Qu'est-ce que le transport actif?
Le transport actif est le pompage de solutés à travers une membrane biologique, en fonction de leur concentration ou de leur gradient électrochimique. La capacité des cellules à maintenir de petits solutés dans le cytoplasme à des concentrations supérieures à celles du liquide environnant est un facteur essentiel de la survie cellulaire. De nombreuses cellules animales, par exemple, maintiennent des concentrations de sodium et de potassium significativement différentes de celles de leur environnement. Le transport actif permet aux cellules non seulement de maintenir des niveaux viables de solutés, mais également de pomper des ions à travers un gradient électrochimique. Ce processus crée une tension à travers la membrane qui peut être exploitée pour alimenter le travail cellulaire.
Pour comprendre le transport actif, il faut d'abord comprendre le transport passif . Selon la deuxième loi de la thermodynamique, sans apport d'énergie supplémentaire, les particules passeront toujours d'un état d'ordre à un état de désordre. Dans le cas du trafic cellulaire, cela signifie que les petits solutés passeront naturellement des régions les plus ordonnées à forte concentration aux régions les moins ordonnées à faible concentration. Ceci est appelé diffusion sur un gradient de concentration . Le transport passif est le mouvement naturel des solutés à travers une membrane le long du gradient de concentration.
Pendant le transport actif, la cellule doit lutter contre la diffusion naturelle des solutés. Pour ce faire, des protéines de transport spécialisées sont incorporées dans la membrane cellulaire. Actionnées par les protéines de transport de l’adénosine triphosphate (ATP), elles déplacent sélectivement des solutés spécifiques dans ou hors de la cellule. Une façon courante pour l’ATP d’alimenter ce travail consiste à donner son groupe phosphate terminal à la protéine de transport, déclenchant un changement de forme de la molécule de protéine. Le changement de conformation entraîne la protéine à déplacer les solutés qui se sont liés à sa surface extracellulaire à l'intérieur des cellules et à les libérer.
Un exemple de ce type de protéine de transport active est la pompe à sodium-potassium . La plupart des cellules animales contiennent une concentration de potassium et une concentration de sodium inférieures à celles trouvées dans l'environnement extracellulaire. Comme les ions sodium portent une charge positive et les ions potassium portent une charge négative, ce déséquilibre représente non seulement un gradient de concentration, mais également un gradient électrochimique. Les pompes à sodium-potassium déplacent trois ions sodium de la cellule pour chaque groupe de deux ions potassium, entraînant ainsi une charge négative nette sur la cellule dans son ensemble. La différence de charge de chaque côté de la membrane cellulaire crée une tension - le potentiel de la membrane - qui permet à la cellule de fonctionner comme une batterie et d’alimenter le travail cellulaire.
Comme mentionné précédemment, le transport actif est principalement alimenté par la molécule ATP. Parfois, cependant, un soluté peut pénétrer dans une cellule en tirant parti de la diffusion d’autres substances. À mesure que les substances diffusantes pénètrent dans la cellule le long d’un gradient créé auparavant par le transport actif, d’autres solutés peuvent se lier à elles et traverser la membrane simultanément. Connu sous le nom de transport secondaire ou co-transport , il s'agit du trafic membranaire responsable du transfert du saccharose dans les cellules végétales, ainsi que du déplacement du calcium et du glucose dans les cellules animales.