Cotransport Flashcards
Expliquer la signification de la réversibilité du transport membranaire via uniport ou un cotransporteur.
Le cotransport est généralement un TA 2aire qui utilise un gradient de Na+ et parfois un gradient de H+. Il est réversible : le sens du transport dépend du sens de la driving force qui s’exerce sur les ions/solutés.
La driving force qui prévaut** dans les conditions physiologiques **conditionne le sens du transport des solutés (ions et solutés non chargés).
Pour un cotransporteur (symport/échangeur) de type nNa/1soluté, expliquez brièvement l’intérêt d’une stoechiométrie 2 ou 3 :1 par rapport à une stoechiométrie 1 :1.
La stoechiométrie non unitaire du cotransporteur permet d’augmenter considérablement la concentration d’un soluté (Gradients de concentration et Vm restent constant)
Un transport 1Na+/1 glucose (SGLT2) ==> glucose concentré 100 fois à l’intérieur de la cellule : donc un gradient de Na+ de 10 permet de concentrer le glucose 100 fois.
Un transport 2Na+/1 glucose (SGLT1) ==> glucose concentré 10.000fois à l’intérieur de la cellule : un gradient de Na+ de 10 permet de concentrer le glucose 10.000 fois.
L’échangeur 3Na+/1Ca2+ (NCX1) permet d’atteindre un gradient de Ca2+ int –> ext de 10.000 (10-7M cytoplasmique vers 10-3M extracellulaire)
Le gradient de Na+ et Vm restent constants.
Donnez un exemple de transporteur dont la stoechiométrie est 1 :1 et expliquez brièvement son rôle physiologique.
SGLT2 : 1Na+/1glucose : permet de concentrer le glucose 100fois dans la cellule de la partie proximale du tubule proximal rénal.
Donnez un exemple de transporteur dont la stoechiométrie est 2 :1 et expliquez brièvement son rôle physiologique.
SGLT1 : 2Na+/1Glucose : permet de concentrer le glucose 10.000fois à l’intérieur de la cellule comme dans la cellule intestinale ou cellule de la partie distale du tubule proximal rénalè permet de capturer le glucose de la lumière et de le stocker dans la cellule contre son gradient de concentration.
Donnez un exemple de transporteur dont la stoechiométrie est 3 : 1 et expliquez brièvement son rôle physiologique.
NCX : 3Na+/1Ca2+ : permet de concentrer le Ca2+ 10.000x en dehors de la cellule.
Expliquez l’absorption du glucose au niveau de l’entérocyte en vous aidant d’un schéma. Précisez et expliquez les différentes protéines de transport impliquées.
Le glucose est dans la lumière de l’intestin grêle. Il pénètre dans l’entérocyte par le symport SGLT1 au niveau apical: le glucose pénètre dans la cellule grâce à l’énergie fournie par l’entrée de Na+ selon son gradient de concentration. Le gradient de concentration de Na+ favorable et donc utilisable par le transporteur est maintenu par la Na+/K+ ATPase qui se trouve au niveau basal.
Le SGLT1 permet de concentrer près de 10.000 fois le glucose dans l’entérocyte grâce à la présence de Na+ apporté par l’alimentation.
Le glucose peut ensuite traverser la membrane basolatérale de l’entérocyte par diffusion facilitée via le GLUT2 selon son gradient de concentration au niveau basal pour pénétrer dans la circulation sanguine. Le glucose passe dans le circulation porte et arrive au foie.
Expliquez l’importance du SGLT1 lors du traitement des diarrhées sécrétoires.
Ce transporteur se trouve au niveau de l’entérocyte. Les diarrhées infectieuses qui ne détruisent pas la muqueuse, laissent intact le SGLT1.
Les solutions orales SOR contenant du Na+ et du glucose permet de réhydrater efficacement les patients via le SGLT1.
Les solutions hypo-osmolaires permettent de favoriser une absorption d’eau plus importante que les solutions classiques iso-osmolaires, lors de diarrhées infectieuses aigues n’étant pas causées par la toxine du choléra.
L’eau de cuisson du riz, classiquement utilisée pour traiter les diarrhées, contient du Na+ et de l’amidon (digéré en glucose) et utilise le SGLT1 pour favoriser l’absorption.
