UNIPORTE: TRANSPORT À TRAVERS LES MEMBRANES, CARACTÉRISTIQUES - LA BIOLOGIE - 2025

Le terme uniport est utilisé en biologie pour décrire le transport de molécules individuelles dans une seule direction à travers une membrane cellulaire et vers le bas de son gradient de concentration (transport facilité).

Ce type de transport à travers les membranes, qui impose une barrière sélective de perméabilité, suppose le maintien d'un environnement intracellulaire plus ou moins constant, ce qui permet la mise en place de nombreuses fonctions cellulaires qui dépendent de fins équilibres moléculaires et énergétiques.

Schéma représentatif du transport Uniporte (Source: Emma Dittmar via Wikimedia Commons)

La communication entre les cellules, ainsi qu'entre les cellules et l'environnement qui les entoure, est un processus essentiel à la vie de tous les organismes et dépend, dans une large mesure, d'un groupe de protéines transmembranaires appelées «protéines de transport».

Ces protéines sont responsables du transport des substances qui, en raison de leur nature chimique, ne peuvent pas facilement traverser les membranes, telles que les ions et les molécules hydrosolubles telles que les acides aminés et le glucose.

Il est à noter que le transport de ce type de molécules depuis ou vers l'extérieur de la cellule, ou du cytosol vers la lumière d'un organite, est médié par des protéines de transport spécifiques, capables de «reconnaître» ou d'identifier le substrat qu'elles doivent transporter.

Transport à travers les membranes

Certains auteurs considèrent qu'il existe trois types de transporteurs dans les membranes cellulaires: les pompes, les protéines de canal et les protéines de transport.

- Pompes

Les pompes sont des protéines qui transportent de petites molécules contre leurs gradients de concentration ou leur potentiel électrique, et utilisent la force énergétique provenant de l'hydrolyse de l'ATP (ce sont des ATPases). Ces protéines effectuent ce qu'on appelle le «transport actif», car elles nécessitent de l'énergie.

- Protéines de canal

Les protéines de canal facilitent le transport des différents ions et de l'eau au profit de leur gradient de concentration ou de leur potentiel électrique. Ils sont constitués de "canaux" formés par des protéines qui traversent la membrane dans toute son épaisseur, à travers lesquels les molécules se déplacent à grande vitesse.

Il existe des protéines de canal qui sont ouvertes en permanence, tandis que d'autres peuvent être fermées, s'ouvrant à des stimuli spéciaux.

- Protéines de transport

Les protéines porteuses sont une classe de protéines qui facilite le mouvement de nombreux ions et molécules à travers les membranes biologiques.

Ces protéines interagissent directement avec les substrats qu'elles transportent et cette interaction génère des changements conformationnels dans leur structure, de sorte que le transport est délicatement sélectif et plus lent que les deux autres types décrits.

Types de protéines porteuses

Dans la littérature scientifique, il est courant de trouver des textes faisant référence à trois types de protéines transporteurs: les symporteurs, les anti-porteurs et les uni-porteurs.

Le symport et l'antisport ont à voir avec le mouvement simultané de deux molécules. Cela couple le mouvement de l'un d'eux contre son gradient de concentration ou potentiel électrique avec le mouvement de l'autre (ou plus) en faveur de son gradient (généralement des ions).

Plus précisément, symport collabore avec le transport de deux molécules dans le même sens, tandis que l'antisport implique le mouvement d'une molécule dans un sens et un autre dans le sens opposé.

L'uniport est la classe la plus simple de transport membranaire, car il consiste en le transport d'une seule molécule à la fois et en faveur de son gradient de concentration, on peut donc dire qu'il facilite en quelque sorte la diffusion simple.

Les protéines unicarrières sont, par exemple, celles telles que celles qui transfèrent les sucres, les acides aminés et les nucléotides de l'extérieur vers l'intérieur des cellules animales.

Certaines bactéries, plantes et eucaryotes inférieurs possèdent des représentants d'une superfamille de protéines porteuses, dont les membres catalysent à la fois unport, un symport et un antport. Cette superfamille est connue sous le nom de «superfamille des principaux facilitateurs».

caractéristiques

Les protéines unicarrier accélèrent le mouvement des molécules d'un côté de la membrane plasmique à l'autre.

Ce mouvement est énergétiquement favorable, puisque les molécules sont transportées au profit de leur gradient de concentration, c'est-à-dire de là où il y a «plus» vers là où il y a «moins». Pour cette raison, uniport est souvent considéré comme un type de diffusion facilitée ou de transport facilité.

Certaines caractéristiques spécifiques distinguent ce type de transport:

- La vitesse de passage d'une molécule d'un côté à l'autre, au profit de son gradient à travers une protéine unicarrier, est supérieure à celle qui se produirait par simple diffusion.

- Comme pour tous les transports catalysés par des transporteurs (y compris symport et antport), uniport est spécifique, puisque chaque protéine reconnaît une molécule particulière.

- Contrairement à la diffusion simple, uniport se produit dans des sites membranaires spéciaux (où se trouvent les protéines de transport) et, comme le nombre de protéines est limité, il a une vitesse maximale, définie par le nombre de transporteurs et la concentration du substrat transporté.

Les types

Les protéines unicarrieres, selon Woelfersberger (1994), peuvent être classées en tant que canaux et en tant que transporteurs ou "porteurs".

Chaînes

Comme on peut le comprendre d'après la déclaration précédente, les protéines de canal relèvent de la classification des protéines de transport unicarrier. Ces types de protéines sont essentiellement des pores hydrophiles (liés à l'eau) qui traversent la membrane et à travers lesquels l'eau et d'autres solutés peuvent se déplacer par diffusion, car cela se produit en faveur de leur gradient de concentration.

L'intérieur ou la lumière de chaque canal protéique est organisé dans la membrane de manière à être accessible de chaque côté de la membrane en même temps.

Convoyeurs ou

Les transporteurs ou porteurs sont également des protéines transmembranaires qui forment une sorte de conduit à travers toute l'épaisseur des membranes cellulaires. Cependant, bien qu'ils aient des sites de liaison au substrat des deux côtés de la membrane, ils ne sont pas exposés simultanément.

Pour cette raison, les transporteurs peuvent faciliter le mouvement dans les deux sens et également le contre-transport, contrairement aux protéines de canal.

Exemples

Parmi les exemples les plus représentatifs de l'uniport est le cas du transport du glucose à travers la membrane plasmique des cellules de mammifères. Ce transport est catalysé par un groupe de protéines appelé GLUT (pour l'acronyme en anglais de Glucose Transporters).

Structure cristalline de GLUT1, un transporteur de glucose des membranes cellulaires animales de mammifères (Source: A2-33 via Wikimedia Commons)

Ce sont des protéines transmembranaires composées d'une chaîne peptidique qui traverse la membrane plasmique au moins 12 fois et qui possède des sites de liaison pour le glucose à la fois à l'extérieur et à l'intérieur.

Ce type de protéine a deux conformations, l'une lorsqu'elle n'est pas liée au glucose et l'autre lorsqu'elle y est liée. Les changements conformationnels de ces protéines sont réversibles et aléatoires et dépendent de la liaison du glucose.

De plus, ils catalysent le transport dans les deux sens, en fonction de la concentration de glucose sur l'un ou l'autre côté de la membrane.

Références

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