Transport membranaire Flashcards
Transport membranaire et physiologie digestive
- Tube digestif traite 10 L de matières/jour
- Presque tous les aliments, 80% des électrolytes et la majortié de l’eau sont absorbés par le petit intestin
Transport membranaire et physiologie rénale
- Filtrent 200L plasme/jour
- Régulent le volume total d’eau dans l’organisme
- Régulent la concentration totale de soluté dans l’eau
- Assurent équilibre acido-basique
- Régulent la concentration des ions du liquide extracellulaire
- Excrètent les déchets métaboliques
Transport membranaire et physiologie cellulaire
- Maintient des gradients de concentration
- Maintien du potentiel de repos
- Maintien de l’osmolarité cellulaire
- Absorption des nutriments/élimination des déchets
- Transmission des influx nerveux
- Transmission des signaux hormonaux
- Contraction musculaire
- Sécrétion
Transport membranaire altéré dans certaines maladies…
- Fibrose kystique
- Troubles de l’absorption intestinale
- Épilepsie
- Troubles psychiatriques
- Maladies métaboliques
- Troubles du rythme cardiaque
Transporteurs membranaires sur lesquels agissent les médicaments
- Canaux Ca2+ (anticalciques)
- Canaux Na+ (diurétiques)
- Transporteurs des NT
Pourquoi les molécules traversent-elles la membrane?
Mouvement brownien = mouvement aléatoire d’une molécule résultant des collisions avec d’autres molécules
Plus la concentration d’une molécule donnée est élevée dans un compartiment, plus il y a aura de collisions entre cette molécule et la membrane.
La fréquence de ces collisions (et la perméabilité membranaire) déterminera le flux net.
Transport actif vs transport passif
Transport passif : molécules suivent leur gradient de concentration et aucune dépense d’énergie
Transport actif : molécules se déplacent contre leur gradient de concentration et dépense d’énergie
Différentes formes de transport passif
- Diffusion simple
- Diffusion par un canal aqueux
- Diffusion facilitée
Quelles sont les molécules liposubles?
- Gaz (O2, CO2, N2)
- Acide gras
- Stéroïdes
- Alcools simples
- Vitamines liposolubles (A, D, E, K)
Quelles sont les molécules polaires qui traversent la membrane par diffusion simple?
- Eau
- Urée
Facteurs déterminant le taux de diffusion
- Pente du gradient de concentration (différence de concentration)
- Surface de diffusion
- Distance à parcourir
- Température
- Masse de la molécule
Caractéristiques de la diffusion simple
- Non régulé
- Non saturable
- Non spécifique
Pathologies pulmonaires affectant la diffusion des gaz
Pneumonie : sécrétions qui augmentent la distance et diminuent la surface d’échanges
Emphysème : destruction des alvéoles, diminution de la surface d’échanges
Par quelles protéines sont médiés les différents types de transport?
- Diffusion simple : canal aqueux (pore)
- Diffusion facilitée : transporteur
- Transport actif primaire : pompe
- Transport actif secondaire : co-transporteur ou échangeur
Diffusion simple via un canal aqueux
- Entre liquide extracellulaire et cytoplasme
- Pas de contact direct entre la protéine et les molécules
- Transport rapide
- Sélectivité propre à chaque canal
Structure d’un canal aqueux
Filtre de sélectivité : détermine la spécificité du canal pour les molécules qui y transitent
Sélection des molécules passant par le filtre de sélectivité selon :
- Charge de la molécule
- Diamètre de la molécule
- Diamètre du pore
- Acides aminés qui tapissent le canal
- Interactions ioniques
Types de canaux aqueux
- Ouverts en permanence
- À ouverture contrôlée
Quels sont les types de canaux à ouverture contrôlée?
- Voltage-dépendant
- Ligand-dépendant
- Mécano-dépendant
Quelles sont les sources d’énergie qui alimentent le transport actif?
- Primaire : ATP
- Secondaire : gradients ioniques
Caractéristiques de la diffusion facilitée
- Molécules suivent leur gradient de concentration
- Requiert des protéines (transporteurs)
- Site de liaison spécifique sur les transporteurs
- Changement de conformation du transporteur par liaison de la molécule
- Mécanisme saturable
- Non employé par les ions
- Peut être bidirectionnelle
Quels facteurs déterminent la vitesse de diffusion maximale?
