Transport passif

Cours biologie cellulaire
Licence L1
Les Limites Cellulaires:
Membranes, Glycocalyx et Paroi
Le transport est
PERMÉASE
réversible et
aléatoire. Il résulte
d’un changement
de conformation
de la molécule. Le
site de fixation de
la molécule à
transporter est
ouvert d’un côté
ou de l’autre de la Cas du glucose / mb des hématies avec
bicouche.
un coef. de perméabilité >10-6 cm s-1
CANAL IONIQUE
Cas du canal cationique (K+) régulé par
l’acétylcholine / jonctions neuromusculaires
=> signal électrique / mouvement d’ions
Ce type de
canal
s’ouvre sous
l’effet d’un
stimulus
(électrique,
chimique,
mécanique)
Une chaîne de
600 a.a.
formée de 6
hélices alpha
Canal :
Structure
tétramérique
Canal K+ contrôlé par la tension (différence de potentiel de 50
à 100 mV pour une membrane de 5 nm d’épaisseur => champ
électrique très fort de 100 000 V/cm)
+ Les ionophores proviennent des microorganismes.
Ce sont des petites molécules hydrophobes formant
soit des canaux soit des transporteurs ioniques
mobiles. Ex de gramicidine A qui est un canal formé
par 2 peptides linéaires de 15 a.a. liés en N-terminal
(forme instable) possédant des chaînes latérales
hydrophobes / transport des cations monovalents
dans le sens de leurs gradients électrochimiques =>
20 000 cations / milliseconde ! 1000 x plus que les
perméases. Mécanismes d’attaque bactérien, antibio.
Gramicidine A
3.2- Concepts d’échanges intercellulaires
- Diffusion simple à travers la bicouche
+ Diffusion dite lipophile (gaz, stéroïdes)
+ Diffusion directe (eau, outre aquaporines)
+ Phénomènes d’osmose et de turgescence
- Transport passif par diffusion facilitée
+ Les perméases
+ Les canaux ioniques
+ Les ionophores
- Transport actif
+ Les pompes - ATP à Na+ / K+
+ Les pompes à Ca+
+ Les pompes à protons H+
+ Exemples de transports couplés
- Cas du transporteur intestinal du glucose
= symport Na+ / Glucose
- L’échangeur d’anions HCO3-/Cl- des
hématies de mammifères = antiport
- Endocytose (et exocytose) chez les eucaryotes
+ Pinocytose
+ Phagocytose
3.3- Concept de communication avec l’environnement de la cellule
Contrôles des échanges:
2/ Transports actifs (P29)
Contre la diffusion: besoin d’énergie
S
S
S
S
ADP + Pi
S
ATP Pour
pomper
2 mécanismes:
contre son
• Hydrolyse de l’ATP
gradient
• Gradient ionique
électrochimique
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
S
SS
SS
SS
SS
S
Symport
H+
Antiport
Fonctionnement
de la pompe
Na+/K+ ATPdépendante des
cellules animales
Na+
K+
Protéine glycosylée et formée de 4
sous-unités. Elle est dite tétramérique.
Rôle: Régler le volume cellulaire / Osmose
des ATPases bactériennes aux ATPases
des eucaryotes => Super-famille des
transporteurs ABC:
- Plus de 50 transporteurs décrits à ce jour
-Molécules transportées très variées (a.a., oses, ions
organiques, saccharose, peptides, …
-Cas du transporteur MDR qui : a) confère aux cellules
cancéreuses humaines une résistance aux substances utilisées
en chimiothérapie / expulsant ces anti-mitotiques hors de la
cellule maligne, b) est responsable de la mucovisidose /
mutation d’un gène codant ce transporteur qui fonctionne à la
fois comme un transporteur et un canal Cl-, c) est impliqué
dans la résistance de Plasmodium f. (paludisme) à la
chloroquinine / expulsion
Transporteur ABC
type constitué par 4
domaines: 2 sont
hydrophobes
(translocation des
solutés) et 2 ont une
activité catalytique /
fixation de l’ATP
Les pompes à Ca++
Les cellules eucaryotes maintiennent leur
concentration intracellulaire à 10-7 M face à des
teneurs externes de 10-3 M ! Ce fort gradient joue
un rôle clé dans la transmission des signaux
extracellulaires / Flux entrant de Ca+. Il existe 2
types de pompe:
1- Ca++-ATPase
2- Antiport activé par le gradient électrochimique de Na+ : Cas de la Ca++-ATPase
membranaire du réticulum sarcoplasmique des
cellules musculaires (réservoir de Ca++)
Les pompes à protons H+
Voir chapitre Mitochondries et chloroplastes /
Fabrication d’ATP grâce aux ATP synthases
localisées dans les membranes internes.