Expliquez le rôle de l’échangeur Cl-/HCO3- du globule rouge lors du phénomène de « chloride shift » en indiquant son importance physiologique.
Le transport de AE1 est réversible selon les conditions physiologiques : chloride shift (entrée ou sortie de Cl-) ou phénomène Hamburger.
_Au niveau périphérique _: sortie de 1HCO3- et entrée de 1Cl-, captation de CO2 et libération d’O2 par les GR :
- HCO3- formé dans le GR (anhydrase carbonique) et transporté vers le plasma par l’échangeur AE1 ==> sortie de 1 HCO3- et entrée de 1Cl-.
- In fine, l’entrée de 1Cl- apporte 1 osmole effectif et entraine le gonflement du GR ==>
HTC veineux > HTC artériel.
_Au niveau pulmonaire _: entrée de 1 HCO3- et sortie de 1 Cl-, élimination de CO2 et captation d’O2 par les GR
- AE1 fait entrer 1 HCO3- en échange de la sortie d’1 Cl- et formation dans le GR de H2CO3 (anhydrase carbonique) qui se dissocie en CO2 et H20.
- In fine, la sortie de 1 Cl- fait perdre 1 osmole effectif et entraine la réduction du volume du GR ==>
HTC artériel < HTC veineux.
Expliquez l’importance physiologique de l’échangeur NCX1 et de sa stoechiométrie.
NCX1 fonctionne proche de l’équilibre dans les conditions physiologiques : permet, comme sa stoechiométrie 3Na+/1Ca+ le prévoit (concentration du Ca2+ de 10.000 fois à l’équilibre), d’obtenir une concentration intracellulaire de 10-7M (soit 10.000 fois moindre que la concentration extracellulaire de Ca2+ = 10-3M).
Modèle cyclique et transport réversible selon la driving force.
Indiquez les rôles physiologiques principaux de l’échangeur NHE1.
échangeur électroneutre 1 Na+/1H+ présentant 3 fonctions homéostatiques pour toutes les cellules:
- régulation du pH intracellulaire
- régulation du volume cellulaire
- régulation de la croissance cellulaire
Expliquez brièvement le rôle de l’échangeur NHE1 dans la régulation du volume cellulaire
NHE1 intervient dans le processus de RVI (regulatory volume increase) qui permet de retrouver le volume cellulaire initial lorsqu’une cellule est en milieu hypertonique:
- la diminution du volume cellulaire stimule le NHE1 (augmentation de l’entrée membranaire de Na+)
- activation concomittante d’autres transporteurs dont le NKCC1 (augmentation de l’entrée de Na+ et Cl-)
- incorporation cytoplasmique de solutés osmotiquement actifs.
- entrée d’eau (osmose), gonflement cellulaire et restauration du volume initial.
Expliquez brièvement le rôle de l’échangeur NHE1 dans la régulation du pH intracellulaire.
Joue un rôle de maintient du pH intracellulaire, en permettant la sortie de H+ produits par le métabolisme cellulaire. (housekeeping)
Réalise un mécanisme d’alcalinisation de la cellule, avec les symports Na+/HCO3- et les H+ ATPases de type P et V.
- NHE1 ne fonctionne pas à l’équilibre
-
Inhibition de NHE1 lorsque le pH intracellulaire atteint 7,2
- down régulation de l’activité de NHE1 par concentration intracellulaire de H+
-
Activation de NHE1 lorsque le pH intracellulaire devient inférieur à 7,2.
- la liaison de H+ au niveau d’un site allostérique cytoplasmique différent du site de transport induit une modification du Km qui permet:
- d’augmenter l’activité de NHE1.
- le transport de H+ à un niveau sup à celui attendu pour un pH intracellulaire donné.
- la liaison de H+ au niveau d’un site allostérique cytoplasmique différent du site de transport induit une modification du Km qui permet:
Expliquez brièvement le rôle de l’échangeur NHE1 dans la régulation de la croissance cellulaire.
L’activation de NHE1 induit une alcalinisation cytoplasmique qui aurait un rôle permissif nécessaire pour la division cellulaire.
Indiquez les rôles physiologiques principaux du cotransporteur NKCC1.
Forme sécrétoire basolatérale ubiquitaire. 1Na+/1K+/1Cl- symport électroneutre inhibé par le bumétanide et furosémide.
