chapitre 7 Structure et fonction des membranes 153
à condition qu’il se déplace en compagnie d’un proton qui
suit, lui, son gradient électrochimique. Ce mécanisme permet
aux Végétaux d’acheminer le saccharose produit par photosynthèse vers des cellules spécialisées situées dans les nervures
des feuilles. Un tissu conducteur le distribue ensuite aux
organes non photosynthétiques de la plante, tels que les fruits
et les racines. Dans cet exemple, le cotransport est de type
symport, car le transport des deux substances (proton et saccharose) se fait dans la même direction. Dans d’autres types de
cotransport, les deux substances transportées se déplacent en
direction opposée : on parle alors de transport antiport. C’est
le cas, par exemple, des ions bicarbonate et des ions chlorure
à travers la membrane d’un globule rouge.
Ce que nous savons sur les protéines de cotransport, l’osmose et l’équilibre hydrique dans les cellules animales a permis d’améliorer le traitement de la déshydratation due à la
diarrhée, un problème grave, très répandu dans les pays en
voie de développement. Normalement, le sodium du contenu
intestinal est réabsorbé dans le côlon pour maintenir constant
son taux dans l’organisme, mais l’expulsion trop rapide du
contenu intestinal empêche cette réabsorption et le taux de
sodium chute rapidement. Le traitement consiste à faire boire
au malade une solution à forte concentration en glucose et en
sel. Les cotransporteurs sodiumglucose qui se trouvent à la
surface des cellules intestinales captent les solutés et les acheminent dans le sang. Si simple soitil, ce traitement a diminué
de beaucoup la mortalité infantile dans le monde.
retour sur le ConCept 7.4
1. Les pompes à sodium et à potassium aident les cellules
nerveuses à créer une différence de potentiel électrique dans leur membrane. Ces pompes utilisentelles de l’ATP ou en produisentelles ? Pourquoi ?
2. Expliquez pourquoi la pompe à sodium et à potassium de la figure 7.18 n’est pas considérée comme
un cotransporteur.
3. FAItes des lIens Revoyez les caractéristiques
du lysosome (voir le concept 6.4, p. 113 à 118).
Compte tenu de la nature du milieu interne d’un
lysosome, quelle protéine de transport peuton
s’attendre à voir dans sa membrane ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
7.5
Les macromolécules et les particules
traversent la membrane plasmique
par exocytose et endocytose
Comme nous venons de le voir, l’eau et les petits solutés
diffusent vers l’intérieur ou vers l’extérieur de la cellule en
traversant directement la bicouche de la membrane, pompés
ou déplacés par les protéines de transport. Les macromolécules (comme les protéines et les polysaccharides) et les plus
grosses particules traversent généralement la membrane
emballées dans des vésicules. Comme le transport actif, ces
processus exigent de l’énergie.
L’exocytose
Comme nous l’avons expliqué au chapitre 6, la cellule sécrète
des macromolécules en fusionnant des vésicules de sécrétion
avec la membrane plasmique au cours d’un processus appelé
exocytose. Durant l’exocytose, le cytosquelette transporte
vers la membrane plasmique une vésicule de sécrétion qui
s’est détachée de l’appareil de Golgi. Lorsque la membrane de
la vésicule et la membrane plasmique entrent en contact, des
protéines spécifiques réarrangent les molécules phospholipidiques des deux bicouches. Les membranes fusionnent et
deviennent continues, et le contenu de la vésicule se déverse
à l’extérieur de la cellule (voir la figure 7.12, étape 4).
Beaucoup de cellules de sécrétion exportent leurs produits
par exocytose. Ainsi, les cellules pancréatiques productrices
d’insuline et les cellules de la paroi intestinale qui produisent
du mucus utilisent ce processus pour déverser leurs sécrétions
dans le liquide extracellulaire et dans la lumière de l’intestin.
De même, les neurones recourent à l’exocytose pour libérer les
neurotransmetteurs qui stimulent d’autres neurones ou des cellules musculaires. Les cellules végétales font également appel
à ce mécanisme lorsqu’elles élaborent leur paroi : des vésicules de Golgi transportent des protéines et des glucides vers
l’extérieur de la membrane plasmique.
L’endocytose
Dans l’endocytose, la cellule fait entrer des macromolécules
et des particules en formant de nouvelles vésicules à même
sa membrane plasmique. L’endocytose est un processus qui
ATP
Pompe
à protons
Saccharose
Saccharose
Cotransporteur
d’H
+ et de saccharose
Diffusion d’H
<
<
<
<
H
H
H
H
H
H
H
H
m Figure 7.21 Le cotransport : un mode de transport actif
alimenté par le gradient de concentration. Une perméase spéciale,
comme ce cotransporteur d’H
1 et de saccharose, est capable d’utiliser la
diffusion d’H
1 suivant son gradient électrochimique dans la cellule pour
alimenter le transport de saccharose. Le gradient d’H
1 est maintenu par
une pompe à protons, fonctionnant grâce à l’énergie provenant de l’ATP,
qui concentre les protons à l’extérieur de la cellule. L’énergie ainsi emmagasinée pourra servir au transport actif d’une substance, dans ce cas-ci
le saccharose. Par conséquent, l’ATP fournit indirectement l’énergie
nécessaire au cotransport. (La paroi cellulaire n’est pas illustrée.)
