Les pompes métaboliques assurent le transport des molécules et des ions au travers des membranes biologiques. Il peut s'agir d'un transport actif, c'est-à-dire contre le gradient électrochimique (lequel est fonction de la concentration et du potentiel électrique) : les cations remontent le champ électrique, les anions le descendent ; les molécules neutres, elles, accumulent dans le compartiment où la concentration est la plus forte. Plus rarement la pompe ne fait qu'accélérer un mouvement passif (diffusion facilitée).
Le fonctionnement de ces pompes exige de l'énergie métabolique, fournie à partir d'oxydoréductions couplées ou d'ATP (adénosine-triphosphate).
La mise en évidence des pompes consiste à comparer la valeur des concentrations de part et d'autre d'une membrane, ou, si on le peut, la valeur des flux qui la traversent, à celles qui résulteraient des lois de la diffusion (loi de Nernst, relation d'Ussing).
À défaut de pouvoir utiliser ces critères thermodynamiques directs, on doit se contenter des présomptions tirées de considérations physiologiques : effet d'une augmentation de la température (stimulation des pompes), administration d'inhibiteurs métaboliques (qui tarissent les sources d'énergie ou déconnectent les couplages), etc.
Dans l'organisme animal, les pompes interviennent dans de nombreuses fonctions : absorption intestinale (diffusion facilitée du glucose et du galactose après phosphorylation), excrétion rénale (réabsorption au niveau des tubules des sels minéraux ayant diffusé passivement avec l'urée dans les glomérules), etc. Chez les Végétaux, ce sont des pompes qui assurent l'injection dans les vaisseaux des éléments minéraux du cortex racinaire, y attirant l'eau et contribuant à créer la poussée radiculaire ; on invoque aussi une pompe à potassium injectant des ions K+ dans les cellules stomatiques, ce qui élève leur pression osmotique, entraîne leur turgescence et fait ouvrir les ostioles.
À l'échelon cellulaire, les pompes anioniques assurent l'entrée des anions (Cl—, PO4H
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