Les membranes biologiques ne laissent passer que certaines molécules ou ions, et pas à la même vitesse. Cette perméabilité sélective est la résultante d'une perméabilité passive différentielle, qui limite plus ou moins la traversée des particules mues par les forces osmotiques et électrostatiques, et d'une perméabilité biologique ou perméation, qui assure les transports actifs par des mécanismes enzymatiques.
Les membranes biologiques sont beaucoup plus perméables à l'eau qu'aux particules dissoutes, ce qui entraîne l'osmose et ses conséquences. Le transfert de l'eau est vraisemblablement passif et la perméabilité à l'eau ne dépend que de la structure de la membrane (abondance de pores et protéines hydrophiles, plus ou moins grande cohésion des polypeptides reliés par des ponts hydrogène ou disulfure). Elle varie sous l'influence des facteurs physiques (température), chimiques (médicaments), ou physiologiques (hormones, comme la neurohypophysaire des Mammifères ou l'auxine des Végétaux). Le calcium, qui s'adsorbe sur les sites électronégatifs des membranes, réduit leur perméabilité.
Pour dégager la composante passive de la perméabilité aux ions, on procède à des analyses cinétiques d'influx et d'efflux (traceurs radioactifs) et on les compare à celles que prévoit la thermodynamique pour les transferts passifs dans les mêmes conditions de concentrations et de potentiels électriques. En règle générale, les efflux sont passifs, à l'exception du sodium dont l'exclusion des cellules est due à une pompe endergonique ; les influx d'anions sont actifs ; ceux de cations, actifs ou passifs selon les cas.
La perméabilité passive à un ion dépend en premier lieu de sa taille, mais le diamètre qui intervient est celui de l'ion hydraté. Or plus l'ion est en lui-même petit, plus le champ qu'il crée à son voisinage est grand, et plus il attire de molécules d'eau, un divalent en attirant plus qu'un monovalent. Pour K+, Na+, Ca2+ et Mg2+, dont les rayons ioniques sont respectivement 0,133, 0,09 […]
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