Origine du potentiel electrique de membrane

acides aminées ions phosphate, sulfates… ) 108 1-420 55 000 Il. Les mouvements de molécules à travers la membrane plasmique Les constituants cellulaire sont séparés des milieu extracellulaire par une fine couche de lipides et de protéine = membrane plasmique. La membrane plasmique fait office de barrière séparant les compartiment intra et extra cellulaire.

Elle à une perméabilité sélective. OF porteuses : Elles établissent une liaison spécifique au soluté t change de conformation pour permettre le passage de la substance. Vitesse de passage : 1 03ions/sec Les canaux protéiques : Pas besoin de fixer le soluté, peut être vu comme des pores remplis d’eau qui traverse la bicouche. Vitesse de passage : 106 a 107 ion/sec A coté des protéines intégrées dans la membrane on trouve aussi des protéines périphériques, elles sont toujours sur le feuillet interne de la membrane. Quels sont les mécanismes du transport membranaire ? . La diffusion comme mécanisme de transport membranaire. a. Rappels sur la diffusion C’est le phénomène physique qui permet le déplacement es molécules dans un solvant. C’est le mode de transport le plus simple qui existe dans la nature. Energie nécessaire à la diffusion est l’énergie thermique. On l’appel également agitation thermique. La vitesse de diffusion dépend de la température et de la masse de la molécule qui diffuse. Ex : 37 oc la molécule d’eau (PM* 18g. mol-1) se déplace par diffusion dans le solvant à une vitesse moyenne de 2500km/h.

Une molécule de glucose (C6H1206) (PM=180g/mal) se déplace ? 850km/h. Mais ces vitesses ne se produisent jamais dans des condition physiologique dut a la proximité des molécules en solution. Ex : dans une solution d’eau, chaque molécule d’eau est séparée de sa voisine par une distance de nm. Il se produit plusieurs millions de collision chaque seconde en raison de la proximité des molécules en solution. Donc les vitesses citées précédemment qui concernaient les dépla ires n’existent pas en PAGF 3 OF les vitesses citées précédemment qui concernaient les déplacements linéaires n’existent pas en vrai.

Si on veut représenter le déplacement par diffusion d’une molécule dans les conditions physiologique on peut faire le schéma suivant . La diffusion conduit au déplacement aléatoire des molécules. Pas de direction préférentielle de diffusion pour une molécule donnée. Par contre si on considère un ensemble de molécules, on peut définir les notions d’amplitude et de direction de la diffusion. notion d’amplitude et de direction de la diffusion. On considère le dispositif expérimental suivant Si on s’intéresse au déplacement des molécules de glucose : déplacement de glucose de (1) vers (2).

Si on veux quantifier ce déplacement de glucose on induit la notion de Flux (z nombre de molécule de soluté diffusant travers une surface par unité de temps, unité de flux : mole/sec. cm-2. L’amplitude du flux de diffusion est en fonction de la concentration des molécules qu’ils diffusent Considérons le même récipient un moment après le début de l’expérimentation. A l’instant B on doit désor flux de diffusion FI Œ2 PAGF OF obtenue lorsque concentration de glucose dans 1 de glucose dans 10mM. Fnet de glucose O = FID2. oncentration La cinétique de ce processus de diffusion peut être représenté de la façon suivante. Flux net de diffusion est déterminé en amplitude et en direction par le gradient de concentration. Gradient de concentration : différence de concentration qui existe our une substance donnée entre deux régions voisine. Directlon de la diffusion : Le flux net de diffuslon est toujours dirigé de a région la plus concentré a la moins concentré on dit qu’il se fait fans le sens du gradient de concentration.