La membrane / ATP synthase
ADP +P
H+
H+ H+ H+ H+ H+ H+
ATP
Exemples de transports couplés:
Symport et antiport
Ions très
concentrés
Changement
de
conformation
Transport actif de glucose qui fonctionne sur
la base d’un gradient de Na+ (cas des cellules
animales). Gradient de H+ pour les cellules
végétales et bactériennes. Gradient d’ions =
source d’énergie indirecte ou potentielle.
Les ions Na+ sont transportés dans le sens de
leur gradient de concentration. Mais ce
transport est couplé à une molécule organique
qui, elle, est transporté contre son gradient
Exemple du
transport
trans-épithélial
du Glucose (p30)
Symport glucose /
Na+
ATPase
L’échangeur d’anions HCO3-/Cldes hématies de mammifères =
Antiport
- Protéine la plus abondante de leur
membrane
-Joue un rôle important dans les échanges
gazeux
-CO2 entre dans les hématies => formation
de HCO3-HCO3- sort de la cellule en échange avec les
ions Cl- grâce à l’antiport
-Fonctionnement réversible de la protéine
assurant ce transport / Niveau des poumons
-Grosse protéine de 1000 a.a. / structure
dimère ou tétramère formant des particules
de 7,5 nm de diamètre visible en MEB
3.2- Concepts d’échanges intercellulaires
- Diffusion simple à travers la bicouche
+ Diffusion dite lipophile (gaz, stéroïdes)
+ Diffusion directe (eau, outre aquaporines)
+ Phénomènes d’osmose et de turgescence
- Transport passif par diffusion facilitée
+ Les perméases
+ Les canaux ioniques
+ Les ionophores
- Transport actif
+ Les pompes - ATP à Na+ / K+
+ Les pompes à Ca+
+ Les pompes à protons H+
+ Exemples de transports couplés
- Cas du transporteur intestinal du glucose
= symport Na+ / Glucose
- L’échangeur d’anions HCO3-/Cl- des
hématies de mammifères = antiport
- Endocytose (et exocytose) chez les eucaryotes
+ Pinocytose
+ Phagocytose
3.3- Concept de communication avec l’environnement de la cellule
Contrôle
des
échanges:
(p31-32)
Endocytose
Fig. 1.9; 1.10
Fig. 1.15; 1.16; 1.17; 1.18
2
1
3
Clathrine = Protéines
à structure tripartite
constituées de 3
chaînes lourdes et 3
chaînes légères
pH acide, H+ATPases, tri de
molécules
=> cholestérol,
a.a.
La phagocytose est une forme
d’alimentation très classique chez les
protistes, cnidaires, éponges et même
chez certains poissons.
Mais chez les mammifères, ce processus
est très spécialisé => Élimination des
batéries pathogènes et des cellules
sénescentes ou mortes.
Ce processus nécessite la mise en
œuvre:
-De mécanismes d’induction contrôlés
par des signaux cellulaires spécifiques.
-Du cytosquelette / Polymérisation de
l’actine, processus inhibé par la
cytochalasine.
