Les échanges directs de solutés au travers des membranes

Comprendre les échanges directs de solutés au travers des membranes nécessite une distinction claire entre les différentes molécules qui sont impliquées. Certaines molécules peuvent traverser les membranes sans difficulté car elles sont solubles dans les bicouches lipidiques. On peut citer l'exemple de l'oxygène et du gaz carbonique qui sont échangés de part et d'autre de la membrane cellulaire sans effort.

Différentes propriétés des molécules

Cependant, il y a d'autres molécules, telles que le sodium et le chlore, qui sont incapables de traverser les membranes car celles-ci sont imperméables aux ions. D'autres molécules, comme le glucose et l'eau, ont une affinité variable pour les bicouches lipidiques. Pour les molécules qui diffusent directement, il n'y a pas de problème et les échanges peuvent se faire facilement des deux côtés de la membrane.

Deux types d'échanges au travers des membranes

Il existe deux types d'échanges au travers des membranes. Le premier se fait selon un gradient de concentration, c'est-à-dire du compartiment le plus concentré vers le compartiment moins concentré. Ce type d'échange ne nécessite pas d'énergie de la cellule. En revanche, les échanges contre un gradient de concentration demandent à la cellule de dépenser de l'énergie pour transporter les molécules d'un compartiment moins concentré vers un compartiment plus concentré.

Transport passif contre transport actif

Le transport selon un gradient de concentration, appelé transport passif, peut se faire de manière spontanée par le biais de canaux ou de transporteurs. En revanche, le transport actif contre un gradient de concentration nécessite de l'énergie provenant de l'hydrolyse de l'ATP ou du couplage avec un transport passif pour faire remonter les molécules contre leur gradient.

Les transporteurs et leur spécificité

Les transporteurs sont de différentes natures, certains consommant de l'ATP et d'autres fonctionnant par couplage. Ils sont des protéines transmembranaires spécifiques qui facilitent le passage de certaines molécules à travers la membrane. Ces transporteurs sont régulés et leur activation permet le passage sélectif de molécules d'un côté à l'autre de la membrane.

Les échanges d'ions et le potentiel d'action

Les échanges d'ions, tels que le sodium, le potassium et le chlore, maintiennent des concentrations différentes de part et d'autre de la membrane plasmique. Ces échanges sont à l'origine du potentiel d'action de la membrane, essentiel pour la transmission de l'influx nerveux dans les cellules polarisées.

Les transports particuliers

Au sein des cellules, il existe des transports particuliers vers l'intérieur du noyau ou de la mitochondrie. Le transport vers le noyau se fait à travers des pores nucléaires, tandis que le transport vers la mitochondrie implique un mécanisme complexe de passage de protéines à travers les bicouches lipidiques successives de l'organite.