Transport membranaire : diffusion, canaux et transporteurs
- Mécanisme
- Priorité pour les examens : élevée
Les substances traversent la membrane cellulaire en s'y dissolvant, par des canaux, sur des transporteurs ou en dépensant de l'énergie.
Aussi appelé: Diffusion facilitée, Transport passif et actif
De quoi s'agit-il
La membrane est une bicouche lipidique qui laisse passer facilement les gaz et les molécules liposolubles mais retient les ions, le glucose et l'eau en grande quantité. Pour ceux-ci existent des protéines : les canaux (pores sélectifs, très rapides) et les transporteurs (ils changent de conformation, plus lents et saturables). Le transport passif suit le gradient électrochimique ; le transport actif va contre lui et exige de l'énergie, soit directe (ATP), soit empruntée à un autre gradient.
Données clés
- Gradient électrochimique = gradient chimique (concentration) + gradient électrique (voltage). Pour les ions, les deux comptent.
- Symport : les deux solutés vont dans le même sens. Antiport : en sens opposés.
- Le transport vésiculaire (endocytose et exocytose) déplace les grosses molécules et consomme aussi de l'énergie.
Fonctionnement, étape par étape
- Le soluté atteint la membrane ; sa façon de la traverser dépend de sa liposolubilité, de sa taille et de sa charge.
- S'il est petit et liposoluble, il se dissout dans la bicouche et diffuse selon son gradient.
- S'il s'agit d'un ion, il passe par un canal spécifique tant que la porte est ouverte.
- S'il est polaire et volumineux (glucose), il se lie à un transporteur qui change de conformation et le libère de l'autre côté.
- S'il doit aller contre son gradient, le transporteur puise l'énergie dans l'ATP ou dans l'entrée du Na⁺ selon son propre gradient.
Équations
- J
- flux
- Jmax
- flux maximal lorsque tous les transporteurs sont occupés
- Km
- concentration donnant la moitié du maximum
La diffusion simple, en revanche, suit J ∝ C (sans plafond).
Comparaison des mécanismes
| Mécanisme | Énergie | Saturable ? | Exemples |
|---|---|---|---|
| Diffusion simple | Aucune (gradient) | Non | O₂, CO₂, stéroïdes, anesthésiques généraux |
| Canal | Aucune (gradient électrochimique) | À peine | Canaux Na⁺, K⁺, Ca²⁺ ; aquaporines |
| Diffusion facilitée | Aucune (gradient) | Oui | GLUT1–4, transporteur de l'urée |
| Actif primaire | ATP direct | Oui | Na⁺/K⁺-ATPase, H⁺/K⁺-ATPase, Ca²⁺-ATPase |
| Actif secondaire | Gradient de Na⁺ (créé par l'ATP) | Oui | SGLT1/2, NKCC2, échangeur Na⁺/Ca²⁺, échangeur Na⁺/H⁺ |
Corrélation clinique
- Glycosurie : lorsque la glycémie dépasse la capacité maximale des SGLT du tube proximal (≈180–200 mg/dL), le glucose apparaît dans les urines.
- Insuline et GLUT4 : l'insuline fait migrer GLUT4 vers la membrane des cellules musculaires et adipeuses ; le manque d'insuline ou la résistance à celle-ci ralentit la captation du glucose.
- Ischémie : sans ATP, la Na⁺/K⁺-ATPase s'arrête, le Na⁺ entre avec l'eau et la cellule gonfle.
Testez-vous
Réfléchissez à la réponse, puis touchez la question pour la voir.
Lorsque la concentration d'une substance augmente beaucoup, son flux cesse d'augmenter. De quel type de transport s'agit-il ?
D'un transport par transporteur (facilité ou actif) : tous les transporteurs sont occupés et Jmax est atteint. La diffusion simple n'a pas de plafond.
Comment le SGLT peut-il concentrer le glucose dans la cellule sans utiliser directement d'ATP ?
Il utilise l'énergie de l'entrée du Na⁺ selon son gradient ; ce gradient est maintenu par la Na⁺/K⁺-ATPase, qui, elle, consomme de l'ATP : c'est un transport actif secondaire.
Pourquoi l'O₂ n'a-t-il pas besoin de transporteur alors que le glucose en a besoin ?
L'O₂ est petit et apolaire et se dissout dans la bicouche. Le glucose est volumineux et polaire ; la bicouche le retient, il lui faut donc un GLUT ou un SGLT.
Quels sont les deux gradients qui font entrer le Na⁺ dans une cellule au repos ?
Le gradient chimique (≈142 à l'extérieur, ≈14 à l'intérieur) et le gradient électrique (intérieur négatif). Tous deux sont dirigés vers l'intérieur.
Thèmes liés
- La diffusion et la loi de Fick
- Transport actif primaire et secondaire
- Canaux ioniques et ouverture (gating)
- Osmose, osmolarité et tonicité
- Transport maximal du glucose et seuil rénal
- Endocytose, exocytose et vésicules
Contenu pédagogique de physiologie ; ce n'est ni un guide diagnostique ni un guide thérapeutique et il ne remplace pas l'avis d'un professionnel de santé. Les valeurs sont des références approximatives. Aucune posologie n'est indiquée.
Sources: Physiology, Active Transport (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2022).
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Modèle représentatif, à des fins éducatives uniquement.