- 1. La double couche de lipides, une structure commune à toutes les membranes biologiques
- 2. Le modèle de la membrane mosaïque fluide
- 3. Mouvements affectant la membrane cellulaire
- 4. Mouvements de particules et macromolécules
- 5. Quid de la perméabilité sélective ?
- 6. La membrane comme interface dynamique
- 7. Bibliographie
MEMBRANES CELLULAIRES
Quid de la perméabilité sélective ?
On a su très tôt en biologie cellulaire que la membrane permet le passage des petites molécules hydrophobes et des gaz, celui de quelques molécules d’eau et difficilement celui des molécules hydrophiles quelle que soit leur taille. Le cas des ions est encore compliqué par l’existence d’une ligne de charges négatives des groupements phosphate sur chaque face de la membrane. Si certaines de ces molécules traversent la membrane plasmique avec une efficacité suffisante pour répondre aux besoins du métabolisme cellulaire, d’autres ne la franchissent pas : on parle de perméabilité sélective.
La membrane est donc traversée par des flux de substances bien définies, et ces flux sont coordonnés de manière à maintenir constant le milieu intracellulaire. L’homéostasie du contenu intracellulaire dépend du contrôle de ces flux. Ce franchissement de la membrane est dans tous les cas assuré par des protéines membranaires : ce sont ces dernières qui assurent la sélectivité fonctionnelle de la membrane. On distingue classiquement plusieurs formes de flux transmembranaires.
Transport passif
Le flux de certaines substances ne nécessite pas d’apport d’énergie : on parle alors de transport passif. L’intensité du flux de substance dépend du gradient de concentration, du plus concentré au moins concentré, ou selon le gradient électrochimique. Les transporteurs sont :
– des canaux ioniques, protéines transmembranaires dont la spécificité est liée à la taille du canal et aux charges électriques qui le tapissent ;
– des canaux pour l’eau, les aquaporines, protéines ubiquitaires dont il existe plus d’une dizaine d’espèces chez l’homme, différemment exprimées selon les organes (intestin, reins en particulier). Lorsque c’est nécessaire, elles ouvrent un canal de 0,3 nm de diamètre et qui ne laissent passer que les molécules d’eau et pas les ions ou autres substances en solution ;
– des canaux de diffusion facilitée, chacun spécifique d’une molécule ou d’un type de molécules (acides aminés, par exemple). Le transporteur reconnaît la molécule et la transporte sur l’autre face de la membrane, avec une efficacité qui dépend du gradient de concentration.
Transport actif
Des protéines transmembranaires permettent le transport de substances (ions et petites molécules) contre un gradient de concentration. Elles permettent donc l’accumulation d’une substance dans la cellule ou, au contraire, l’expulsion de substances vers le milieu extracellulaire. Un exemple classique est celui du sodium et du potassium : dans le sang, les concentrations sont environ de 140 et 4 mmol/L respectivement, tandis que, dans le milieu intérieur, elles sont de 15 et 150 mmol/L respectivement. Un complexe protéique transmembranaire utilise l’énergie de l’ATP pour maintenir ces différences de concentration (au demeurant à l’origine du potentiel électrique transmembranaire) : cet édifice macromoléculaire fonctionne comme une pompe échangeant le sodium contre le potassium, la pompe (Na+-K+) dépendante de l’ATP. Comme l’ATP est ici utilisée directement pour maintenir les flux, on parle de transport actif primaire. Dans d’autres cas, le flux d’une substance est associé au flux d’une autre qui, lui, est assuré par une autre pompe : la dépense énergétique est indirecte, on parle alors de transport actif secondaire ; c’est le cas des transports couplés glucose-Na+, par exemple, dans les cellules intestinales.
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Gabriel GACHELIN : chercheur en histoire des sciences, université Paris VII-Denis-Diderot, ancien chef de service à l'Institut Pasteur
Classification
Médias
Première observation microscopique de la structure de l’écorce d’un arbre (1655)
Bettmann/ Getty Images
Types de lipides de la membrane cellulaire
Encyclopædia Universalis France
Visualisation de la membrane cellulaire
Biophoto Associates/ SPL
Autres références
-
MITOSE
- Écrit par Nina FAVARD
- 6 519 mots
- 5 médias
...Chez les cellules animales, la cytodiérèse se fait par étranglement du cytoplasme de la cellule mère (fig. 7). Au milieu ou à la fin de l'anaphase, la membrane plasmique s'invagine tout autour de la cellule selon un plan correspondant à la région équatoriale du fuseau. Le sillon circulaire ainsi formé... -
ABSORPTION VÉGÉTALE
- Écrit par René HELLER et Jean-Pierre RONA
- 4 440 mots
- 6 médias
Labicouche phospholipidique des membranes des cellules végétales (plasmalemme et tonoplaste) est peu perméable à l'eau et à la plupart des ions minéraux, mais leur vitesse de diffusion et la sélectivité vis-à-vis des ions peuvent être augmentées par la présence de canaux (ions, eau) et de transporteurs... -
AQUAPORINES
- Écrit par Pierre LASZLO
- 2 344 mots
Lescellules sont encloses dans une membrane, faite d'une bicouche lipidique, qui enferme le cytoplasme, avec ses organelles et inclusions. Sur la face externe de la membrane, se trouve une autre solution aqueuse, contenant, de même d'ailleurs que le cytoplasme, des ions tels que sodium, potassium, ammonium,... -
ARCHÉOBACTÉRIES ou ARCHÉES
- Écrit par Patrick FORTERRE
- 2 138 mots
...les séquences des ARNr 16S d'archées étaient pratiquement aussi éloignées des séquences des ARNr 16S bactériens que de celles des ARNr 18S eucaryotes. L'originalité des archées a été rapidement confirmée par l'analyse de leurs glycérolipides membranaires. Alors que les glycérolipides des bactéries et... - Afficher les 49 références