L’amplitude de la diffusion dépend de l’amplitude de gradient de concentration, de la température, du poids moléculaire de la molécule qui diffuse de la viscosité du solvant et de la surface offerte a la diffusion. Diffusion est un mécanisme de transport rapide et efficace pour de courte distance mais mauvais pour de longue distance. Soit l’exemple suivant Au bout de combien de tem s a t’an une concentration de glucose de 0,9g. L-1 au poi PAGF s OF concentration jusqu’à l’équilibre de diffusion obtenue quand Cie co.

Cinétique de ce processus de diffusion : voir cahier. L’amplitude du flux net de diffusion (avant que Ci=CO) dépend du gradient de concentration (CO-Ci) et d’un coefficient de perméabilité p qui dépend lui même du Ph de la molécule qui diffuse, de la température et d’un coefficient de dissolution dans la membrane de la molécule qui diffuse. Le coefficient de perméabilité P exprime la facilité avec la quel la olécule traverse la membrane. Première loi de la diffusion de Bick : Le flux net de diffusion ? travers la membrane est donnée par la relation P. (CO-CI).

P est donc une vitesse c’est la vitesse de passage de la molécule qui diffuse à travers la membrane. Les biophysiciens on trouver une relation entre P de nombreuses molécules et leurs structures moléculaire, La plupart des molécules polaires (hydrophile) et des molécules ionisées entre lentement dans les cellules, tandis que les molécules non polaires (hydrophobes) entre rapidement. En fait de très nombreuses molécules traversent la membrane lasmique des cellules par dlffuslon, mais suivant les molécules cette diffusion se déroule au niveau de la bicouche lipidique ou au niveaux de protéines membranaire.

Diffusion à travers la bicouche lipidique N’importe quel molécule est capable de traverser une bicouche lipidique avec le temps. Plus la molécule est petite et soluble dans l’huile (hydrophobe non polaire) plus elle diffuse rapidement à travers une bicouche lipidique. A l’aide de double couche lipidiques artificielles c’est ? dire membrane dire membrane plasmique sans protéines il a été établit que les petite molécule non polaire ou hydrophobe comme l’oxygène et e C02 dlffusent très vite. Les molécule polaire non chargées de petite taille comme l’eau et Purée diffusent rapidement a travers une bicouche lipidique artificielle.

Toutes les molécules polaires non chargées de grande taille comme le glucose diffusent très lentement à travers une bicouche lipidique. Les ions i. e. toutes les molécules chargées même petites diffusent très lentement ? travers une bicouche lipidique. Diffusion à travers les canaux protéiques. Par exemple pour les ions passage très rapide à travers la membrane au niveau de protéines intégrées transmembranaire ue l’on appel les canaux protéiques, et dans le cas du passage des ions les canaux ionique.

Canaux ioniques sont en général très sélectifs. On distingue des canaux potassiques, des canaux sodiques, Ils peuvent se trouver dans deux états dans la membrane : un état fermé qui ne laisse pas passer les ions et un état ouvert qui laisse passer les Ions. Le passage d’un état a l’autres est déclenché par différents stimuli : Stimulus électrique (canaux ioniques voltage dépendants), stimulus mécanique, stimulus chimique. Il n’y a pas que des canaux ioniques, Exemple des canaux hydriques ou aquaporines.

Lors d’une hémorragie, diminution du volume sanguin détection au niveau de l’oreillette gauche du cœur de la diminution de la volémie, libération d’ADH (hormone antidiurétique) par la neurohypophyse, actlon au niveau du re 7 OF volémie, libération d’ADH (hormone antidiurétique) par la neurohypophyse, action au niveau du rein et des cellules du tubule collecteur C] augmente la réabsorption de l’eau en augmentant l’expresslon d’un AQP dans la membrane de ces cellules. Diminution de la diurèse. c. Autre mécanisme de transport membranaire.

La diffusion facilitée Intervient dans le cas des grosses molécules polaires non hargées comme le glucose. Elle implique des protéines porteuses de la membrane. Toujours dans le sens du gradient de concentration. Cette diffusion facilitée est très sélective puisqu’il y a fixation du soluté sur la protéines porteuse et changement de conformation. Elle est limitée par le nombre de protéine porteuse. Permet une régulation des passages. Représentation schématique des transports par diffusion ? travers la membrane plasmique.

