PERMÉABILITÉ DE LA MEMBRANE ET ÉCHANGES CELLULAIRES
propriétés chimiques que leurs isotopes stables, ils présentent un comportement
semblable dans la cellule et sont dépourvus de toute action toxique. En outre,
le fait qu’ils soient radioactifs permet leur détection et leur mesure précise, même
dans le cas de faibles concentrations.
Il ne saurait être question de reprendre ici la démonstration des lois physicochimiques dont la connaissance est nécessaire pour l’étude de ces mouvements,
ni de rassembler tous les résultats acquis, concernant la perméabilité des diverses
membranes biologiques.
En partant des résultats concernant la répartition et les échanges de l’eau, de
quelques substances non électrolytiques et des principaux électrolytes, nous nous
efforcerons de dégager les caractères essentiels de perméabilité de la membrane
plasmique et les phénomènes qu’ils impliquent quant au mode de pénétration
de ces substances dans la cellule.
Échanges d'eau et perméabilité à l'eau 1.1.
Si on observe des hématies, baignant dans des solutions de chlorure de sodium
de diverses concentrations, on constate que leur volume est en dépendance
étroite du milieu dans lequel elles se trouvent. Ainsi, peut-on les voir augmenter
progressivement de volume si on dilue ce milieu par adjonction d’eau distillée.
Au delà d’une certaine dilution, leur distension devient telle qu’elles laissent
échapper l’hémoglobine et les sels qu’elles contenaient. Ce processus, appelé
hémolyse1, apparaît pour des concentrations de NaCl inférieures à 0,5 °/o. Pour
des solutions de NaCl à 0,9 % au contraire, le volume des cellules est identique
à celui que l’on peut observer dans le sang. Enfin, si on utilise des solutions plus
concentrées, les cellules diminuent de volume, par perte d’eau, et prennent
progressivement un aspect crénelé. La solution à 0,9 % est dite isotonique', les
solutions diluées hypotoniques et les solutions plus concentrées hypertoniques.
Le comportement des cellules végétales est comparable à celui des hématies.
Dans ce cas cependant (fig. 123), la cellule est entourée d’une membrane cellulosique rigide mais librement perméable à l’eau et à la plupart des solutés. Le
protoplasme, qui entoure une vacuole centrale, est au contraire limité par une
membrane perméable à l’eau, mais imperméable aux sels. Si le milieu ambiant
est hypertonique, la cellule perdra de l’eau, la vacuole diminuera de volume
et le protoplasme aura tendance à se détacher de la membrane cellulosique
(plasmolyse). Si la cellule est plongée dans une solution hypotonique, la différence
de pression osmotique se traduira par un flux net d’eau vers la vacuole dont
le volume s’accroîtra. La présence d’une membrane rigide limitera cependant
cette expansion, et la pression intracellulaire s’élèvera jusqu’à compenser la
différence de pression osmotique existant entre les deux milieux.
1. L’hémolyse est utilisée pour isoler les membranes des hématies, voir plus haut p. 19.
Les variations de volume (c’est-à-dire en première approximation, les mouvements
d eau) observées dans les deux exemples précédents sont la conséquence de différences de pression osmotique entre les deux faces de la membrane cellulaire. Si on
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propriétés chimiques que leurs isotopes stables, ils présentent un comportement
semblable dans la cellule et sont dépourvus de toute action toxique. En outre,
le fait qu’ils soient radioactifs permet leur détection et leur mesure précise, même
dans le cas de faibles concentrations.
Il ne saurait être question de reprendre ici la démonstration des lois physicochimiques dont la connaissance est nécessaire pour l’étude de ces mouvements,
ni de rassembler tous les résultats acquis, concernant la perméabilité des diverses
membranes biologiques.
En partant des résultats concernant la répartition et les échanges de l’eau, de
quelques substances non électrolytiques et des principaux électrolytes, nous nous
efforcerons de dégager les caractères essentiels de perméabilité de la membrane
plasmique et les phénomènes qu’ils impliquent quant au mode de pénétration
de ces substances dans la cellule.
Échanges d'eau et perméabilité à l'eau 1.1.
Si on observe des hématies, baignant dans des solutions de chlorure de sodium
de diverses concentrations, on constate que leur volume est en dépendance
étroite du milieu dans lequel elles se trouvent. Ainsi, peut-on les voir augmenter
progressivement de volume si on dilue ce milieu par adjonction d’eau distillée.
Au delà d’une certaine dilution, leur distension devient telle qu’elles laissent
échapper l’hémoglobine et les sels qu’elles contenaient. Ce processus, appelé
hémolyse1, apparaît pour des concentrations de NaCl inférieures à 0,5 °/o. Pour
des solutions de NaCl à 0,9 % au contraire, le volume des cellules est identique
à celui que l’on peut observer dans le sang. Enfin, si on utilise des solutions plus
concentrées, les cellules diminuent de volume, par perte d’eau, et prennent
progressivement un aspect crénelé. La solution à 0,9 % est dite isotonique', les
solutions diluées hypotoniques et les solutions plus concentrées hypertoniques.
Le comportement des cellules végétales est comparable à celui des hématies.
Dans ce cas cependant (fig. 123), la cellule est entourée d’une membrane cellulosique rigide mais librement perméable à l’eau et à la plupart des solutés. Le
protoplasme, qui entoure une vacuole centrale, est au contraire limité par une
membrane perméable à l’eau, mais imperméable aux sels. Si le milieu ambiant
est hypertonique, la cellule perdra de l’eau, la vacuole diminuera de volume
et le protoplasme aura tendance à se détacher de la membrane cellulosique
(plasmolyse). Si la cellule est plongée dans une solution hypotonique, la différence
de pression osmotique se traduira par un flux net d’eau vers la vacuole dont
le volume s’accroîtra. La présence d’une membrane rigide limitera cependant
cette expansion, et la pression intracellulaire s’élèvera jusqu’à compenser la
différence de pression osmotique existant entre les deux milieux.
1. L’hémolyse est utilisée pour isoler les membranes des hématies, voir plus haut p. 19.
Les variations de volume (c’est-à-dire en première approximation, les mouvements
d eau) observées dans les deux exemples précédents sont la conséquence de différences de pression osmotique entre les deux faces de la membrane cellulaire. Si on
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