Thermodynamique des transports membranaires

Abstract

Ce document présente des notions de base sur la structure et le rôle des membranes plasmiques dans le fonctionnement cellulaire. La cellule est une unité fondamentale, structurale et fonctionnelle des organismes vivants. Elle peut remplir toutes les fonctions de l’organisme, à savoir le métabolisme, le mouvement, la croissance, la reproduction ou encore la transmission de gènes. C’est une entité vivante qui fonctionne de manière autonome, tout en restant coordonnée avec les autres. On en distingue deux types : les cellules eucaryotes et les cellules procaryotes : La cellule est une unité vivante. Elle se nourrit en puisant dans le milieu extracellulaire les nutriments nécessaires au maintien de son activité et de sa croissance. Elle rejette dans ce même milieu les produits de dégradation inutiles ou toxiques. Par le caractère hydrophobe de sa couche lipidique, la membrane plasmique de la cellule ne permet pas le passage de molécules polaires (électrolytes) et de macromolécules. Celle-ci est cependant semi-perméable, car la cellule doit réguler ses concentrations ioniques. L’ensemble des échanges vont ainsi se faire à travers la membrane plasmique ou à l’aide de protéines transmembranaires. Il existe deux modes de transport moléculaires : le transport passif et le transport actif Des recherches réalisées depuis sur les membranes biologiques et modèles ont conduit à des modifications importantes du modèle de Singer et Nicolson. Des études fonctionnelles portant sur le trafic de protéines et de lipides ont suggéré que les lipides et protéines membranaires n’étaient pas distribués de façon aléatoire dans la membrane (Lisanti and Rodriguez-Boulan, 1990; van Meer and Simons, 1988). Elles ont conduit à l’émergence d’une nouvelle approche de la structure des membranes biologiques, les présentant comme des mélanges hétérogènes organisés en domaines dont certains exercent des fonctions biologiques importantes. Les membranes lipidiques modèles, même si elles ne rendent pas compte de la complexité des membranes cellulaires et notamment ni de l’asymétrie de répartition des lipides, ni des interactions protéines-protéines, ont concouru à la connaissance actuelle des membranes biologiques et représentent en ce sens un outil indispensable à leur étude. Enfin, ce document traite les membranes biologiques, le principe de la thermodynamique, la genèse des membranes biologiques, les aspects dynamiques du transport membranaire et enfin l’implication des membranes biologiques dans certains processus patho-physiologiques.