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Pompe à proton



  1. #1
    Neutrino

    Pompe à proton

    Bonjour
    J'ai lu dans mon bouquin de Bio cellulaire que les endosomes puis lysosomes étaient progressivement acidifiés à l'aide d'une H+ ATPase ou pompe à protons.

    Ma question est la suivante : comment conserver l'électroneutralité du contenu luminal des lysosomes? Quant les ions H+ entrent il y a sortie d'autres cations, ou entrée simultanée d'anions pour compenser? Ce n'est absolument pas mentionné dans le bouquin...

    Merci beaucoup.

    -----

    Neutrino

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  3. #2
    Vinc
    Je suis pas très bien réveillé donc il se peut que je me plante complètement. Je vais prendre l'exemple de la théorie de Mitchell qui intervient dans la chaine de transport d'électrons ( mais aussi dans les transports cycliques et non cycliques dans la photosynthèse, mais je crois que t'es en medecine ). L'ATP ase utilise justement le gradient de H+ de part et d'autre de la membrane pour synthétiser de l'ATP. Donc il ne faut pas qu'il y ai électroneutralité sinon il n'ya plus de H+ disponibles pour former des molécules de transport réduites ( NADH+H+ par exemple), donc le transport d'électrons s'arrête et il n'y a plus synthèse d'ATP, ce qui est assez gênant...
    La pompe à protons sert justement à faire sortir des protons de manière à compenser le desequilibre en H+ de l'autre coté de la membrane, et elle en profite (la pompe) pour synthétiser de l'ATP. D'autre part, le ph est déterminé par -log [H+] donc je ne suis pas sûr du tout que d'autres cations interviennent...
    Je ne sais pas si l'électroneutralité doit être conservée, et je ne vois pas trop à quoi cela correspond dans le cas de l'ATPase.
    Mais comme je te l'ai dis je suis assez crevé ce soir, travail intensif oblige (vive la virologie moléculaire)...donc....
    A+
    Primum non nocere.

  4. #3
    Vinc
    Rectificatif...
    Il ne faut pas confondre le gradient de protons et l'électroneutralité! Mais je le répète, je ne vois pas vraiment ce qu'a à voir l'électroneutralité avec l'ATPase...
    Primum non nocere.

  5. #4
    Neutrino
    Attention, je ne parle pas de l'ATPase/ATPsyntéthase des mitochondries, qui fonctionne sur ou créé au besoin un gradient électrochimique (le gradient chimique proprement dit ne représente que 20% de l'énergie récupérée sous forme d'ATP) entre les deux faces de la membrane, ce qui fonctionne comme un condensateur électrique (potentiel transmembranaire : 2.3V)

    Je parle des lysosomes qui sont sensés être acidifiés réellement, dans phénomène parasite de condensation de charges sur les deux faces de la membrane (+ luminale, - cytosolique). Il n'y a pas sur leur membrane de chaine respiratoire ou autres pour compenser...
    Neutrino

  6. #5
    Vinc
    Je suis bien daccord qu'il n'y a pas de chaîne de transport d'électrons dans les membranes des lysosomes! J'ai simplement pris un exemple de fonctionnement de l'ATPase. Mais c'est vrai que n'ai pas été très explicite!
    Je suis maintenant un peu mieux réveiller...et je me rend compte que dans ce cas là, l'ATPase fonctionne à l'inverse de ce que je t'ai dis car elle fait rentrer des protons pour acidifier un milieu alors que dans le cas des mitochondries, l'ATPase fait sortir des protons pour "desacidifier" l'espace intermembranaire...
    Sinon, quand tu dis que l'ATPase n'apporte que 20% de l'ATP....je ne comprends pas tellement ta phrase. L'ATPase est utilisée dans la phosphorilation oxydative et produit 38 ATP ( ou 36 ATP )pour une molécule de Glc. Le gradient chimique n'est pas le mode direct de production d'ATP, c'est le moyen et non pas la fin! Je ne vois pas ce que tu entends par tes 20% apportés par le gradient électrochimique.
    Ou alors tu compares la phosphorilation oxydative et la phosphorilation au niveau du substrat mais dans ce cas là, ça n'a plus de sens car la phosphorilation oxydative est très largement majoriataire dans l'apport d'ATP dans le processus de respiration cellulaire ( Krebs, étape charnière, glycolise)...Eclaires ma chandelle...
    Sinon, pour répondre à ta question initiale, je pense qu'une sortie de cations ou une entrée d'anion sont effectivement 2 solutions probables...reste maintenant à connaître la composition membranaire en transporteurs protéiques (pourquoi pas?)...
    A+
    Primum non nocere.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Neutrino
    Non, ce que je veux dire, c'est qu'au point de vue énergétique,
    80% de l'énergie "est dans" le gradient électrique (la face matricielle est chargée -, la face intermembranaire est chargée +), et
    20% "est dans" le gradient chimique proprement dit (l'espace matriciel est moins concentré en ion H+ que l'espace intermembranaire).
    Cette répartition est donnée par la formule du potentiel transmembranaire que je ne peux pas citer par coeur hélas.

