Qu'est-ce que sont que les flux d'ions?

[lisa-tea]

Bonjour,
J'aimerais savoir ce que sont les flux d'ions.
Je fais actuellement une recherche sur un champignon pathogène nommé chytride et plus particulièrement sur ce qu'il fait aux cellules des grenouilles, et j'ai découvert qu'il empêchait et/ou diminuait les flux d'ions de sodium et de potassium des cellules de ces amphibiens.

Mais ce que je ne saisis pas, c'est l'importance de ces flux dans le corps (que ce soit humain ou batracien).

Est-ce que quelqu'un pourraît s'il-vous-plaît me renseigner davantage à ce sujet?
Merci mille fois d'avance!
-----

[super-tanker]

Bonjour,

Toutes les cellules vivantes ont un potentiel de membrane, c'est à dire une différence de potentiel entre le milieu intra-cellulaire et le milieu extra cellulaire dû à la répartition différente des ions entre les deux milieux. Cette différence est maintenue par des pompes, échangeurs et canaux ioniques permettant le passage sélectif de certains ions d'un milieu à l'autre en permettant ainsi de garder un certain gradient entre les deux milieux. Ce gradient sert d'énergie aux cellules afin de transporter des molécules contre leur gradient de concentration en utilisant l'énergie du gradient ionique. Les flux ioniques sont donc nécessaire à la cellule afin de maintenir un milieu viable. Par exemple, en bloquant l'échangeur Na+/K+ qui sort le Na+ de la cellule contre du K+, le Na+ s'accumule dans la cellule et la cellule éclate par remplissage aqueux puisque l'équilibre osmotique fait entrer l'eau dans la cellule.
De plus le potentiel cellulaire est indispensable pour les cellules excitables du corps, comme les cellules cardiaques ou nerveuses. Leur potentiel est à nouveau régulé par les flux permanents ioniques (pompes, échangeurs...) et un évènement (messager chimique ou autre) peut perturber cet équilibre et ouvrir d'autres canaux ioniques (normalement fermés) afin de modifier ce potentiel. Cela peut alors entrainer des mécanismes d'action intra cellulaire. C'est par exemple comme ça que le coeur se contracte de façon rythmique. La différence momentanée de flux ionique sert en quelque sorte de messager afin que toutes les cellules cardiaques se contractent en même temps dû à la modification de potentiel.
Pour revenir à votre cas, le flux sodium/potassium est le plus important quantitativement dans les cellules humaines (je suppose que c'est pareil chez les batraciens...). La cellule est en règle générale plus chargée en K+ que le milieu extra cellulaire et moins chargée en Na+. Ainsi, une des actions de votre champignon pourrait être de bloquer la pompe Na+/K+ ou bien un canal ionique. En prenant l'exemple de la pompe, elle permet, moyennant de l'ATP, de sortir les Na+ de la cellule et de rentrer les K+ dedans. Si cette pompe est bloquée, après une entrée de Na+, celui ci ne sort plus et la cellule ne pourra plus répondre à d'autre stimulus ultérieur, puisque le potentiel n'est pas revenu au repos.

Pour résumer, les flux ioniques servent à maintenir un potentiel de repos indispensable aux échanges cellulaires et à la viabilité du milieu interne de la cellule, mais aussi à induire des énènements (messages nerveux, contraction du coeur...) induits par un changement électrique de la membrane de la cellule.

J'espère que c'est clair et que ça répond à votre question, si ce n'est pas le cas, d'autres s'en chargeront mieux que moi...
Bonne soirée

[lisa-tea]

Waaah, merci beaucoup!
Oui, c'est clair, ne vous inquiétez pas. Avec ça, je vais pouvoir avancer dans mon projet. Merci encore, super-tanker!

[noir_ecaille]

Attention : le potentiel membranaire n'y est pas pour grand chose concernant les mouvements liquidiens, uniquement les mouvements ioniques et les mécanismes de transport associés.

Une cellule même saine comme une hématie, mais plongée dans une solution isotonique de mannitol, ne va pas spécialement éclater alors même que le milieu présente un déficit en ions. Par contre les mécanismes de transport comme K+/Na+ sont perturbés, induisant une tension surfacique plus faible, d'où un délitement membranaire possible en cas de trubulences dans le liquide.

