PROTÉINES DE TRANSPORT MEMBRANAIRE: FONCTIONS ET TYPES - LA BIOLOGIE - 2025

Les transporteurs membranaires sont des protéines membranaires intégrales spécialisées dans la réalisation du transport spécifique d'ions et de petites molécules solubles de part et d'autre des membranes cellulaires.

Étant donné que ces molécules ne peuvent pas traverser à elles seules le cœur hydrophobe des bicouches lipidiques, ces protéines permettent à la cellule de: maintenir des environnements différentiellement définis, ingérer des nutriments, excréter les déchets du métabolisme et réguler les concentrations d'ions et de molécules.

Protéine de transporteur membranaire. Par Emma Dittmar - Travail personnel, CC BY-SA 4.0, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php? Curid = 64036780

Les protéines de transport ont été classées en deux grands groupes: les canaux et les transporteurs. Les transporteurs se lient spécifiquement à la molécule à transporter et subissent des changements conformationnels pour pouvoir les mobiliser. À leur tour, les canaux ne lient pas les molécules, mais forment plutôt un tunnel à partir duquel ils se déplacent librement, simplement exclus par leur rayon moléculaire.

En plus de cette classification, il en existe d'autres qui prennent en compte la quantité de molécules à transporter, la direction dans laquelle elles sont transportées, la dépendance ou non à l'énergie et la source d'énergie utilisée.

Transport à travers la membrane cellulaire

La synthèse d'une membrane a été le dernier événement évolutif qui a donné naissance à des cellules.

Absolument toutes les membranes cellulaires constituent des barrières qui s'opposent au libre passage des ions et des molécules dans et hors des cellules. Cependant, ils doivent permettre l'entrée de ceux qui sont vitaux pour leur fonctionnement ainsi que la sortie des déchets.

Par conséquent, le trafic de molécules dans les deux sens est effectué de manière sélective. En d'autres termes, la cellule décide qui la laisser entrer ou sortir et à quelle heure.

Pour y parvenir, il utilise l'existence de protéines transmembranaires spécialisées qui fonctionnent comme des canaux ou des passerelles, appelées transporteurs membranaires.

Environ 20% des gènes d'une cellule codent pour ces protéines de transport membranaire. Cela nous donne une idée de la pertinence du transport pour la fonction cellulaire.

En ce sens, l'étude de ces protéines est d'une grande importance à la fois pour l'identification de cibles chimiothérapeutiques, ainsi que pour les moyens de transport possibles des médicaments dans les cellules cibles.

Fonctions des transporteurs membranaires

Les transporteurs cellulaires sont responsables du transfert de solutés de nature organique et inorganique à travers les membranes cellulaires.

Ce transfert est réalisé spécifiquement uniquement aux moments où la cellule en a besoin pour:

- Maintenir les gradients électrochimiques cellulaires, essentiels à la performance des fonctions vitales telles que la production d'énergie demandée par la cellule et la réponse aux stimuli dans les membranes excitables.

- Prélever les macro et micronutriments du milieu nécessaire pour fournir à la cellule les monomères qui constitueront les squelettes de ses macromolécules constitutives (acides nucléiques, protéines, glucides et lipides).

- Répondre aux stimuli et donc participer aux processus de signalisation cellulaire.

Types de protéines de transport membranaire

Les transporteurs membranaires ont été classés selon le type de transport qu'ils effectuent en deux grandes catégories: les canaux et les transporteurs.

Types de protéines de transport membranaire. Par LadyofHats (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], de Wikimedia Commons.

Protéines de canal

Les protéines des canaux assurent le transport passif des molécules d'eau, ainsi que de divers types spécifiques d'ions. Ce type de transport ne nécessite pas d'énergie pour être réalisé et il se produit spontanément au profit du gradient de concentration de la molécule à transporter.

Le nom de canaux est dû au fait que la structure que ces protéines acquièrent ressemble à un tunnel, à travers lequel se produit le passage simultané de nombreuses molécules, qui sont sélectionnées en fonction de leur rayon moléculaire. C'est pour cette raison que ces transporteurs peuvent être considérés comme un tamis moléculaire.

Parmi les fonctions associées à ces transporteurs figurent la création, le maintien et la perturbation de gradients électrochimiques à travers les membranes cellulaires.

Cependant, de nombreux autres canaux alternent entre des états ouverts et fermés en réponse à l'arrivée ou à la suppression de certains stimuli.

Ces stimuli peuvent être de nature électrique dans les canaux dépendants de la tension, chimiques dans les canaux dépendants du ligand, ou physiques dans les canaux qui répondent à des changements mécaniques tels que le stress ou la déformation.

Convoyeurs

Les protéines de transport sont également appelées transporteurs ou perméases. Ils utilisent des gradients électrochimiques pour effectuer le transport vers l'un ou l'autre côté de la membrane.

Ce type de protéines de transport peut assurer la médiation de deux types de transport. Le transport passif facilité d'une molécule dans une seule direction et vers le bas d'un gradient de concentration ou le co-transport de deux molécules différentes.

A son tour, le co-transport dans le même sens est effectué par des symporteurs et dans des sens opposés par des anticarriers.

En revanche, contrairement aux canaux, qui permettent le passage simultané de nombreuses molécules à travers eux, les transporteurs ne permettent que le passage limité et spécifique d'un certain nombre de molécules. Pour garantir cela, ils disposent de sites de liaison spécifiques.

Dans ce cas, une fois que la molécule est liée au transporteur, ce dernier subit un changement conformationnel qui expose le site de liaison de l'autre côté de la membrane, favorisant ainsi le transport.

Cette dépendance à un changement structurel des protéines porteuses ralentit la vitesse à laquelle les molécules sont transportées.

Types de convoyeurs

En fonction de la dépendance ou non à l'énergie pour effectuer le transport, les protéines transporteurs peuvent être classées en: transporteurs passifs facilitateurs et transporteurs actifs.

- Convoyeurs de facilitation passifs

Les transporteurs facilitateurs passifs ne nécessitent pas d'alimentation en énergie et effectuent le transport de molécules d'une zone de forte concentration vers une de faible concentration.

- Transporteurs de facilitation actifs

En revanche, les transporteurs actifs nécessitent un apport d'énergie pour déplacer les substances contre leur gradient de concentration. Ce mécanisme répond à un processus de transport actif.

Convoyeurs primaires (pompes)

Les pompes assurent le transport des ions et des molécules vers les milieux intracellulaire et extracellulaire, en utilisant un mécanisme de transport actif primaire.

Autrement dit, ils utilisent l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour faire du «mouvement ascendant des ions et des molécules» un processus énergétiquement favorable.

Une des fonctions associées à ce type de transporteur est la génération du milieu acide interne caractéristique des lysosomes des cellules animales, des vacuoles des cellules végétales et de la lumière de l'estomac.

Transporteurs actifs secondaires

Ces transporteurs profitent de l'énergie libérée lors du co-transport d'un ion au profit de son gradient électrochimique pour pouvoir transporter une autre molécule contre son gradient de concentration. En d'autres termes, ils effectuent le transport actif secondaire des molécules.

Références

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