    Ca c'est dans la mitochondrie, elle supporte bien un potentiel transmembranaire (je veux dire : il a effectivement plus de charges + dans l'espace intermembranaire que dans l'espace matriciel)

    Dans le lysosome, il faut qu'il y ait entrée d'H+, mais je ne pense pas que la membrane lysosomiale accepte d'avoir un potentiel transmembranaire... il faut bien qu'il y ait sortie de cations ou (et/ou?) entrée d'anions pour compenser l'arrivée des H+ dans l'espace luminale du lysosome. Je vois mal des étincelles et des éclairs dans la cellule dès que les lysosomes fusionnent...
    Neutrino

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  10. #7
    coco
    Citation Envoyé par Neutrino
    J'ai lu dans mon bouquin de Bio cellulaire que les endosomes puis lysosomes étaient progressivement acidifiés à l'aide d'une H+ ATPase ou pompe à protons.
    Ma question est la suivante : comment conserver l'électroneutralité du contenu luminal des lysosomes? Quant les ions H+ entrent il y a sortie d'autres cations, ou entrée simultanée d'anions pour compenser? Ce n'est absolument pas mentionné dans le bouquin...
    Je ne connais que le gradient de protons dans la mitochondrie ou le chloroplaste... ces derniers ont d'ailleurs, si je me souviens bien, une membrane imperméable aux protons, pour créer l'inégalité des charges...
    Mais si les lysosomes sont acidifiés par une pompes à protons, pourquoi vouloir arriver à la neutralité??? il y a plus de protons et le milieu est plus acide.

  11. #8
    Vinc
    Je n'ai pas vraiment réussi à clarifier ma pensée dans mes derniers messages mais Coco vient de le faire à ma place!
    La question reste donc posée...
    Primum non nocere.

  12. #9
    Neutrino
    Attention les amis! Une solution acide est électroneutre
    Et oui, le pH considère la concentration en H+, mais ces ions sont issus de la dissociation acqueuse de molécules acides. exemple de l'acide chlorhydrique : HCl -> H+ + Cl- pour chaque ion H+ "responsable" de l'acidité, il y a un ion Cl- pour assurer l'électroneutralité. Dans la mitochondrie, c'est l'eau qui se dissocie: H20 = H+ + OH-. Le H+ est éjecté, reste le OH-.

    Dans la mitochondrie il y a création d'un potentiel transmembranaire, l'électroneutralité n'est pas respectée sur les deux faces de la membrane qui est imperméable aux H+ : c'est un condensateur électrique. Mais on n'est pas du tout dans une solution : on a deux solutions séparées par une barrière imperméable.
    Et si les charges se condensent des deux côtés de la membrane matricielle on a bien l'électroneutralité dans les deux milieux.
    Il y a quand même acidification de l'espace intermembranaire car ce n'est pas forcément l'ion H+ qui va se coller sur la face intermembranaire de la membrane interne... d'autres cations s'y collent aussi (et sur la face matricielle on a des OH- sans doute). ça explique le petit 20% de l'énergie du gradient chimique proprement dit dans l'énergie totale donnée à l'ATP synthétase (les 80% qui restent c'est le gradient électrique).