Fonctions homéostatiques pour toutes les cellules épithéliales :
- Entrée basolatérale de Cl- (TA 2aire) => maintient concentration [Cl-]IC élevée.
- Régulation du volume cellulaire
- Régulation de la sécrétion de NaCl.
Citez 2 catégories d’inhibiteurs et les cotransporteurs qu’ils inhibent et qui sont couramment utilisés en clinique comme médicaments.
Furosémide, diurétique de l’anse, inhibe NKCC ce qui augmente l’excrétion urinaire de Na+, Cl-, K+
Phloridzine, inhibiteur SGLT (nouvel ADO?)
Hydrochlorthiazide, diurétique thiazidique, inhibe le NCC ce qui augmente l’excrétion urinaire du NaCl
Expliquez l’absorption duodénale du Fe2+ en vous aidant d’un schéma. Précisez et expliquez les différentes protéines de transport impliquées.
Le DMT1 permet d’absorption duodénale de Fe2++ : 1H+/1Fe2+
DMT1 se retrouve au niveau:
- apical des entérocytes.
- des endosomes tardifs permettant de récupérer le Fe2+ qui peut être transporté vers le cytoplasme.
Peut également transporter d’autres cations divalents (Zn2+, Mn2+, Co2+, Cd2+, Cu2+, Ni2+, Pb2+)
Le DCYTB apical (duodénal cytochrome b) possède une activité ferrique réductase qui réduit le Fe3+ (oxydant) intestinal en Fe2+ (réducteur) et permet le transport par le DMT1.
Expliquez le mécanisme de concentration de l’I- au niveau du thyrocyte en vous aidant d’un schéma. Précisez et expliquez les différentes protéines de transport impliquées.
NIS => concentration d’iodure (I-) dans le thyrocyte : 2Na+/1 I-.
NIS permet de concentrer environ 50 fois de l’I- plasmatique (10-7M) dans le cytoplasme du thyrocyte (environ 10-5 à 10-6M).
L’I- diffuse ensuite passivement vers la colloide, probablement par un canal apical hautement spécifique et participe à la synthèse des hormones thyroïdiennes.
“La TPO, en présence d’H2O2, oxyde I- et l’incorpore au sein des résidus tyrosyl de la thyroglobuline.”
- L’I- qui atteint la colloïde est immédiatement oxydé, en présence d’H2O2, par la thyroperoxidase (TPO) et incorporé au sein des résidu tyrosyl de la thyroglobuline (processus appelé organification).
- L’H2O2 folliculaire est produit par la NADPH oxydase DUOX2 (dual oxidase 2) qui est présente dans la membrane apicale du thyrocyte.
NIS est également présent au niveau de l_a glande mammaire et des glandes salivaires._
Gradient théorique maximum: formule générale pour un symport?
Gradient théorique maximum: formule générale pour un échangeur?
Soit un symport Na+/acide aminé neutre utilisé au niveau de la membrane apicale d’une cellule intestinale grêle villositaire.
