Glycosurie lors du diabète sucré

Question 1

Comment la perméabilité de la membrane cellulaire peut-elle changer

Answer 1

En changeant le nombre de canaux protéiques et les lipides constituants la membrane

Question 2

Qu’est ce que la loi de Fick ?

Answer 2

L’amplitude du flux net de diffusion (vitesse de diffusion en mmil/s) entre le LIC et le LEC

F = K x S x (C_A - C_B) / E

K : constante de perméabilité (prend en compte le caractère liposoluble de la molécule et composition de la membrane et poids moléculaire)

S : surface total de diffusion

C_A - C_B : gradient de concentration entre LIC et LEC

E : épaisseur de la membrane

Question 3

Qu’est ce qui détermine généralement la vitesse de diffusion simple d’un soluté à travers la membrane selon la loi de Fick ?

Answer 3

Surface de diffusion (S) et épaisseur (E) ne change pas souvent

Gradient de concentration et la constante de perméabilité (P) influence grandement la vitesse de diffusion nette

Question 4

Nommer trois substances qui traversent facilement la membranes cytoplasmiques ?

Answer 4

Les molécules telles l’O₂, le CO₂, le N₂ et les stéroïdes sont lipophiles (K élevée), elles sont donc capables de traverser rapidement la bicouche phospholipidique de la membrane

Question 5

Nommer des substances qui doivent avoir des transporteurs pour traverser la membrane?

Answer 5

À l’opposée, les ions chargés (Na+, H+, Cl-, K+, Ca2+, etc) et les plus grosses molécules hydrophiles (lipophobes ; K très bas), tels le glucose et les acides aminés, sont incapables de traverser la bicouche phospholipidique ; leur transport requiert la présence de protéines membranaires particulières qui forment des canaux ou des transporteurs.

Question 6

Nommer les deux types principaux de transport facilité (passif)

Answer 6

Canaux ioniques et protéines porteuses (transporteurs ou perméases)

Question 7

Décrire le canaux ioniques

Answer 7

Les canaux ioniques forment des pores aqueux qui relient directement le compartiment intracellulaire et le compartiment extracellulaire, et qui laissent passer de façon sélective certains ions. Les canaux sont constitués de plusieurs sous-unités de protéines transmembranaires dont l’arrangement forme un pore central, bien que certains arrangements puissent aussi former plus d’un pore

Question 8

Qu’est ce qui détemine la sélectivité d’un canaux ioniques ?

Answer 8

Le diamètre de son ouverture et par les charges électriques des acides aminés qui longent la surface du pore.

Question 9

Nommer deux types de canaux ioniques

Answer 9

• Canaux ouverts ou canaux de fuite (toujours ouvert)
• Canaux à ouverture contrôler (ex. canaux calcique voltage dépendant)

Question 10

Chez les canaux ioniques à ouverture contrôlé, où est réguler l’ouverture du canal ?

Answer 10

L’ouverture ou la fermeture du canal à ouverture contrôlée est effectuée par certaines régions de la structure protéique qui agissent comme une porte qui s’ouvre ou se ferme, et dont la localisation se situe pour certains canaux du côté cytoplasmique du canal (face au LIC) et pour d’autres dans sa région centrale.

Question 11

Nommer 4 types de canaux ioniques à ouverture contrôlée

Answer 11

• canaux ligand-dépendants
• canaux phosphorylation- dépendants
• canaux voltage-dépendants
• canaux activés mécaniquement (régulée par l’étirement ou la pression ressentie au sein de la membrane cytoplasmique)

Question 12

Nous avons vu que la force motrice qui influence la vitesse et la direction de la diffusion simple des molécules lipidiques à travers la membrane est le gradient de concentration, le gradient chimique. Quelle force influence la diffusion des ions à travers les canaux membranaires, une fois ouverts ?

Answer 12

La diffusion d’un ion via les canaux membranaires est tributaire de deux forces, le gradient chimique ET le gradient électrique (le potentiel membranaire), forces regroupées sous le terme de gradient électrochimique.

Question 13

Décrire les protéines poteuses (transporteurs ou perméases)

Answer 13

Protéines porteuses (transporteurs ou perméases). Lorsque la diffusion facilitée implique une protéine porteuse, cette dernière lie les molécules d’un côté de la membrane et, suite à un changement de conformation, les transporte de l’autre côté. La protéine porteuse peut lier la molécule à transporter autant d’un côté de la membrane cytoplasmique que de l’autre. En raison de la plus grande probabilité de liaison du côté ayant la plus forte concentration de molécules, le mouvement net s’effectue toujours dans le sens du gradient de concentration.

Question 14

Vrai ou faux, le transport facilité étant un mode de transport passif, la présence d’un gradient chimique de chaque côté de la membrane est un prérequis à la diffusion facilitée

Answer 14

Vrai

Question 15

Qu’est-ce qui différencie le transport via des protéines porteuses de la diffusion simple et du transport via des canaux ?