- Processus lent
- Ligand limitant
Exemple de diffusion facilité
Entrée du glucose dans les cellules médiées par les transporteurs GLUT
Famille de transporteurs GLUT
- 14 membres
- 12 hélices (domaines) transmembranaires (chaque transporteur GLUT)
Propriétés qui distinguent les transporteurs GLUT
- Affinité pour les molécules transportées
- Vitesse du transport
- Cellules dans lesquelles ils sont exprimés (GLUT 1 : cerveau et GR, GLUT 2 : foie et pancréas, GLUT 4 : muscle strié et tissu adipeux)
- Régulation (seule GLUT 4 est régulée par l’insuline)
Comment explique-t-on que le glucose qui entre dans l’hépatocyte n’en ressort pas aussitôt?
Le glucose est rapidement métabolisé, ce qui fait que la concentration intracellulaire de glucose est essentiellement nulle. Ceci dit, la première étape dans le métabolisme du glucose est sa conversion en glucose-6-phosphate (G6P). Le G6P sera éventuellement stocké sous forme de glycogène mais il pourrait aussi être métabolisé.
Transport actif primaire
- Pompe
- Utilisation de l’énergie générée par hydrolyse de l’ATP pour transporter molécule contre son gradient de concentration
- Changement de conformation de la pompe par hydrolyse de l’ATP
- Transport saturable
Ex : pompe Na+/K+
Pompe Na+/K+-ATPase
- Maintient les gradients Na+ et K+ (expulse 3 ions Na+ en échange de 2 ions K+)
- Possède activité ATPase
- Consomme environ 25% de l’ATP cellulaire
- Doit fonctionner sans arrêt pour compenser l’entrée de Na+ et la sortie de K+ par d’autres voies
- Rôle important dans le maintien du volume normal de la cellule
Mécanisme d’action de la pompe à Na+
- Liaison de 3 ions Na+
- Changement de conformaion et phosphorylation
- Sortie de 3 ions Na+
- Liaison de 2 ions K+ et déphosphorylation
- Changement de conformation
- Entrée de 2 ions K+
Autres pompes importantes
- Pompe Ca2+
- Pompe à protons (H+/K+-ATPase)
Transport actif secondaire
- Cotransporteurs
- Utilisent énergie emmagasinée dans un gradient de concentration ionique pour transporter une molcéule contre son gradient de concentration
- Transport saturable
Ex : ions, acides aminés, monosaccharides
Mécanisme d’action cotransporteur du glucose (SGLT)
- SGLT libre (faible affinité pour glucose)
- Liaison Na+ (haute affinité pour glucose) - changement de conformation
- Liaison glucose - changement de conformation
- Libération Na+ et glucose
- SGLT libre
Co-transporteur vs échangeur
Co-transporteur : les molécules impliquées dans le transport se déplacent dans le même sens (symport)
Échangeur : les molécules impliquées dans le transport se déplacent en sens inverse (antiport)
Inhibiteurs de cotransporteurs rénaux
- Glifozin (SGLT2) - agent antihyperglycémiant (diabète)
- Furosémide (NKCC2) - diurétiques (hypertension)
- Thiazide (NCC) - diurétiques (hypertension)
Qu’est-ce que le vestibule?
Partie externe d’un canal, là où se présente les molécules pour passer le filtre de sélectivité
Régulation hormonale du transport membranaire
Insuline : glucose –> muscle
Gastrine : H+ (estomac) –> extracellulaire
Calcitriol (vitamine D) : Ca2+ –> intestin
PTH (produite par glande parathyroïde) : Ca2+ –> rein
ADH (hormone antidiurétique) : H2O –> rein
Aldostérone : Na+ –> rein
Mécanisme de la régulation hormonale du transport membranaire
- Modulation du nombre de transporteurs à la membrane
- augmentation de la transcription du gène
- recrutement de transporteurs à partir d’une réserve cytoplasmique (vésicules)
- diminution de la dégradation du transporteur - Modulation de l’activité du transporteur
Aldostérone et synthèse du canal ENaC
Augmentation du nombre de canal ENaC et de pompe Na+/K+ ATPase dans la cellule
Pourquoi utilise-t-on des bloqueurs de la synthèse d’aldostérone pour traiter certaines formes d’hypertension?
L’aldostérone augmente l’absorption de Na+ au niveau du rein, ce qui crée un appel d’eau. Cette eau n’est pas excrétée.
S’il y a moins d’aldostérone, il y a moins de Na+ dans les cellules, donc moins d’eau qui entre. L’eau passe par les reins et est excrétée, diminuant ainsi la pression sanguine.
Insuline et GLUT4
Transporteurs GLUT4 sont stockés dans le cytoplasme (vésicule de stockage) et insuline crée un déplacement des GLUT vers la membrane plasmique pour permettre la réabsorption du glucose
Pourquoi les diabétiques de type 1 font-ils de l’hyperglycémie?