    On l'a vu en biophysique dans le cadre des potentiels transmembranaires des axones : la membrane de l'axone se comporte en condensateur et les solutions restent électroneutres des deux côtés car les charges se condensent des deux côtés sur la membrane... La présence de myéline diminue la capacité (en farads)... les électroniciens de Futura peuvent dire ce que ça fait sans connaître la bio : ça diminue la constante de temps du condensateur, ça diminue donc la durée de charge... ça veut dire que l'influx se propage plus vite.


    La question pour le lysosome endosome est différente, il n'y a pas de potentiel transmembranaire (pas à ma connaissance)... donc il y a forcément compensation de l'entrée d'H+ par la sortie d'un autre cation ou l'entrée d'un anion... Ca m'étonnerait que les lysosomes soient des boules chargées - dehors, chargées + dedans...
    Neutrino

  13. #10
    Yoyo
    Salut,

    Je pense qu'il existe un potentiel de membrane pour toute membrane lipidique (mais je n'en suis pas certains).
    J'ai tente de trouver sur le net des infos pour voir par quoi etait compense l'entrée de H<sup>+</sup> et je n'ai pas trouvé...

    Yoyo

  14. #11
    Neutrino
    pas bête. Ca renforcerait la cohésion de deux couches ensemble en appliquant une sorte de pression.
    Neutrino

  15. #12
    Guillmot
    Hello

    J'ai en tête un vieux schéma de cours de physio cellulaire allant dans le sens de Yoyo; surtout que je ne me souviens pas de système de co-transport d'anions lors de l'acidification des lysosomes.
    Bonnes recherches à vous !

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  17. #13
    coco
    Citation Envoyé par Yoyo
    Je pense qu'il existe un potentiel de membrane pour toute membrane lipidique (mais je n'en suis pas certains).
    Oui, je crois que tu as raison, il existe une ddp de part et d'autre de toutes les membranes cellulaires, tout au moins d'autres membranes que celles des neurones...
    Et de part et d'autre de la membrane, s'il y a des pompes ATPase, il y a obligatoirement un gradient électrochimique... non???

  18. #14
    coco
    Bonjour,
    Je viens de regarder sur "La cellule"...
    En effet, il y a dans la membrane une pompe à protons , qui utilise l'énergie de l'hydrolyse de l'ATP pour acidifier l'intérieur du lysosome (pH=5).
    Je viens de comprendre ta question... ops: ... mais pour moi, cela ne me pose pas de pb, il suffit certainement de peu de protons pour réaliser ce pH... comme dans le cas de la ddp de part et d'autre de la memnbrane des neurones... et le milieu est très ionisé, donc l'équilibre des charges se fait automatiquement...
    Bon je continue de m'informer sur les lysosomes...

  19. #15
    Neutrino
    bah c'est simple. Une variation du pH de -2 c'est une multiplication par 100 du nombre de protons. Donc tout dépend du volume d'eau de pH 7 contenu dans un endosome précoce...

    Je commence à avoir ma réponse. Yoyo a dit que toute membrane a un potentiel transmembranaire.
    Donc, l'entrée des H+ peut très bien ne pas être compensée, il y a aura une accumulation des charges + sur la face luminale de la membrane et des charges - sur la face cytosolique (éjecter un H+ laisse forcément des orphelins OH- ou HCO3- derrière...), mais pas forcément des H+ (Na+ etc.), ce qui permet quand même une acidification du lysosome/endosome...

    Donc il n'y a pas besoin de compenser les charges qui entrent... il suffit que celles qui se condensent sur la membrane pour respecter l'électroneutralité des solutions ne soient pas systématiquement celles des H+...

    En fait c'était une question de physico-chimie plus que de bio cell...
    Neutrino

  20. #16
    JPL
    En fait c'était une question de physico-chimie plus que de bio cell...
    Oui, et si j'ai bien compris ce que m'avaient expliqué des collègues chimistes, dans le cas d'une "pile de concentration" (parce que c'est bien celà qu'on rencontre en biologie) les 2 compartiments sont électroneutres et la différence de potentiel provient de l'inégale répartition de l'ion (un seul dans le cas le plus simple) auquel la membrane est perméable. Elle ne provient pas d'une inégale répartition des charges.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

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