Answer 15

Le transport via des protéines porteuses est saturable, la vitesse de diffusion atteint un maximum lorsque la totalité des perméases sont déjà occupées à transporter des molécules

Question 16

Qu’est ce qui influence la vitesse de diffusion facilité par des protéines porteuses?

Answer 16

1. Le degré de saturation des transporteurs, qui dépend de l’ampleur du gradient chimique
2. Le nombre total de transporteurs présentsdans la membrane
3. La rapidité avec laquelle le changement de conformation du transporteur peut s’opérer

Question 17

Nommer un exemple important de transport facilitée

Answer 17

Transport du glucose via GLUT4

Question 18

Expliquer comment le gradient chimique de glucose de part et d’autre de la membrane est maintenue

Answer 18

La plus grande concentration de glucose dans le LEC que dans le LIC est la force motrice qui dirige le transport. L’équilibre n’est jamais atteint entre les deux compartiments parce que dès que le glucose entre dans la cellule, il est phosphorylé (glucose 6-phosphate) et il entre dans la voie de la glycolyse(ou la glycogénèse), gardant ainsi la concentration intracellulaire de glucose basse et maintenant le gradient chimique.

Question 19

À quoi sert l’insuline ?

Answer 19

Permet d’augmenter l’expression membranaire de GLUT4 et, en régulant le transport du glucose à l’intérieur des cellules en fonction des besoins, contribue à maintenir l’homéostasie.

Question 20

Comment fonctionne le transport actif primaire?

Answer 20

Le transporteur est aussi une enzyme ATPase qui hydrolyse l’ATP en ADP et en phosphate, générant ainsi l’énergie nécessaire au mouvement des particules. Le phosphate libéré est utilisé pour phosphoryler le transporteur, ce qui induit un changement de conformation de ce dernier et modifie son affinité pour les moléculesà transporter.

Question 21

Quelle pompe est la plus importante chez les cellules animales et pourquoi ?

Answer 21

Pompe Na+/K+

Il est responsable de maintenir le gradient de concentration de Na+ et de K+ de chaque côté de la membrane cellulaire. Pour chaque ATP hydrolysé, la pompe transporte trois Na+ à l’extérieur de la cellule et deux K+ à l’intérieurde la cellule, un processus qui n’est pas électroneutre

Question 22

Dans quelles types de cellules il y a le plus de pompe Na+/K+

Answer 22

Neurone et cellules du reins

Question 23

Expliquer le fonctionnement de la pompe K+/Na+ ?

Answer 23

1) Dans son état non-phosphorylé, la pompe possède trois sites de liaison de haute affinité pour la Na+ et deux sites de faible affinité pour le K+ elle lie donc trois ions Na+ du côté intracellulaire mais aucun K+
2) La liaison des trois Na+ active l’hydrolyse l’ATP et l’autophosphorylation de la pompe
3) La phosphorylation de la pompe modifie sa conformation de manière à exposer les sites de liaison au milieu extracellulaire la nouvelle conformation s’accompagne d’une chute de l’affinité des sites de liaison pour le Na+, ce qui permet leur libération dans le LEC et d’une hausse de l’affinité des sites de liaison pour le K+, ce qui permet de capter deux K+ dans le LEC
4) La liaison du K+ induit la déphosphorylation du transporteur et le retour à sa conformation initiale
5) Dans cette conformation originale, l’affinité des deux sites de liaison du K+ redevient basse et permet leur relâche dans le LIC. L’affinité des trois sites de liaison du Na+ redevient élevée,et le cycle recommence

Question 24

L’énergie dépensée par la cellule pour la pompe ATPase Na+ et K+ correspond à quelle % de l’énergie dépensée

Answer 24

30%-40%

Question 25

Quelle est la fonction de la pompe Na+/K+?

Answer 25

1) Le fort gradient de Na+ établi par la pompe génère l’énergie potentielle nécessaire à l’entrée de plusieurs molécules dans la cellule par transport actif secondaire (glucose, acides aminés, ions, neurotransmetteurs, etc);
2) La génération de signaux électriques dans les cellules nerveuses et musculaires, et à leur fonctionnement normal
3) Éviter le gonflement cellulaire: la capacité d’expulser activement du Na+ à l’extérieur de la cellule est importante pour maintenir l’équilibre osmotique et le maintien du volume cellulaire, puisque la cellule contient déjà des quantités importantes de protéines et autres molécules organiques osmotiquement actives qui ne peuvent s’échapper de la cellule. Sans pompesNa+/K+-ATPasequi permettent de sortir le Na+ des cellules, la pression osmotique dans le LIC augmenterait et ferait gonfler ces dernières jusqu’à l’éclatement.

Question 26

Vers ou la pompe Ca2+-ATPase transporte le calcium ?

Answer 26

Vers le LEC

La cellule au repos possède donc une concentration de Ca2+ intracellulaire très faible, et toute augmentation soudaine de la concentration calcique (via l’ouverture de canaux membranaires) entraine de nombreux changements physiologiques.

