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Toute vie dépend de l’activité continue de milliards de cellules. Chaque cellule remplit ses fonctions en déplaçant des molécules essentielles à travers sa membrane plasmique. Alors que les petites molécules non polaires peuvent diffuser librement, les substances plus grosses, polaires, chargées ou insolubles dans les lipides reposent sur un mécanisme spécialisé et sans énergie connu sous le nom de diffusion facilitée.
Les grosses molécules polaires, chargées ou insolubles dans les lipides traversent la membrane à l'aide de protéines porteuses ou de canaux ioniques :un processus passif et sans énergie appelé diffusion facilitée.
La membrane plasmique est une bicouche phospholipidique qui entoure le cytoplasme et les organites, agissant comme une barrière sélective. Il régule le passage des substances vers et hors de la cellule. Le transport franchissant cette barrière se divise en deux catégories :passif et actif. Le transport passif, qui inclut une diffusion facilitée, ne nécessite pas d'énergie cellulaire.
La diffusion déplace les molécules des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration. Cependant, les molécules volumineuses, polaires, chargées ou autrement incompatibles avec la bicouche lipidique ne peuvent pas traverser la membrane par elles-mêmes. La diffusion facilitée résout ce problème en utilisant des protéines spécialisées pour transporter ces molécules.
Le glucose est la principale monnaie énergétique de nombreuses cellules. Dans le sang, sa concentration reste plus élevée qu’à l’intérieur de la cellule, mais le glucose ne peut pas traverser la membrane sans aide en raison de sa taille et de sa polarité. Les cellules expriment des protéines de transport de glucose (GLUT) qui lient le glucose et le transportent dans le cytoplasme, un exemple classique de diffusion facilitée (voir :Bialek et al., 2020).
La diffusion facilitée par les transporteurs est essentielle pour le transport d'une variété de grosses molécules polaires, telles que :
Une certaine diffusion facilitée se produit à travers des protéines de canal qui créent des pores aqueux, permettant un passage rapide des ions sans avoir besoin de liaison. Les ions clés transportés via ces canaux comprennent :
Ces processus sous-tendent des fonctions physiologiques vitales telles que la conduction de l'influx nerveux et la contraction musculaire.