à condition qu’il se déplace en compagnie d’un proton qui
suit, lui, son gradient électrochimique. Ce mécanisme permet
aux Végétaux d’acheminer le saccharose produit par photosynthèse vers des cellules spécialisées situées dans les nervures
des feuilles. Un tissu conducteur le distribue ensuite aux
organes non photosynthétiques de la plante, tels que les fruits
et les racines. Dans cet exemple, le cotransport est de type
symport, car le transport des deux substances (proton et saccharose) se fait dans la même direction. Dans d’autres types de
cotransport, les deux substances transportées se déplacent en
direction opposée : on parle alors de transport antiport. C’est
le cas, par exemple, des ions bicarbonate et des ions chlorure
à travers la membrane d’un globule rouge.
Ce que nous savons sur les protéines de cotransport, l’osmose et l’équilibre hydrique dans les cellules animales a permis d’améliorer le traitement de la déshydratation due à la
diarrhée, un problème grave, très répandu dans les pays en
voie de développement. Normalement, le sodium du contenu
intestinal est réabsorbé dans le côlon pour maintenir constant
son taux dans l’organisme, mais l’expulsion trop rapide du
contenu intestinal empêche cette réabsorption et le taux de
sodium chute rapidement. Le traitement consiste à faire boire
au malade une solution à forte concentration en glucose et en
sel. Les cotransporteurs sodiumglucose qui se trouvent à la
surface des cellules intestinales captent les solutés et les acheminent dans le sang. Si simple soitil, ce traitement a diminué
de beaucoup la mortalité infantile dans le monde.
retour sur le ConCept 7.4
1. Les pompes à sodium et à potassium aident les cellules
nerveuses à créer une différence de potentiel électrique dans leur membrane. Ces pompes utilisentelles de l’ATP ou en produisentelles ? Pourquoi ?
2. Expliquez pourquoi la pompe à sodium et à potassium de la figure 7.18 n’est pas considérée comme
un cotransporteur.
3. FAItes des lIens Revoyez les caractéristiques
du lysosome (voir le concept 6.4, p. 113 à 118).
Compte tenu de la nature du milieu interne d’un
lysosome, quelle protéine de transport peuton
s’attendre à voir dans sa membrane ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
7.5
Les macromolécules et les particules
traversent la membrane plasmique
par exocytose et endocytose
Comme nous venons de le voir, l’eau et les petits solutés
diffusent vers l’intérieur ou vers l’extérieur de la cellule en
traversant directement la bicouche de la membrane, pompés
ou déplacés par les protéines de transport. Les macromolécules (comme les protéines et les polysaccharides) et les plus
grosses particules traversent généralement la membrane
emballées dans des vésicules. Comme le transport actif, ces
processus exigent de l’énergie.
L’exocytose
Comme nous l’avons expliqué au chapitre 6, la cellule sécrète
des macromolécules en fusionnant des vésicules de sécrétion
avec la membrane plasmique au cours d’un processus appelé
exocytose. Durant l’exocytose, le cytosquelette transporte
vers la membrane plasmique une vésicule de sécrétion qui
s’est détachée de l’appareil de Golgi. Lorsque la membrane de
la vésicule et la membrane plasmique entrent en contact, des
protéines spécifiques réarrangent les molécules phospholipidiques des deux bicouches. Les membranes fusionnent et
deviennent continues, et le contenu de la vésicule se déverse
à l’extérieur de la cellule (voir la figure 7.12, étape 4).
Beaucoup de cellules de sécrétion exportent leurs produits
par exocytose. Ainsi, les cellules pancréatiques productrices
d’insuline et les cellules de la paroi intestinale qui produisent
du mucus utilisent ce processus pour déverser leurs sécrétions
dans le liquide extracellulaire et dans la lumière de l’intestin.
De même, les neurones recourent à l’exocytose pour libérer les
neurotransmetteurs qui stimulent d’autres neurones ou des cellules musculaires. Les cellules végétales font également appel
à ce mécanisme lorsqu’elles élaborent leur paroi : des vésicules de Golgi transportent des protéines et des glucides vers
l’extérieur de la membrane plasmique.
L’endocytose
Dans l’endocytose, la cellule fait entrer des macromolécules
et des particules en formant de nouvelles vésicules à même
sa membrane plasmique. L’endocytose est un processus qui
ATP
Pompe
à protons
Saccharose
Saccharose
Cotransporteur
d’H
+ et de saccharose
Diffusion d’H
<
<
<
<
H
H
H
H
H
H
H
H
m Figure 7.21 Le cotransport : un mode de transport actif
alimenté par le gradient de concentration. Une perméase spéciale,
comme ce cotransporteur d’H
1 et de saccharose, est capable d’utiliser la
diffusion d’H
1 suivant son gradient électrochimique dans la cellule pour
alimenter le transport de saccharose. Le gradient d’H
1 est maintenu par
une pompe à protons, fonctionnant grâce à l’énergie provenant de l’ATP,
qui concentre les protons à l’extérieur de la cellule. L’énergie ainsi emmagasinée pourra servir au transport actif d’une substance, dans ce cas-ci
le saccharose. Par conséquent, l’ATP fournit indirectement l’énergie
nécessaire au cotransport. (La paroi cellulaire n’est pas illustrée.)