Physiologie membranaire et transports

La membrane plasmique est une bicouche de phospholipides qui sépare le milieu intracellulaire du milieu extracellulaire. Les phospholipides sont amphiphiles : leurs têtes hydrophiles regardent l’eau, leurs queues hydrophobes fuient l’eau et forment le cœur de la bicouche. Des protéines, du cholestérol et des glucides y sont insérés selon le modèle de la mosaïque fluide. Cette organisation rend la membrane déformable mais aussi sélectivement perméable. Elle contrôle les échanges, la reconnaissance cellulaire et la transmission de signaux.

Une particule tend à se déplacer du compartiment où sa concentration est élevée vers le compartiment où elle est faible : c’est la diffusion selon le gradient. Pour l’eau, ce mouvement à travers une membrane semi-perméable s’appelle l’osmose et dépend du nombre de particules osmotiquement actives. Les petites molécules apolaires comme O2 et CO2 diffusent simplement, tandis que l’eau utilise souvent des aquaporines et les ions des canaux. La diffusion facilitée par protéine est passive : elle ne consomme pas d’ATP et s’arrête quand le gradient s’annule. Le potentiel électrochimique combine le gradient de concentration et le gradient électrique, surtout pour les ions.

Le transport actif déplace une substance contre son gradient et consomme de l’énergie, souvent sous forme d’ATP. La pompe Na+/K+ ATPase expulse 3 Na+ et fait entrer 2 K+ par cycle, ce qui participe au potentiel de repos et au contrôle du volume cellulaire. Le transport actif secondaire utilise le gradient de Na+ créé par cette pompe pour faire entrer du glucose ou des acides aminés. Les transports vésiculaires, endocytose et exocytose, déplacent des macromolécules dans des vésicules membranaires. Ces mécanismes sont essentiels à l’absorption intestinale, à la réabsorption rénale et à la signalisation nerveuse.

Dans l’entérocyte, le glucose entre depuis la lumière intestinale avec le Na+ grâce à SGLT1, puis sort vers le sang par GLUT2. Ce couplage explique pourquoi une boisson riche en glucose et en sel peut accélérer l’absorption d’eau dans le traitement de la déshydratation. Dans le rein, la réabsorption de Na+, d’eau et de glucose dépend de transports membranaires précis et régulés. Au niveau nerveux, les canaux ioniques créent et modifient le potentiel membranaire, support de l’influx nerveux. Une défaillance de ces transports peut provoquer œdèmes, déshydratation ou maladies de surcharge.