TD 3 UE1F BIOCEL

R : Plus une molécule est hydrophobe, lipophile et petite, plus elle diffuse rapidement.

R : Leur coefficient de diffusion leur permet d’entrer par simple diffusion dans la bicouche lipidique.

R : Les hormones stéroïdes, petites et hydrophobes, se solubilisent dans la composante lipidique et traversent la membrane. Elles trouvent leurs récepteurs dans le cytoplasme, contrairement à la plupart des hormones dont les récepteurs sont en surface. Cette diffusion est appelée diffusion physiologique.

Pour les molécules polaires, hydrophiles, non chargées, seules les petites diffusent à une vitesse significative.
Pour les molécules polaires chargées, la bicouche est imperméable malgré leur petite taille : leur passage nécessite la composante protéique de la membrane.

R : Parce qu’elle ne concerne que les molécules capables de se dissoudre dans la bicouche lipidique.

R : Les mécanismes de diffusion sont régis par les lois physiques de la diffusion, au niveau des membranes plasmique, mitochondriale et vésiculaire notamment.

R : Toute molécule dans un fluide, liquide ou gaz, se déplace sous l’effet de l’énergie thermique lorsque la température est supérieure au zéro absolu. Elle diffuse de la région la plus concentrée vers la moins concentrée, son déplacement dépendant du gradient de concentration.

• La diffusion nette correspond à la différence entre deux mouvements opposés.
• L’état stable est caractérisé par l’équilibre des déplacements

R : Le flux à travers une bicouche lipidique est directement proportionnel au gradient de concentration.

R : Parce que le mouvement est dicté par la loi de la diffusion et est donc subi par la cellule.

R : Seule la différence de concentration : la molécule se déplace du compartiment le plus concentré vers le moins concentré, pour aboutir à un équilibre des concentrations de part et d’autre de la membrane.

R : Le gradient de concentration et le gradient électrique. Leur association constitue le gradient électrochimique.

• Des charges négatives internes ont un effet attractif et facilitent l’entrée des cations.
• Des charges positives internes ont un effet répulsif et limitent leur entrée ; dans ce cas, les anions sont favorisés à l’entrée.

R : Le différentiel négatif du côté intracellulaire favorise l’entrée des cations.

R : Le gradient électrochimique résultant est fort.

son coefficient de perméabilité ou de diffusion ; le gradient de concentration ; le gradient électrique si la molécule est chargée ; le gradient de pression.

C’est le déplacement d’une molécule dans le sens dicté par les gradients.

R : Le passage se fait par solubilisation dans la composante lipidique, sans aide particulière. Physiologiquement, elle concerne les gaz et molécules lipophiles ; elle est très lente pour les petites molécules polaires

• Diffusion simple : transport passif dans le sens du gradient.
• Transport facilité : la cellule facilite le transport dans le sens du gradient.
• Transport actif : déplacement contre le gradient, organisé par la cellule et nécessairement couplé à une source d’énergie.

R : La composante protéique membranaire prend en charge les molécules. Des systèmes de transport spécialisés accélèrent considérablement les échanges : ce sont des transports facilités, dont la facilitation est cinétique.

R : Ils organisent des transports contraires aux lois dictées par la physique, sont coûteux en énergie et sont systématiquement couplés à un apport d’énergie capté ou produit par la cellule.

R : Elles permettent aux cellules de puiser des molécules dans le milieu environnant et éventuellement de les stocker dans des compartiments internes. Ces propriétés dépendent directement de la nature des protéines membranaires.

transport grâce à la semi-perméabilité et à la sélectivité ; compartimentation de certaines molécules dans les organites ; imports sélectifs contre les gradients de molécules indispensables au métabolisme ; maintien intracellulaire de métabolites intermédiaires ; export des déchets ; contrôle des concentrations de divers ions impliqués dans les processus physiologiques.

R : Ces composés indispensables et complexes ne doivent pas diffuser librement et doivent rester concentrés dans le cytoplasme. Des systèmes de transport peuvent les recapturer contre des gradients favorables à leur sortie.