Les mouvements d'eau sont associés à la concentration total en solutés de chaque compartiment. Il faut des mécanismes supplémentaires (pas uniquement la régulation ionique des compartiments) pour gérer ces flux aqueux (ex : vacuoles pulsatiles de la paramécie), ou au moins contenir leur influence (ex : parois bactérienne, mycologique, végétale...).

[A voir en vidéo sur Futura]

[lisa-tea]

Attention : le potentiel membranaire n'y est pas pour grand chose concernant les mouvements liquidiens, uniquement les mouvements ioniques et les mécanismes de transport associés.

Une cellule même saine comme une hématie, mais plongée dans une solution isotonique de mannitol, ne va pas spécialement éclater alors même que le milieu présente un déficit en ions. Par contre les mécanismes de transport comme K+/Na+ sont perturbés, induisant une tension surfacique plus faible, d'où un délitement membranaire possible en cas de trubulences dans le liquide.

Les mouvements d'eau sont associés à la concentration total en solutés de chaque compartiment. Il faut des mécanismes supplémentaires (pas uniquement la régulation ionique des compartiments) pour gérer ces flux aqueux (ex : vacuoles pulsatiles de la paramécie), ou au moins contenir leur influence (ex : parois bactérienne, mycologique, végétale...).

Oulà... Ça devient compliqué, tout cela.
Mais il y a une chose que je n'ai pas vraiment compris dans votre explication, noir_écaille. Que voulez-vous dire par "les mécanismes de transport comme K+/Na+ sont perturbés, induisant une tension surfacique plus faible, d'où un délitement membranaire possible en cas de trubulences dans le liquide." ?

Et concernant les mécanismes de transport Na+/K+, qu'est-ce qui pourrait les perturber?

Désolée si mes questions paraissent bêtes, mais je ne comprends pas très bien ces concepts, donc pardon !

[noir_ecaille]

Si vous supprimez tous les ions d'une solution tout en la rendant isotonique avec du mannitol, l'hématie n'éclatera pas, puisqu'il n'y aura pas de déséquilibre en solutés totaux.

En revanche, il y aura un fort gradient d'électrolytes à direction du milieu, donc le peu de Na⁺ présent dans l'hématie ne va pas y revenir une fois sorti, ce qui empêchera la pompe K⁺/Na⁺ ATPase d'effectuer son co-transport -- il manquera les Na⁺ pour induire l'un des changements de conformation enchaînés dans cette activité de pompage ionique. De ce fait, les K⁺, qui vont naturellement sortir par les canaux K⁺ de la membrane, ne seront plus re-pompés à l'intérieur de l'hématie.

Il faut se rappeler que la bicouhe de lipides de la membrane possède :
- une zone hydrophile du côté des têtes polaires/chargées des lipides
- une zone hydrophobe du côté des queues apolaires des lipides

Une bicouche lipidique peut être diluée dans un liquide très peu polaire ou même émulsionnée dans un liquide plus polaire par agitation en micelles et autres coacervats. Pour illustrer, utilisons une gradation de polarité :

eau salée > eau distillée > acide acétique > éhtanol > acétone > acide stéarique > benzène

L'eau salée étant la plus polaire, c'est dans ce solvant que la bicouche lipidique aura la plus forte cohérence donc la meilleure tenue/résistance.


Au niveau des cellules vivantes, c'est même un peu plus fort parce qu'on a une tension : une différence de potentiels (entre l'intérieur et l'extérieur) électriquement mesurable. Cette tension surfacique de chaque côté va donc chasser les parties apolaires vers la zone hydrophobe de la bicouche lipidique, tout en attirant les têtes polaires voire chargées (ex : phosphate des phospholipides, sucre des glycosphingolipides...) vers la zone électriquement chargée.


C'est pourquoi je disais que la pompe K⁺/Na⁺ ATPase n'a rien à voir avec l'osmose, mais est un mécanisme renforçant la cohérence de la bicouche lipidique