révision :
 p. 39
(2, 3, 4, 5, 8)
 p. 40
(11, 17, 19, 21)