R : La compartimentation cellulaire s’accompagne d’une compartimentation moléculaire, assurant la spécialisation des organites, avec de nombreux contrôles des entrées et sorties au niveau de leurs membranes.

R : Elle repose sur la composante protéique des membranes. De grosses protéines polytopiques, parfois constituées de plusieurs sous-unités, aménagent des systèmes de passage pouvant être plus ou moins sélectifs, permanents ou transitoires.

• des canaux et pores, créant des ouvertures dans la membrane ;
• des jonctions communicantes entre cellules voisines ;
• des perméases, qui interagissent avec la molécule et changent de conformation pour la transporter

R : Ils peuvent être sélectifs ou non, avoir un diamètre constant ou variable, et leur ouverture peut être contrôlée.

R : Elles caractérisent des régions membranaires adjacentes de deux cellules voisines et permettent des circulations rapides de signaux et d’ions.

R : Elles possèdent des sites d’interaction avec la molécule à transporter et la font basculer d’un côté à l’autre de la membrane grâce à une transition de conformation.

R : Ils peuvent transporter une ou plusieurs molécules, semblables ou différentes, simultanément, dans le même sens ou en sens inverse, notamment lors d’échanges.

Le complexe transmembranaire est un hétérotrimère associant : une sous-unité β1 ; une sous-unité β2 ; une sous-unité α centrale.
La sous-unité α possède 4 blocs de 6 segments transmembranaires, organisant un canal central.

R : Il participe à la propagation d’un potentiel d’action le long des axones des cellules nerveuses. Ses domaines émergents, 3 extracellulaires et 4 intracellulaires, constituent des sites de régulation impliqués dans trois configurations : fermé stimulable, ouvert, fermé non stimulable. Ils sont aussi la cible d’interactions avec différentes toxines, alcaloïdes et anesthésiques.

R : Une porine est un canal de très grand diamètre reposant sur une organisation macromoléculaire de protéines transmembranaires traversant la bicouche par des feuillets β. L’exemple est une porine de la membrane externe d’une bactérie.

R : Sa conformation forme un orifice rempli d’eau dans la membrane. La paroi du canal est constituée de 16 feuillets β, qui isolent le milieu aqueux de la composante lipidique de la membrane.

R : Elle est organisée en deux parties, comprenant chacune 6 segments transmembranaires en hélice α. Le sucre se loge dans une poche au centre de la protéine.

R : Elle fonctionne en symport, avec une entrée simultanée du sucre et des protons.

R : Le transporteur bascule l’accès à la poche de fixation du lactose d’une face à l’autre de la membrane. Cette perméase appartient à une superfamille de facilitateurs.

R : Elle facilite l’importation du lactose rencontré dans leur milieu. Le lactose constitue une source de sucre pouvant profiter au catabolisme des bactéries.

R : L’import devient contraire au gradient du lactose. Le transporteur utilise alors le cotransport des protons, qui bénéficient d’un fort gradient et entrent facilement en générant une force « proto-motrice ». Le transport du lactose devient alors un transport actif.

R : Ils possèdent une poche de transport spécialisée, constituée par le rapprochement de plusieurs motifs peptidiques. Elle assure la spécificité de reconnaissance de la molécule et est exposée alternativement sur une face puis l’autre grâce à un changement de conformation des domaines transmembranaires.

R : L’interaction avec la ou les molécules à transporter contribue au changement de conformation du transporteur et au basculement de la poche d’une face à l’autre. Le cours illustre ce mécanisme avec le symport Na⁺/galactose de Vibrio parahaemolyticus.

R : La bactériorhodopsine est une protéine membranaire de l’archée halophile Halobacterium salinarum, vivant dans des milieux à forte teneur en sels. Elle est responsable de la couleur pourpre des bactéries et donne ainsi à certains marais salants une couleur caractéristique. Elle possède 7 hélices alpha transmembranaires et interagit avec le rétinal.