Calculer le rapport de concnetration maximal de l’AA à l’intérieur de la cellule, à l’equilibre, assuré par le symport lorsque [Na]ext =140mM et [Na]int=14mM, Vm=90mV (l’intérieur de la cellule est négatif) et la stoechiométrie est de:
a/ 1 Na+: 1AA
b/ 2 Na+: 1AA
Transport du CO2 et chloride shift au niveau périphérique
Au niveau des tissus périphériques, l’entrée de CO 2 dans le globule est très rapide (le CO 2 diffuse 20 fois plus rapidement que l’O 2 et des gradients peu importants de pression partielle en CO 2 sont suffisants pour assurer la diffusion) . Formation rapide de composés carbamino (avec l’ Hb des GR et avec les protéines plasmatiques) sans intervention enzymatique . L’ Hb réduite ( désoxyhémoglobine ou HbH ) peut lier plus de CO 2 que l’ Hb oxydée ( oxyhémoglobine ou HbO 2 ) l’ Hb réduite plus abondante au niveau périphérique (après libération d’O 2 dans les capillaires périphériques tissulaires) favorise la formation de composés carbamino et facilite le transport du CO 2 vers les poumons . L’augmentation de la capacité de transport du CO 2 par le sang desoxygéné est appelée effet Haldane . La diminution de la capacité de transport de l’O 2 par la diminution du pH et l’augmentation de PCO 2 est appelé effet Bohr (v . cours de Physiologie et Physiopathologie, Système respiratoire) Dans le GR, génération de H 2 CO 3 par l ’ anhydrase carbonique (qui accélère ± 10 . 000 fois la réaction CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 et dissociation en H + + HCO 3 - ) apport d’ osmoles intra - GR : – H + qui ne traversent pas la membrane du GR (faible perméabilité de la membrane du GR aux H + ) mais qui disparaissent, étant tamponnés par l’HbO 2 . La liaison de H + avec l’ oxyHb (HbO 2 - ) favorise la libération de l’O 2 qui diffuse vers les tissus et la formation d’ Hb réduite ( HbH ) : HbO 2 - + H + ⇌ HbH + O 2 La forme réduite de l’hémoglobine ( HbH ⇌ Hb - + H + ) est un acide plus faible que la forme oxydée de l’hémoglobine (oxyhémoglobine ou HbO 2 H) la forme non dissociée HbH est privilégiée par rapport à la forme dissociée, ce qui minimise la diminution de pH au niveau périphérique (le pH veineux est cependant légèrement plus acide que le pH artériel ( 7 , 35 vs 7 , 40 ) . Le tamponnement rapide des H + par l’ Hb est important pour permettre à la réaction CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 - + H + de se dérouler vers la droite et permettre ainsi la formation de HCO 3 - (la présence de concentration élevée de H + favoriserait la réaction vers la gauche) – HCO 3 - qui est échangé, par AE 1 , contre du Cl - (= chloride shift) . L’ électroneutralité est assurée par l’entrée de Cl - , la libération de K + par l’HbO 2 lors de sa liaison avec H + et de la libération d’O 2 ( formation de KCl) et par la présence d’une faible quantité d’H + libre non tamponnés . le HCO 3 - rejoint le sang et est véhiculé vers les poumons et le Cl - entre dans le globule rouge in fine, apport de Cl - qui entre par AE 1 dans le globule rouge (et de K + et H + ) augmentation de l’osmolarité effective intracellulaire entrée d’eau dans le globule du capillaire périphérique du volume du GR au niveau du capillaire périphérique hématocrite veineux > hématocrite artériel et pH veineux < pH artériel
Transport du CO2 et chloride shift au niveau pulmonaire
Au niveau pulmonaire, le gradient de pression partielle en CO 2 est favorable à l’entrée alvéolaire du CO 2 veineux et favorise, au niveau du globule rouge, les réactions inverses à celles qui ont lieu au niveau périphérique . 1 HCO 3 - entre dans le GR, par AE 1 , en échange de 1 Cl - qui quitte le GR H + + HCO 3 - forment H 2 CO 3 dont la dissociation en CO 2 + H 2 O est favorisée par l’ anhydrase carbonique . L’eau et le CO 2 quittent le GR et le résultat net est une perte de Cl - (et de K + et H + ) càd une perte d’osmoles effectifs perte d’eau du GR du capillaire pulmonaire du volume du GR au niveau du capillaire pulmonaire hématocrite artériel < hématocrite veineux et pH artériel > pH veineux
Expliquez l’importance physiologique de l’échangeur NCX1 et de sa stoechiométrie.
NCX1 fonctionne proche de l’équilibre dans les conditions physiologiques : permet, comme sa stoechiométrie 3Na+/1Ca2+ le prévoit (concentration du Ca2+ de 10.000 fois à l’équilibre), d’obtenir une concentration intracellulaire de 10-7M (soit 10.000 fois moindre que la concentration extracellulaire de Ca2+ = 10-3M).
Modèle cyclique et transport réversible selon la driving force.
Lors de la phase de repolarisation du PA du cardiomyocyte, le NCX1 et les Ca2+-ATPases assurent la sortie du Ca2+ cytoplasmique permettant ainsi le maintien de la [Ca2+]cytoplasmique basse et favorisant la relaxation musculaire.
NHE3 est impliqué dans le transport actif 3 aire d’oligopeptides par PepT1 (symport H+/di-tripeptide) en …
… créant un gradient de H+
