Transport actif nécessitant un gradient de concentration

Dans ce type de transport le gradient électrochimique d'un ion donné va fournir l'energie pour transporter une molécule vers l'autre face de la membrane plasmique. Ce sont des transports couplés (= co-transport).
Il existe deux types de protéines de transport:

- les protéines de type symport (ou symporteurs) transportent deux substances de nature différentes dans la même direction
- les protéines de type antiport (ou antiporteurs) transportent deux substances de nature différentes dans des directions opposées

Transport utilisant le gradient de concentration de Na+

Protéines de type symport

Les transports couplés de la membrane plasmiques des cellules animales utilisent presque tous le gradient de Na+ (et parfois celui de K+) comme source d’énergie.
Le meilleur système de transport est celui qui permet aux sucres et aux acides aminés des aliments qui transitent dans la lumière intestinale de traverser la membrane apicale des cellules épithéliales de l'intestin.

- Transport de glucose dans la cellule intestinale

Au niveau de la membrane apicale, le gradient électrochimique de Na⁺ fournit l'énergie pour que le glucose extracellulaire soit transporté et qu'il s'accumule dans la cellule (concentration élevée). Deux ions Na⁺ et une molécule de glucose sont transportés dans le même sens, c'est donc une  protéine de type symport. Cette protéine est nommée SGLT1 (Sodium Glucose Transporter) et elle a une haute affinité pour le glucose.

Au niveau de la membrane baso-latérale, le glucose est ensuite transporté dans le domaine extracellulaire par diffusion facilitée (présence du transporteur de type GLUT2) afin de rejoindre la circulation sanguine.
Ces deux modes de transport au sein d'une même cellule est un exemple de polarisation fonctionnelle.
Il faut noter que le gradient de sodium est maintenu par la pompe Na⁺/K⁺

Quant au transport du fructose, libéré par l’hydrolyse du sucrose dans les aliments, il est assuré par le transporteur de type GLUT5 situé dans la membrane apicale. C'est un processus de diffusion facilitée, indépendant de celui du sodium et de celui du glucose.

- Transport de glucose dans la cellule du tubule rénal

Au niveau du tube contourné proximal du tubule rénal, le transport est assuré par SGLT2 et la stœchiométrie du transport est: 1 Na+ / glucose. Ce système a une haute capacité mais une faible affinité pour le glucose.

- Autres exemples de co-transport utilisant le gradient de Na⁺ :

Na⁺/Cl^-: présent uniquement dans la partie initiale du tube contourné distal. Rôle: réabsorption du NaCl
Na⁺/phosphate
Na⁺/nucléotide
Na⁺/HCO3^-
Na⁺/acide aminé: le transport des acides aminés vers le domaine intracellulaire se fait toujours contre un gradient de concentration.
Les systèmes de transport sont classés selon la spécificité du substrat, le mécanisme de transport et les propriétés de régulation.
Dans le cas du transport par des protéines de type symport (co-transport) on distingue les systèmes: A, X⁻AG, N et y⁺.

Protéines de type antiport

- Transport du Ca⁺⁺

Le calcium intracellulaire est exporté vers le domaine extracellulaire d'une part par une pompe ATPase dépendante et d'autre part par un système antiport. Dans ce cas 3 ions sodium entrent et un ion Ca⁺⁺ est expulsé. C'est un système à haute capacité qui maintient le calcium intracellulaire à une très basse concentration.

- Transport des acides aminés

Certains acides aminés utilisent des protéines de type antiport:  ASC, y⁺L et L.

- Transport du H+

La stoechiométrie du transport est 1 ion Na+ entrant pour 1ion H+ sortant. Ce transport permet d'éliminer l'excès de H⁺ qui peut se produire dans toutes cellules au cours des réactions métaboliques. Il participe à la régulation du pH intracellulaire.

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