R : Le rétinal est un chromophore photosensible. Sa photo-isomérisation, consécutive à une excitation par la lumière, permet au transporteur de pomper des protons hors de la cellule, dans un sens inverse de celui dicté par le gradient électrochimique.

R : Le transport peut se faire : par diffusion simple à travers la bicouche lipidique ; par transport passif facilité via un canal ou un transporteur ; par transport actif, nécessitant de l’énergie.

R : Certaines molécules ont un faible coefficient de perméabilité dans une simple bicouche lipidique en raison de leur caractère polaire, de leur charge nette ou de leur taille importante. Des protéines membranaires assurent donc leur prise en charge et le contrôle de leur transport.

R : Le transport facilité s’effectue dans le sens dicté par le gradient électrochimique. Le transport actif permet au contraire le transport contre le gradient.

R : Oui. Pour une même molécule, différents systèmes de transport peuvent être rencontrés selon le type cellulaire ou même coexister dans une même cellule. Une même molécule peut ainsi être importée au niveau d’un domaine membranaire et exportée au niveau d’un autre domaine de la même cellule.

R : Elles se font toujours dans le sens du gradient, du compartiment le plus concentré vers le moins concentré. Leur cinétique est accrue par rapport à la diffusion passive à travers une simple bicouche lipidique. À chaque molécule correspond quasiment un type de transport spécifique.

R : Elle peut emprunter des canaux membranaires ou des perméases, aussi appelées transporteurs/facilitateurs.

R : La bicouche lipidique est perméable à l’eau, qui la traverse par diffusion passive. Ce transport peut également être facilité par des canaux aqueux : les aquaporines.

R : Notamment dans les hématies, les cellules des tubules rénaux proximaux et les cellules des glandes lacrymales

R : Les aquaporines appartiennent à une famille de protéines membranaires. Ce sont des canaux spécifiquement hydriques qui n’autorisent aucun autre passage, notamment celui des ions. Elles sont organisées en homotétramères indépendants, chaque monomère pouvant transporter individuellement des molécules d’H₂O.

R : Les hélices transmembranaires sont reliées par des boucles créant un rétrécissement central du canal. Les molécules d’eau interagissent successivement avec des radicaux d’asparagine et se déplacent dans le canal comme dans un sablier. Certaines aquaporines sont contrôlées par des hormones, comme la vasopressine, et inhibées par des toxiques, comme le mercure.

R : Les aquaporines permettent des échanges extrêmement rapides pouvant être bidirectionnels. Le transport de l’eau par osmose suit la loi générale de la diffusion.

R : Il correspond à une situation où autant de molécules d’eau sortent du globule rouge que de molécules d’eau y entrent. Il est associé à des concentrations de solutés équivalentes entre le cytoplasme et le plasma sanguin. Ces milieux sont dits isotoniques. Une solution de NaCl à 0,9 % est isotonique.

R : Elle est perméable à l’eau mais très peu aux solutés.

R : L’eau se déplace du compartiment le plus dilué vers le compartiment le plus concentré en solutés afin de tendre vers l’équilibre.

R : L’eau sort de la cellule vers le milieu extérieur très concentré en sel. Le globule rouge perd de l’eau et prend un aspect crénelé et « ratatiné » : il est dit plasmolysé.

R : L’eau entre dans le globule rouge et le fait gonfler. Une entrée massive d’eau peut aboutir à son éclatement et à sa lyse.

R : Une solution sans substance dissoute a une concentration en eau de 100 %. Une solution contenant 10 % de substance dissoute a une concentration en eau de 90 %.

R : Des mouvements d’eau apparaissent à travers la membrane. Le transport de l’eau libre est passif et suit son gradient pour aboutir à un équilibre hydrique entre les deux compartiments.

R : Une solution fortement concentrée en eau et donc faiblement concentrée en solutés est hypotonique. Une solution fortement concentrée en solutés et donc faiblement concentrée en eau est hypertonique.

