Transporteur membranaire

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La membrane cellulaire lipidique est imperméable aux molécules hydrophiles. Ceci permet d'éviter à la cellule de perdre son contenu et surtout permet de definir deux compartiments. Mais les réactions chimiques s'y déroulent pour la plupart en solution dans l'eau et les métabolites doivent pouvoir traverser la membrane pour atteindre l'endroit ou ils seront utilisés. Pour résoudre ce problème, la cellule possède des transporteurs membranaires. Ces transporteurs sont des protéines intrinsèques à la membrane qui permettent aux molécules de la traverser. Ils ont deux propriétés principales, ils sont sélectifs et ils sont contrôlés de façon très fine. Il existe deux grandes catégories de transporteurs assurant la traversée de la membrane : les canaux et les pompes.

[modifier] Les canaux

Voir aussi les articles détaillés canal ionique et biophysique des canaux ioniques
Les protéines-canal assurent un transport passif de molécules à travers la membrane. Le passage des molécules à travers un canal suit les lois de la diffusion. Cependant les protéines-canal peuvent être plus ou moins sélectifs. Ils peuvent aussi se fermer et s'ouvrir selon différent type de stimulus (électrique, chimique, mécanique...). Ils jouent un rôle important dans la définition du potentiel de membrane, la sensibilité de certaines cellules à certains signaux extérieurs...

[modifier] Les pompes

Les pompes se différencient des canaux par le fait que ce n'est plus le gradient électrochimique des molécules qui assure le mouvement ionique mais le couplage du transport à une réaction enzymatique exergonique, comme l'hydrolyse de l'ATP. Le mouvement de la molécule devient donc unidirectionnel et peut même se produire contre le gradient électrochimique. La molécule se concentre donc ou au contraire est totalement éliminée de la cellule. Le transport est ici actif et non plus passif comme pour les canaux.

Le transporteur le plus connu est la pompe Na/K (ou Na/K ATPase) qui expulse trois ions sodium et fait entrer deux ions potassium pour chaque molécule d'ATP hydrolysée. Ce transporteur est très important dans la cellule car il assure la création et le maintien du gradient électrochimique membranaire et est indirectement à l'origine de la plupart des mouvements transmembranaire. Si cette pompe s'arrête, le gradient électrochimique disparaît et les mouvements ioniques s'arrêtent de part et d'autre de la membrane plasmique.

D'autres transporteurs actifs très importants dans la cellule sont ceux qui concentrent le calcium du cytoplasme vers le reticulum endoplasmique et maintiennent ainsi une concentration cytosolique libre très basse de l'ordre de la centaine de nanomoles. Cette concentration très basse sera exploitée par la cellule, le calcium est utilisé par de nombreux récepteurs comme signal pour prévenir la cellule de la présence de sa molécule activatrice (hormone en général) sur son site actif.

[modifier] Les co-transports

Le transport de molécules contre leur gradient électrochimique ne nécessite pas forcément l'hydrolyse de l'ATP. Il existe de nombreux cas où l'énergie est fournie par un ion ou une autre molécule qui suit son gradient électrochimique. Ce phénomène s'appelle transport couplé ou co-transport, car il couple un canal ionique à une pompe membranaire et utilise l'énergie de l'un pour activer l'autre. Selon le sens de déplacement respectif des deux molécules on parle de symport (l'ion et la molécule transportée traversent la membrane dans le même sens) ou d'antiport (les deux espèces chimiques se déplacent en sens inverse). Ces transports couplés sont très utilisés par la cellule pour récupérer les molécules nécessaires à son métabolisme dans le milieu extérieur.

Il ne faut cependant pas oublier que l'énergie vient du gradient électrochimique, entretenu entre autre par la pompe NA/K, et que l'on peut considérer que c'est bien l'ATP qui a fourni l'énergie, de manière indirecte, d'où le terme de transport primaire pour désigner les pompes ATPasiques et de transport secondaire pour les transports couplés.