Résumé du chapitre

5.1 Composants et structure

Les scientifiques modernes qualifient la membrane plasmique de modèle de mosaïque fluide. La membrane plasmique est constituée d’une bicouche de phospholipides, dans laquelle les queues hydrophobes des acides gras sont en contact les unes avec les autres. La membrane est parsemée de protéines, dont certaines recouvrent la membrane. Certaines de ces protéines servent à transporter des matériaux à l’intérieur ou à l’extérieur de la cellule. Des glucides sont attachés à certaines des protéines et des lipides sur la surface de la membrane orientée vers l’extérieur, formant des complexes qui servent de motifs de reconnaissances entre les cellules. La nature fluide de la membrane est due à la température, à la configuration de la queue des acides gras (dont certains sont courbés par des doubles liaisons), à la présence de cholestérol dans la membrane et à la nature mosaïque des protéines et des combinaisons protéines-glucides, qui ne sont pas fermement fixées en place. Les membranes plasmiques entourent et définissent les frontières des cellules. Cependant elles ne sont pas statiques, elles sont dynamiques et en perpétuel mouvement.

5.2 Transport passif

Les formes de transport passif, soit la diffusion et l’osmose, déplacent des matériaux de faible poids moléculaire à travers les membranes. Les substances diffusent à partir de zones à forte concentration vers les zones à faible concentration, et ce processus se poursuit jusqu’à ce que la substance se répartisse uniformément dans un système (équilibre de part et autre de la membrane). Dans les solutions contenant plus d’une substance, chaque type de molécule diffuse selon son propre gradient de concentration, indépendamment des autres substances qui diffusent. De nombreux facteurs peuvent affecter la vitesse de diffusion, tels que le gradient de concentration, la diffusion, la taille des particules et la température du système.

Dans les systèmes vivants, la membrane plasmique assure la médiation entre les substances qui entrent dans les cellules et celles qui en sortent. Certaines substances diffusent facilement à travers la membrane, tandis que d’autres sont entravées et ne peuvent passer que grâce à des protéines spécialisées telles que les canaux et les transporteurs. La chimie des êtres vivants se produit dans des solutions aqueuses, et l’équilibre des concentrations de ces solutions est un problème permanent. Dans les systèmes vivants, la diffusion de certaines substances serait lente ou difficile sans les protéines membranaires qui facilitent le transport.

5.3 Transport actif

Le transport des ions est à la fois influencé par leur gradient de concentration et leur gradient électrique. Un ion positif, par exemple, peut diffuser dans une nouvelle zone, en suivant son gradient de concentration, mais s’il diffuse dans une zone de charge positive nette, son gradient électrique entrave sa diffusion. Lorsqu’il s’agit d’ions dans des solutions aqueuses, il faut tenir compte des combinaisons électrochimiques et du gradient de concentration, plutôt que du seul gradient de concentration. Les cellules vivantes ont besoin de certaines substances qui existent à l’intérieur de la cellule à des concentrations plus élevées que dans l’espace extracellulaire. Le déplacement des substances contre leurs gradients électrochimiques nécessite de l’énergie de la part de la cellule. Le transport actif utilise l’énergie stockée dans l’ATP pour alimenter ce transport. Le transport actif de substances de petite taille moléculaire fait appel à des protéines intégrales de la membrane cellulaire pour déplacer ces substances. Ces protéines sont analogues à des pompes. Certaines pompes, qui assurent le transport actif primaire, s’associent directement à l’ATP pour agir. Dans le cotransport (ou transport actif secondaire), l’énergie du transport primaire peut faire entrer une autre substance dans la cellule et remonter son gradient de concentration.

5.4 Transport par endocytose et exocytose

Les méthodes de transport actif nécessitent l’utilisation directe d’ATP pour alimenter le transport. Dans un processus que les scientifiques appellent l’endocytose (parfois phagocytose), une cellule peut engloutir de grosses particules, telles que des macromolécules, des parties de cellules ou des cellules entières. Lors de l’endocytose, une partie de la membrane s’invagine et s’enroule autour d’une molécule, la membrane plasmique se referme derrière le cargo, et une vésicule cytoplasmique enveloppe maintenant la molécule entièrement. La cellule décompose le contenu des vésicules, les particules étant soit utilisées comme nourriture, soit éliminées. La pinocytose est un processus similaire à plus petite échelle. La membrane plasmique s’invagine et produit une petite vésicule de liquide provenant de l’extérieur de la cellule. La pinocytose importe du liquide extracellulaire contenant des substances dont la cellule a besoin. La cellule expulse ses déchets d’une manière similaire, mais inversée. Elle pousse une vacuole membranaire vers la membrane plasmique, ce qui permet à la vacuole de fusionner avec la membrane et de s’incorporer à la structure membranaire, libérant ainsi son contenu vers l’extérieur.