R : La tonicité mesure l’effet exercé par une solution sur le volume cellulaire et est liée aux concentrations des substances dissoutes auxquelles la membrane est imperméable. Une solution est isotonique lorsque sa concentration en substances non diffusibles est égale à celle du cytoplasme : les échanges d’eau sont alors équilibrés sans effet sur le volume de la cellule.

R : Une solution hypotonique, faiblement concentrée en solutés, provoque un mouvement d’eau vers le globule rouge. Celui-ci gonfle et devient turgescent ; dans une solution très hypotonique, le gonflement peut aller jusqu’à l’éclatement.

R : L’eau pure pénètre par osmose dans le compartiment contenant le soluté.

R : L’augmentation de volume due à l’osmose crée une différence de pression hydrostatique entre les compartiments. Cette pression tend à repousser le liquide en sens inverse de l’osmose. Le mouvement net d’eau continue jusqu’à ce que la pression hydrostatique contrebalance l’osmose. La valeur de cette « contre-pression » pour laquelle l’osmose cesse est la pression osmotique.

R : La forte pression osmotique provoque une sortie d’eau. La cellule animale se plasmolyse et sa membrane prend un aspect crénelé. La cellule végétale, grâce à sa paroi, ne change pas de forme, mais ses vacuoles se vident et son cytoplasme se rétracte.

R : La turgescence est la pression interne induite par l’entrée d’eau consécutive à la présence de substances non diffusibles dans le milieu intracellulaire et à leur absence ou leur faible concentration dans le milieu extracellulaire. La cellule animale peut finir par exploser, tandis que la cellule végétale reste contenue dans les limites de sa paroi.

R : La perméase est une protéine transmembranaire possédant un ou plusieurs sites de fixation pour les molécules à véhiculer. Elle expose alternativement son site de liaison sur l’une puis l’autre face de la membrane grâce à un changement de conformation permettant le transfert.

R : GLUT1 possède 12 hélices alpha transmembranaires avec des segments spécialisés dans la formation de sites d’interaction avec le glucose. Les poches peptidiques permettent de discriminer les deux isoformes D et L du glucose. L’exposition des sites d’interaction se fait alternativement et s’accompagne d’une transition entre deux conformations.

R : Parce qu’elle ne transporte qu’un type de molécule à la fois.

R : La concentration en glucose est plus élevée dans le milieu extérieur que dans le cytosol. La concentration intracellulaire en glucose reste très faible car le glucose subit la glycolyse avec une première étape de transformation en glucose-6-phosphate, que la perméase est capable de discriminer du glucose. Le gradient reste donc dans le sens d’une entrée du glucose.

R : En diffusion simple, la vitesse du transport en fonction de la concentration extracellulaire du soluté donne une droite. En présence d’une perméase, la vitesse est plus élevée que celle prédite par la loi de Fick, mais le processus est saturable et n’est pas proportionnel au gradient de concentration.

R : La quantité transportée dans un temps donné est limitée par le nombre de perméases dans la membrane, le nombre de sites accepteurs et l’affinité de la molécule pour son site de fixation. Lorsque tous les sites accepteurs sont occupés, le transporteur est saturé et le débit du transport est maximal : c’est la Vmax ou Tmax.

R : La quantité de perméases en surface est modulable et l’expression d’un transporteur peut être soumise à des régulations dépendant de voies de signalisation et de transduction de signaux reçus en surface. L’insuline fait partie des signaux contrôlant le nombre de perméases au glucose présentes à la surface cellulaire.

R : Ils sont très divers. Dans un même type cellulaire peuvent coexister des perméases plus ou moins spécifiques, des transports facilités simples ou multiples, des transports actifs, des symports ou des antiports. Les spécificités de reconnaissance et de discrimination des différents acides aminés varient selon le transporteur.

R : Ils permettent la diffusion extrêmement rapide d’ions comme Na⁺, K⁺, Ca²⁺ et Cl⁻ dans le sens de leur gradient électrochimique. Ils forment des pores membranaires sélectifs pouvant être ouverts ou fermés.

