Le transport d’eau secondairement actif : mythe ou réalité ?

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Bissonnette, Pierre Duquette, Pierre-Pascal Lapointe, J.
Copyright Year	2001
Abstract	Une des fonctions essentielles de la membrane plasmique est d’assurer l’intégrité du contenu cellulaire à l’égard du milieu ambiant. Ainsi, de nombreux systèmes de transport membranaires contrôlent le transfert de solutés ioniques comme nonioniques en utilisant des modes de transport actif (primaire et secondaire) ou passif (diffusion facilitée). De tels systèmes sont aussi utilisés pour assurer le passage du solvant : l’eau. Ce sont les aquaporines [1] qui, au niveau de la membrane plasmique, facilitent ces flux d’eau, un phénomène tout à fait passif qui permet à la cellule d’être constamment en équilibre osmotique avec son milieu. Ce concept de l’équilibre osmotique, qui est maintenant séculaire, a récemment été remis en question par la description d’un cotransporteur Na+/glucose qui aurait la capacité de pomper de l’eau de façon secondairement active [2]. Plusieurs travaux publiés depuis témoignent en effet de ce phénomène inattendu lors duquel le transport d’une molécule de glucose et de 2 ions Na+ serait accompagné du transport d’environ 230 molécules d’eau [3-5]. Le cotransport Na+/glucose a même été décrit comme étant une véritable « pompe à eau » [6, 7] capable de transporter l’eau contre un gradient d’osmolarité [6]. Le modèle d’étude utilisé pour ces travaux consiste à exprimer en grande quantité ce cotransporteur Na+/glucose dans des ovocytes de grenouille (X. laevis) et d’y observer les variations de volume avec une précision atteignant 0,03 %. Le principal argument en faveur de l’existence d’un transport couplé d’eau était qu’on observait un gonflement rapide de l’ovocyte, immédiatement après l’activation du transport Na+/glucose. Selon les auteurs, ce délai, de 10 à 20 secondes, était trop court pour que l’accumulation d’osmolytes transportés puisse induire un gradient osmotique permettant d’entraîner l’eau de façon passive [3, 4]. La conclusion était qu’il ne pouvait s’agir que d’un couplage fonctionnel entre le transport de Na+, de glucose et d’eau. Cette hypothèse se trouvait encore renforcée par la démonstration qu’un flux cationique entrant, produit par un ionophore comme la gramicidine, n’entraînait un flux d’eau significatif d’eau qu’après 30 à 60 secondes [4, 6]. Si cette hypothèse d’un transport d’eau secondairement actif demeure controversée, il semble en revanche acquis que le cotransporteur Na+/glucose présente une perméabilité passive à l’eau. En effet, la simple présence du cotransporteur double la perméabilité à l’eau de l’ovocyte et cette augmentation peut être bloquée de façon spécifique par l’inhibiteur classique de ce tranporteur, la phlorizine. La problématique du transport d’eau par le cotransporteur Na+/glucose n’est donc pas de savoir si l’eau peut passer par ce transporteur mais bien d’identifier la nature de la force motrice. S’agit-il réellement d’un couplage cinétique (transport secondairement actif) entre le transport de Na+ (et de glucose) et celui de l’eau ou bien le cotransport de Na+ et de glucose peut-il en fait provoquer une accumulation rapide et significative d’osmolytes dans la région qui borde le côté cytosolique de la membrane, entraînant un flux passif d’eau par simple effet osmotique ? Pour répondre à cette question, nous avons aussi utilisé le modèle de surexpression du cotranporteur dans les ovocytes, qui sont ensuite soumis à des conditions provoquant des variations de leur volume, par choc osmotique ou par induction du transport [8], en y évaluant les modifications de gradient osmotique ainsi que l’existence d’un éventuel transport d’eau associé. Les résultats obtenus ont permis de démontrer que l’entrée dans l’ovocyte de sodium et de glucose par le cotransporteur provoque un gradient de substrat à la membrane plasmique, qui implique du même coup une entrée d’eau en vertu des lois préétablies de l’osmose. Quand on ajoute du glucose dans le milieu extérieur, on observe dans la première minute un gonflement de l’ovocyte. On peut facilement calculer que le flux entrant d’eau, soit 240 molécules d’eau par molécule de glucose transportée, correspond exactement à l’amplitude attendue dans le cas d’un couplage cinétique entre l’entrée de Na+/glucose et l’entrée d’eau. On sait que l’activité du cotransport Na+/glucose – qui est électrogénique – dépend du potentiel membranaire. Il est donc possible, dans un contexte expérimental de voltage imposé, de modifier très rapidement ce potentiel et donc l’activité du transporteur. Ainsi, une dépolarisation rapide de la membrane (de – 100 à 0 mV en 10 ms) entraîne une réduction majeure, de 94 %, de l’activité du cotransport Na+/glucose, tandis que le taux de gonflement (Jv) de l’ovocyte n’est diminué que de 25 %. Le transport d’eau est donc clairement dissocié de celui du Na+ et du glucose. Ceci est incompatible avec l’hypothèse d’un transport d’eau secondairement actif qui devrait être simultané à celui du Na+ et du glucose. Dans un deuxième temps, nous avons développé un modèle mathématique permettant de simuler le gonflement de l’ovocyte en ne tenant compte que d’un nombre minimal de paramètres comme sa perméabilité à l’eau, le taux d’entrée des substrats et le coefficient de diffusion moyen pour les osmolytes intracellulaires (figure 1). En utilisant ce modèle, qui est uniquement fondé sur le principe de flux osmotique, il est possible de reproduire avec précision les différents résultats expérimentaux de gonflement d’ovocytes en fonction des conditions de transport. On peut ainsi simuler le gonflement rapide provoqué dès les premières secondes suivant l’ajout de glucose. De même, ce modèle permet de simuler de façon adéquate le gon-
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Page Count	2
File Format	PDF HTM / HTML
DOI	10.1051/medsci/200117111224
Volume Number	17
Alternate Webpage(s)	http://www.ipubli.inserm.fr/bitstream/handle/10608/1857/MS_2001_11_1224.pdf?isAllowed=y&sequence=2
Alternate Webpage(s)	https://www.medecinesciences.org/en/articles/medsci/pdf/2001/11/medsci20011711p1224.pdf
Alternate Webpage(s)	https://doi.org/10.1051/medsci%2F200117111224
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article