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Transport membranaire
des métaux et métalloïdes
Patrice Catty, Frédéric Verret,
Catherine Lecomte-Pradines, Cyrille Forestier
© L a v o is ie r
- La
p h o to c o p ie non
a u to ris é e est un
délit
Introduction
Si les métaux constituent les trois-quarts des éléments de la table périodique de
Mendeleïev, seuls quelques-uns sont « essentiels » au fonctionnement cellulaire.
Parmi les métaux de transition, le fer, le zinc et le cuivre jouent des rôles cruciaux
dans les réactions d’oxydoréduction et de transferts d’électrons, dans les catalyses
enzymatiques mais aussi dans la dynamique des fonctions de l’ADN. D’autres
métaux ou métalloïdes sont au contraire des poisons pour la cellule comme le
cadmium, l’arsenic, le mercure, l’étain ou le plomb. Ils sont souvent appelés à tort
« métaux lourds », aussi nous utiliserons ici le terme métaux et/ou radionucléides
(MR). Certains de ces MR (acides mous au sens de Pearson) présentent une forte
affinité pour le soufre réduit, mais aussi des propriétés de bio-accumulation dans
l’environnement (chez les plantes, les animaux et l’homme) et une forte toxicité
pour les organismes vivants. Les MR peuvent modifier directement ou indirectement les protéines ou bien se substituer par analogie, à un autre métal pour
conduire à la production d’espèces activées de l’oxygène susceptibles d’endommager l’ADN et les membranes lipidiques. Toutefois, la toxicité d’un métal est
avant tout dépendante de sa concentration intracellulaire. Un métal dit « physiologique » tel que le cuivre peut devenir toxique si sa concentration devient trop
élevée. Devant cette dualité, la notion d’homéostasie et avec elle, celle de « flux »
prend tout son sens. Faire pénétrer le métal dans le cytoplasme, l’adresser à un
compartiment intracellulaire précis mais aussi l’expulser de la cellule, tels sont
les différents rôles d’acteurs moléculaires que l’on appelle transporteurs membranaires. Identifier et caractériser ces transporteurs membranaires est de première
importance car les MR, présents dans les sols et les eaux, posent de sérieux
problèmes de santé publique lorsqu’ils pénètrent dans les chaînes trophiques. À
Transport membranaire
des métaux et métalloïdes
Patrice Catty, Frédéric Verret,
Catherine Lecomte-Pradines, Cyrille Forestier
© L a v o is ie r
- La
p h o to c o p ie non
a u to ris é e est un
délit
Introduction
Si les métaux constituent les trois-quarts des éléments de la table périodique de
Mendeleïev, seuls quelques-uns sont « essentiels » au fonctionnement cellulaire.
Parmi les métaux de transition, le fer, le zinc et le cuivre jouent des rôles cruciaux
dans les réactions d’oxydoréduction et de transferts d’électrons, dans les catalyses
enzymatiques mais aussi dans la dynamique des fonctions de l’ADN. D’autres
métaux ou métalloïdes sont au contraire des poisons pour la cellule comme le
cadmium, l’arsenic, le mercure, l’étain ou le plomb. Ils sont souvent appelés à tort
« métaux lourds », aussi nous utiliserons ici le terme métaux et/ou radionucléides
(MR). Certains de ces MR (acides mous au sens de Pearson) présentent une forte
affinité pour le soufre réduit, mais aussi des propriétés de bio-accumulation dans
l’environnement (chez les plantes, les animaux et l’homme) et une forte toxicité
pour les organismes vivants. Les MR peuvent modifier directement ou indirectement les protéines ou bien se substituer par analogie, à un autre métal pour
conduire à la production d’espèces activées de l’oxygène susceptibles d’endommager l’ADN et les membranes lipidiques. Toutefois, la toxicité d’un métal est
avant tout dépendante de sa concentration intracellulaire. Un métal dit « physiologique » tel que le cuivre peut devenir toxique si sa concentration devient trop
élevée. Devant cette dualité, la notion d’homéostasie et avec elle, celle de « flux »
prend tout son sens. Faire pénétrer le métal dans le cytoplasme, l’adresser à un
compartiment intracellulaire précis mais aussi l’expulser de la cellule, tels sont
les différents rôles d’acteurs moléculaires que l’on appelle transporteurs membranaires. Identifier et caractériser ces transporteurs membranaires est de première
importance car les MR, présents dans les sols et les eaux, posent de sérieux
problèmes de santé publique lorsqu’ils pénètrent dans les chaînes trophiques. À