Phagocytose
=> Intervention
du
cytosquelette
Capture progressive
via des récepteurs
membranaires
Vésicule de
phagocytose chez
un protiste
contenant plusieurs
bactéries
3.2- Concepts d’échanges intercellulaires
- Diffusion simple à travers la bicouche
+ Diffusion dite lipophile (gaz, stéroïdes)
+ Diffusion directe (eau, outre aquaporines)
+ Phénomènes d’osmose et de turgescence
- Transport passif par diffusion facilitée
+ Les perméases
+ Les canaux ioniques
+ Les ionophores
- Transport actif
+ Les pompes - ATP à Na+ / K+
+ Les pompes à Ca+
+ Les pompes à protons H+
+ Exemples de transports couplés
- Cas du transporteur intestinal du glucose
= symport Na+ / Glucose
- L’échangeur d’anions HCO3-/Cl- des
hématies de mammifères = antiport
- Endocytose (et exocytose) chez les eucaryotes
+ Pinocytose
+ Phagocytose
3.3- Concept de communication avec l’environnement de la cellule
3.3- Concept de
communication avec
l’environnement de la
cellule
- Récepteurs externe et interne à la cellule
- Synthèse et activation de protéines « messagers »
- Activation de gènes régulateurs => facteurs de
transcription (protéines nucléaires transrégulatrices)
=> Mécanisme de transduction d’un
signal externe
3.3- Concept de communication avec
l’environnement de la cellule
-Notion de récepteurs internes et
externes à la cellule
-Transduction des signaux extérieurs
-Système senseur à 2 composantes
-Transduction membranaire
(protéine G)
-Bilan: communication inter-cellulaire
et voie de transduction du signal (p33)
-De l’adrénaline à la production de
glucose-1-P dans le muscle
(De l’auxine à la différenciation
cellulaire d’une tige en croissance)
+ La jonction ouverte => Connexons
La communication avec l’extérieur (p33)
A l’exception de molécules de nature
hydrophobe, qui passent par simple diffusion,
les molécules « Signal » hydrophiles ne passent
pas la membrane
Communication:
Transduction membranaire
Molécule signal extracellulaire
(LIGAND: Hormone, nutriment, etc)
(Insuline)
Protéines
« Relais »
(Protéine G)
Protéine
« Récepteur »
(R.insuline)
Protéine
de « Transduction »
Signal Intracellulaire
(Adényl-cyclase)
ATP
Molécule signal
intracellulaire
(AMP cyclique)
Communication à distance: (P33)
Transduction de signaux extérieurs
S
Transduction
cytoplasmique
Transduction
membranaire
La membrane est « imperméable aux
signaux »,
Transduction = transformation d’un signal
extérieur en un messager intérieur
Système senseur à deux
composantes (P33)
SIGNAL
Détection
TRANSMETTEUR
Transduction
du signal
REGULATEUR
Modification
de la transcription
Régulation de l’expression des gènes en
réponse à l’environnement
Un autre type de
communication
inter-cellulaire:
La jonction
ouverte ou
communicante
=>
CONNEXON !
Jonctions communicantes:
communication entre cytoplasmes
(p29)
Transport passif, diffusion facilitée
Glucose
Acides
aminés
Nucléotides
Ca++
<1200 Da
AMPc
1 connexon = 6 protéines « connexines »
1 jonction communicante = Connexons
Rappel: Chez la plante, les
plasmodesmes mettent en communication les cytoplasmes et le RE (p 25)
Jonctions cellulaires et tissus
(p38-39 Chapitre Cytosquelette)
Régions membranaires spécialisées dans l'adhésion
Cytosquelette et
adhérences
Concepts de maintien
de forme, d’élasticité
et d’adhésion
cellulaire
Ce qu’il faut retenir …
Culture générale
Concepts de frontière, d’échanges et de communicat°
Perception de l’auxine (plante), dépôt de cellulose
Examen de fin de semestre
- La composition biochimique des membranes
- Les rôles de la membrane en fonction des différents
constituants
- Paroi de la cellule végétale et ses plasmodesmes:
constitution et fonctions
- Structure des lipides et fluidité de la membrane
- Mécanismes d’échanges : ATP et gradients d’ions
- Mécanismes de diffusion et de transport transmembranaires (uniport, symport et antiport)
- Le transport trans-épithélial du glucose
- Pinocytose (LDL-récep.-clathrine et recyclage via
les endosomes) et phagocytose (signal et
cytosquelette)
- Jonction ouverte = Connexons
-Voies de transduction des signaux: de l’adrénaline à
l’hydrolyse du glycogène dans le muscle
!CONCEPTS de maintien de forme,
de mouvement et d’adhésion
Notion de diffusion et transports
actifs ou passifs (P29 suite)
Ce qui est spontané CREE de l’énergie, ce
qui va à l’opposé en COUTE:
• Tout transport dans le sens de la diffusion, ou
du gradient de concentration, crée de l’énergie:
= Transport passif
• Tout transport dans le sens opposé à la
diffusion, ou contre le gradient de concentration,
coûte de l’énergie = Transport actif
• Un gradient de concentration transmembranaire constitue une énergie potentielle