Question 27

Comment fonctionne la pompe calcique ?

Answer 27

1) Dans sa conformation non-phosphorylée au repos, la pompe possède un site de liaison de haute affinité pour le Ca2+ intracellulaire
2) La liaison du Ca2+ stimule l’activité enzymatique de la pompe, hydrolyse l’ATP, entraine une autophosphorylation et unchangement de conformation de la pompe. Le changement de conformation diminue l’affinité de la pompe pour le Ca2+, résultant en sa relâche dans le LEC.
3) Déphosphorylation = retour à la conformation originale

Question 28

Qu’est ce que le transport actif secondaire? et donner un exemple

Answer 28

Dans le transport actif secondaire, l’énergie nécessaire pour déplacer un élément chimique contre son gradient de concentration ne provient pas directement de l’hydrolyse de l’ATP, mais dérive plutôt de l’énergie potentielle emmagasinée dans le gradient de concentration d’un ion, souvent le Na+

Par exemple, le transport du Na+ selon son gradient électrochimique est couplé au transport d’au moins un autre soluté contre son gradient de concentration, soit dans la même direction que le Na+ (nommé cotransport ou symport), soit dans la direction opposée au Na+ (contre-transport ou antiport)

Question 29

Donner un exemple de transport actif ?

Answer 29

Un exemple de transport actif secondaire symport est le cotransport du Na+ et du glucose dans les cellules épithéliales de l’intestin et des tubules rénaux par le Na+/glucose symport

Question 30

Qu’est ce qui est spécial dans le transport des cellules épithéliales de l’intestin et des tubules rénaux en ce qui concerne le transport du glucose ?

Answer 30

Dans la majorité des cellules du corps, l’entrée du glucose s’effectue par un mécanisme passif de diffusion facilitée (via les perméases GLUT),l’absorption du glucose dans les cellules épithéliales intestinales et tubulaires rénales requiert un transport actif, puisque la concentration du glucose dans le LIC de ces cellules est plus élevée que dans le LEC.

Question 31

Expliquer comment fonctionne le transport du glucose dans les cellules de l’intestin et dans les tubulaires rénales ?

Answer 31

1) Le Na+ extracellulaire se fixe d’abord à son site de liaison dans le transporteur, ce qui augmente l’affinité d’un site distinct de liaison pour le glucose et permet sa liaison du côté extracellulaire
2) Cette double liaison entraine un changement de conformation du récepteur et expose à ce moment les sites de liaison au LIC
3) Le Na+ se dissocie de son site de liaison et diffuse dans le LIC selon son gradient de concentration, ce qui réduit l’affinité du glucose pour son site de liaison, libérant ainsi le glucose dans le LIC contre son gradient de concentration
4) En absence de Na+ et de glucose, le transporteur reprend sa conformation originale et un nouveau cycle recommence. À noter que dans le transport actif secondaire, il n’y a pas d’ATP hydrolysé et de phosphorylation du transporteur;

Le changement de conformation du transporteur est causé uniquement par les liaisons des solutés cotransportés.

Question 32

Expliquer le transport complet transcellulaire à travers les épithéliums intestinales et rénaux

Answer 32

1) Le glucose est transporté à l’intérieur de la cellule (côté apical) par transport actif secondaire avec le Na+/glucose symport, puisque la concentration de glucose dans la lumière intestinale ou tubulaire est inférieure à celle du LIC.
2) Une fois dans la cellule épithéliale, il sort de la cellule (côté basolatéral) par diffusion facilitée en utilisant une protéine porteuse (GLUT2 transport actif selon le gradient).
3) Le Na+ qui se retourve dans la cellule à cause du transport actif symport avec le glucose est rejeté par la pompe Na+/K+

Question 33

L’endocytose est un processus actif ou passif

Answer 33

Actif

Question 34

Quels sont les trois types d’endocytose ?

Answer 34

1. Phagocytose : mécanisme correspond à l’ingestion de grosses particules, débris cellulaires ou microorganismes et implique des éléments du cytosquelette et des prolongements de la membrane cytoplasmique (pseudopodes) qui englobent littéralement la particule.
   2) Pinocytose: il s’agit d’un processus non-sélectif qui permet l’entrée de petites quantités de LEC (et les solutés qu’ilcontient) dans la cellule suite à l’internalisation de chaque vésicule.
   3) Endocytose médiée par un récepteur : mécanisme hautement sélectif et permet d’ingérer de grosses molécules spécifiques (protéines, hème, lipoprotéines, etc) présentes dans le LEC. Le processus débute par la liaison de la molécule d’intérêt à un récepteur membranaire spécifique, les complexes ligand-récepteur migrent et se concentrent dans une région de la membrane cytoplasmique nommée puits recouvertsde clathrine, et finalement la formation de la vésicule se produit

Question 35

Quelle est la particularité de la phagocytose ?

Answer 35

Contrairemenairement aux autres types d’endocytose, la phagocytose n’est effectuée que par un nombre très limité de types cellulaires (cellules immunitaires)