R : La sélectivité et la discrimination entre les ions reposent sur une spécificité d’interaction au niveau du rétrécissement central du canal. Les transitions de perméabilité sont de l’ordre de la milliseconde.

R : Le voltage, l’interaction avec un ligand extracellulaire, l’interaction avec un ligand intracellulaire ou les mouvements mécaniques exercés sur la structure tridimensionnelle du complexe membranaire.

R : Leur conformation est sensible aux variations de répartition des charges électriques de part et d’autre de la membrane. Fermés pour une valeur de potentiel membranaire considérée comme valeur de repos, ils s’ouvrent en réponse à une dépolarisation ou une hyperpolarisation.

R : Elle entraîne une transition de perméabilité membranaire à l’origine de variations rapides et transitoires du potentiel. Dans l’exemple du canal sodium voltage-dépendant, l’ouverture est rapide tandis que la fermeture et l’inactivation sont plus lentes.

R : Le ligand extracellulaire peut être un neurotransmetteur, un ion ou un nucléotide. Sa fixation provoque un changement conformationnel du canal et déclenche son ouverture.

R : Des canaux sodium peuvent avoir pour ligand un neurotransmetteur tel que l’acétylcholine ou la sérotonine. Ils assurent la transmission d’un signal entre deux cellules nerveuses au niveau de leurs jonctions synaptiques. Le récepteur nicotinique ionotrope de l’acétylcholine est notamment présent au niveau de la jonction neuromusculaire.

R : Certains canaux sont contrôlés de l’intérieur par la fixation d’un ligand intracellulaire. Celui-ci est souvent un intermédiaire ou un second messager d’une voie de signalisation cellulaire, comme l’AMPc, IP3, DAG ou Ca²⁺. Le changement de conformation peut également être consécutif au contact direct d’une protéine, par exemple une sous-unité activée d’une protéine G.

R : Ils changent de forme en réponse à des déformations dues à des mouvements de la membrane provoqués par des actions extérieures ou par des mouvements imprimés par la dynamique du cytosquelette.

R : Il permet la conversion des vibrations acoustiques en signaux électriques destinés aux neurones, qui informent le cerveau de la nature des sons perçus.

R : Le pavillon externe et le conduit auditif dirigent les ondes sonores vers le tympan. En vibrant, celui-ci actionne les trois osselets de l’oreille moyenne : le marteau, l’enclume et l’étrier. À l’arrière se trouve la cochlée, tube conique d’environ 3 cm enroulé comme un escargot.

R : En frappant sur la fenêtre ovale, l’étrier permet à l’onde de se propager dans le tube cochléaire en produisant une pression sur le liquide contenu dans la cochlée. L’onde provoque alors une déformation de la membrane basilaire. L’organe de Corti situé sur cette membrane enregistre le message sonore grâce à un épithélium de cellules ciliées dont les stéréocils participent à la transduction du signal.

R : Le son fait vibrer le tympan, qui transmet une oscillation à l’étrier. Celui-ci produit une onde de même fréquence dans la cochlée. Cette onde se propage dans l’endolymphe et atteint une région précise de la membrane basilaire correspondant à cette fréquence, où les cellules ciliées subissent une déformation maximale.

R : L’entrée du tube est spécialisée dans les hautes fréquences et son extrémité dans les basses fréquences. L’information transmise au SNC indique le siège de la stimulation et permet au cerveau d’interpréter le son caractérisé par sa fréquence.

R : Elles appartiennent à l’organe de Corti situé au centre de la cochlée. Leur membrane apicale porte des stéréocils rangés par taille croissante. Les stéréocils baignent dans l’endolymphe et leur extrémité est maintenue enchâssée dans une structure rigide et fixe : la membrane tectoriale.

R : Elles sont en contact avec des fibres nerveuses dont les axones se rassemblent pour former le nerf auditif.