S’il n’y a pas d’insuline, aucun signal pour amener les GLUT4 à la surface de la membrane, donc le glucose n’est pas réabsorbé.
Pompe Na+
Régulation :
- Hormones thyroïdiennes augmentent synthèse
- Aldostérone augmente synthèse (rein)
- Adrénaline stimule activité (muscle)
Pompe à protons
Cellules pariétales des glandes gastriques
Stimulation hormonale –> déplacement des pompes vers la membrane plasmique
Transport épithélial
Transcellulaire (à travers la cellule) : eau, ions, glucose, acides aminés, solutés liposolubles
Paracellulaire (entre les cellules) : eau, ions, urée
Rôle des claudines
Étanchéité des jonctions serrées
Claudines
- Famille de 24 gènes
- 4 domaines transmembranaires
- Largement distribuées (épithéliums)
- Expression tissu- et segment-spécifique (étanchéité varie d’une section à l’autre du néphron)
Régulation du transport épithélial du Ca2+ à multiples niveaux
Ca2+ séquestré dans la calbindin pour empêcher qu’il s’attache à d’autres protéines et change leur conformation
Échangeur NCX (transport actif secondaire)
Na+/Ca2+
Calcitriol (intestin) et PTH (rein) ont des effets sur les transporteurs Ca2+
TRPV5 canal ionique
Quelle(s) voies(s) empruntent les gaz, les ions, l’eau, le glucose
et les grosses molécules ?
- Gaz : diffusion à travers la membrane
- Fente intercellulaire : eau, ions, glucides, acides aminés
- Vésicules de pinocytose : protéines
BHE
- Protège le SNC contres les médicaments, drogues, toxines, variations
- Microcirculation du SNC à l’exception des plexus choroïdes, hypothalamus et glande pinéale
- Caractéristiques : jonctions serrées, transport transcellulaire +++, perméable aux molécules liposolubles
Vésicule
Petit sac qui apparaît par bourgeonnement de la membrane plasmique (ou autre membrane)
Types de transport vésiculaire
- Endocytose
- Exocytose
- Transcytose
Transport vésiculaire
- Forme de transport actif (transport des vésicules dans le cellule demande de l’énergie)
- Microtubules forment un réseau autour du noyau (autoroutes)
- Récepteur de la molécule motrice sur la vésicule
- Molécule motrice (activée par ATP) se déplace sur les microtubules du cytosquelette
Types d’endocytose
- Phagocytose
- Pinocytose
- Par récepteurs interposés
Phagocytose
- “Manger”
- Employé par les macrophages et les neutrophiles
- Grosses particules
Pinocytose
- “Boire”
- Employé par la plupart des cellules
- Liquide extracellulaire, protéines
- Non spécifique
Endocytose par récepteurs interposés
- Mécanisme sélectif
- Hautement spécifique, les cellules intègrent des éléments qui leur sont utiles
- Ligand se lie aux récepteurs pour former la vésicule
- Membrane plasmique s’invagine pour former vésicule et se détacher
ex. lipoprotéines
Clathrine
- Participe à la formation des vésicules (ballon de soccer)
Endosome
Vésicule cytoplasmique dans laquelle s’effectue le tri des molécules internalisées par endocytose
Exemples d’endocytose par récepteurs interposés
- Fer (transferrine et Tf récepteur)
- Lipoprotéines (mutations des récepteurs LDL et hypercholestérolémie)
Exocytose
Constitutive : fusion de la vésicule à la membrane, non régulée, se fait tout le temps
Régulée : pas de fusion immédiate, stockage des molécules dans les vésicules jusqu’à ce que le corps en ait besoin et sera libéré en temps et lieu
Ex. déclenchement de l’exocytose, augmentation Ca2+ intracellulaire, signal hormonal
Autres exemples exocytose
Hypophyse : effet de la GnRH sur la sécrétion de la LH
Pancréas : effet de la CCK sur la sécrétion d’enzymes digestives (trypsinogène)
Neurone : libération de NT
Exocytose : rôle des protéines SNARE et du Ca2+
SNARE présente sur la membrane plasmique et sur la membrane des vésicules, enroulement des SNARE pour attacher la vésicule à la membrane (rapprocher vésicule de la membrane)
Site de liaison pour le calcium, quand calcium se fixe, changement de conformation de la protéine et formation du pore et sortie des molécules
Synaptotagmin
Associée à la membrane des vésicules, possède site de liaison pour le calcium, lorsqu’il se fixe, changement de conformation et formation du pore et sortie des molécules