Gradient électrochimique en raison du fait que ces substances sont chargées et que le potentiel de membrane influence leurs déplacements. Le transport actif Point commun avec la diffusion facilitée, il utilise des protéines porteuses de la membrane. Par contre les protéines porteuses qui interviennent dans le transport actif déplacent les soluté prlncpalement des acides aminées et des ions contre leur gradient de concentration c’est a dire vers le compartiment le plus concentrer dans le cas des acides aminées.

Et contre leur gradient électrochimique dans le cas des ions. Ce transport actif nécessite une source externe d’éne ie souvent l’ hydrolyse de PAGF de l’ATP. Exemple d’un transport actif = La pompe à sodium-potassium : Le transport en vrac C’est le transport des macromolécules ou des grosses particules à travers la membrane. Cest un transport actif, il ne se fait pas dans le sens du gradient de concentration il consomme de l’énergie sous la forme d’ATP.

Ces mécanismes sont l’exocytose : fait passer les substance de l’intérieur à l’extérieur de la cellule (libération du neurotransmetteur au niveau de la jonctions neuromusculaire) et l’endocytose : fait entrer la grosse particule dans la cellule. d. Mouvement d’eau et maintient du volume cellulaire. Mise en évidence des mouvements d’eau On considère l’experience suivante : Apres un certains temps on constate que l’évolution n’est pas la même dans les trois tube. ar un examen plus détailler on observe que les globules rouge du tube 1 on éclater, ceux du tube 2 non pas changer de volume, ceux du tube 3 ont diminuer de volume : globule rouge en forme de pomme épineuse. Ce changement de volume des Globules rouges est lié à des mouvements d’eau à travers leur membrane plasmique ; mouvement d’eau dont le sens et l’intensité sont liées à la concentration en soluté du milieu exterieur.

Ces mouvements d’eau peuvent être expliquer par un phénomène physique ppeler osmose. Molarité osmolarité et diffusion de l’eau Soit à préparer un litre de solution de glucose à 100 mM = O, IM. Comme en ajoutant les lg de lucose le volume de la solution augmentent, ramené à IL -on est forcement PAGF g OF est forcement inferieur à 0,1 M. La concentration molaire ou molarité d’une solution est défini par : Ce qui nous intéresse ici c’est les concentrations en H20 des solutions.

Comment comparées les concentration en eau de solution ayant des concentrations différentes de soluté ? Avec le concept d’osmolarité : l’osmolarité d’une solution dépend u nombre réel de particules distinctes dans la solution. Ces deux solutions ont la même molarité 10mM mais l’osmolarité 2>1 car dans reau NaCl devient NA+ et Cl- En fait osmolarité = molarité X nombre de particules après ionisation. Dans les cas 1 et 2 on a donc . 1 solution de glucose à 10mM, osmolarité = molarité. solution de NaCl osmolarité 20mOsm. plus rosmolarité d’une solution est élever plus faible est la concentration en haut de cette solution. Lorsque des solutions d’osmolarité différentes sont placés de part et d’autre d’une membrane perméable à l’eau, l’eau va iffuser a travers cette membrane dans le sens de son gradient de concentration c ‘est a dire de la solution dont l’osmolarité est la plus faible vers celle dont l’osmolarité est la plus forte.

Ce déplacement de l’eau par diffusion est appeler osmose. En raison des mouvements d’eau on va voir à l’aide d’un exemple que les propriétés de perméabilité des membranes peuvent modifier les volumes des solutions. On considère l’exemple suivant Dans le premier cas la membrane laisse passée l’eau et le glucose. Le glucose passe de 2 vers 1 dans le sens de son gradient de concentratio e 1 vers 2. Equilibre de paGF