5.12: Transport actif secondaire

Le transport du glucose dans les cellules est un exemple qui illustre comment les cellules utilisent l’énergie contenue dans les gradients électrochimiques. L’ion vital pour ce processus est le sodium (Na⁺), qui est généralement présent à des concentrations extracellulaires plus élevées que dans le cytosol. Une telle différence de concentration est due, en partie, à l’action d’une “ pompe ” enzymatique intégrée dans la membrane cellulaire qui expulse activement Na⁺ d’une cellule. Fait important, comme cette pompe contribue à la forte concentration de Na⁺ chargé positivement à l’extérieur d’une cellule, elle contribue également à rendre cet environnement “ plus positif ” que la région intracellulaire. En conséquence, les gradients chimiques et électriques de Na⁺ pointent vers l’intérieur d’une cellule, et le gradient électrochimique est dirigé de la même façon vers l’intérieur.

Les cotransporteurs de sodium-glucose

Les cotransporteurs de sodium-glucose (SGLT) exploitent l’énergie stockée dans ce gradient électrochimique. Ces protéines, qui sont principalement situées dans les membranes des cellules intestinales ou rénales, contribuent à l’assimilation du glucose à partir du lumen de ces organes dans la circulation sanguine. Pour fonctionner, une molécule de glucose extracellulaire et deux Na⁺ doivent se lier au SGLT. À mesure que Na⁺ migre dans une cellule à travers le transporteur, il se déplace avec son gradient électrochimique, expulsant de l’énergie que la protéine utilise pour déplacer le glucose à l’intérieur d’une cellule, contre son gradient chimique puisque ce sucre a tendance à être à une concentration plus élevée à l’intérieur d’une cellule. En conséquence, le glucose monte contre son gradient de concentration simultanément à Na⁺ qui descend son gradient électrochimique. Il s’agit d’un exemple de transport actif secondaire, qui est nommé ainsi parce que la source d’énergie utilisée est de nature électrochimique, plutôt que la forme primaire d’ATP.

Les thérapies ciblant les SGLT

Étant donné le rôle du glucose dans certaines maladies, les scientifiques ont commencé à examiner les moyens d’interférer avec le transport du glucose dans les cellules. Par exemple, le diabète se caractérise par un excès de glucose dans la circulation sanguine, ce qui peut entraîner des lésions nerveuses et d’autres complications. En conséquence, certains chercheurs évaluent comment l’expression de SGLT diffère entre les diabétiques et les non-diabétiques, et si l’inhibition de différents SGLT peut aider à traiter la maladie. Inversement, puisqu’il a été démontré que les cellules cancéreuses exigent plus de glucose par rapport à leurs homologues normaux, d’autres chercheurs examinent si les transporteurs de glucose peuvent être une nouvelle cible des thérapies anticancéreuses.

- [Instructeur] Bien que le transport activeprimaire et secondairedépendent des protéines de la membrane cellulaire,le dernier utilise l'énergie stockée dansles gradients électrochimiques des ionsau lieu d'ATP pour actionner ces protéineset pour déplacer des moléculescomme le glucose dans les cellules contre des gradients. Une protéine qui exemplifie le transport actif secondaireest la protéine co-transporteur sodium-glucose. Au départ, ce transporteur est positionnéede façon que le côté faisant face au cytoplasme est fermémais le bout extracellulaire est ouvert.

Cela expose deux sites de liaison au sodium négativementchargés à l'environnement. Puis ces côtés sont liéspar des ions de sodium positivement chargés. Puisque plus d'ions sodium peuplent l'espace extracellulaireque le cytoplasme,et puisque l'intérieur de la cellule est plus négatifpar rapport à son environnement,les ions de sodium liés au transporteurdescendent le gradient électrochimique.

Cela libère de l'énergie,permettant à la protéine de changer de confirmationet d'augmenter son affinité pour le glucose. Présent à un niveau bas en dehors de la cellulemais à une concentration élevée à l'intérieur. Puis une molécule de glucose se fixe au transporteur,et cette liaison simultanéede sodium et de sucre provoque la fermeturele la région extracellulaire de la protéineet l'ouverture du côté qui fait face au cytoplasme.

Puis les ions de sodium se détachentet ils entrent dans le cytoplasme. Cela réduit l'affinité de la protéine pour le glucoseet le sucre est ensuite libéré. Il est quo co-transporté avec les ions dans la cellulemais contre son gradient de concentration. Une fois vide, le transporteur revientà son orientation initiale.