AQUAPORINES

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Les aquaporines sont des protéines qui favorisent le passage des molécules d'eau à travers les membranes cellulaires, réalisant une ingénieuse hydraulique au service des organismes.

Un petit sac, au contenu immuable, baignant dans une eau minérale, de composition plus ou moins variable : cela décrit toute cellule, animale ou végétale. Mais certaines cellules sont gorgées d'eau de par leur fonction.

Les racines des plantes absorbent l'eau avant que celle-ci ne migre vers les tissus vasculaires. Les globules rouges des animaux transportent l'oxygène, une fonction affectée par leur teneur en eau. Chez les mammifères, comme chez d'autres vertébrés, diverses glandes pompent et excrètent d'importants flux d'eau. De toute évidence, c'est le cas des glandes sudoripares, salivaires et lacrymales. C'est a fortiori vrai des reins, par lesquels transitent d'importants volumes d'eau. Ils nettoient l'organisme, évacuant des déchets toxiques dans l'urine. Néanmoins, 99 p. 100 de la solution aqueuse qu'ils filtrent en permanence doivent absolument être réabsorbés, sous peine de déshydratation.

Qu'on se remette en mémoire la canicule de l'été de 2003, lorsqu'en France la température atteignit 40 0C. On eut à déplorer dans ce pays près de 15 000 victimes, surtout parmi des personnes âgées, rendues vulnérables par une efficacité moindre de leur métabolisme aqueux. On en a une petite idée par notre déshydratation nocturne, qui nous rend délectable le verre matinal de lait ou de jus de fruit.

Insuffisance de la seule diffusion au travers des membranes

Les cellules sont encloses dans une membrane, faite d'une bicouche lipidique, qui enferme le cytoplasme, avec ses organelles et inclusions. Sur la face externe de la membrane, se trouve une autre solution aqueuse, contenant, de même d'ailleurs que le cytoplasme, des ions tels que sodium, potassium, ammonium, calcium, magnésium...

La membrane est semi-perméable. Sa traversée par des ions et des molécules d'eau, dans l'un ou l'autre sens, permet d'égaliser la pression osmotique de part et d'autre. Par exemple, on met des tranches de concombre, saupoudrées de sel, à dégorger leur eau ; celle-ci sort des cellules afin de dissoudre le sel externe, de manière à aller vers une égalisation des concentrations en ions sodium et chlorure des deux solutions aqueuses, intra- et extracellulaires. Tel était l'état des connaissances vers 1990.

En outre, l'existence de canaux transmembranaires pour la traversée d'ions tels que le sodium et le potassium, déterminants entre autres de l'influx nerveux qui se propage le long des neurones, était bien établie. Ces canaux, ainsi que des pompes à protons H+ contrôlant l'acidité cellulaire, assurent aussi, pour certains d'entre eux, le passage concomitant de molécules d'eau. On se doutait bien de la présence d'autres mécanismes de transfert d'eau au travers des membranes.

Ainsi, l'extrême perméabilité à l'eau des cellules de certains tissus, épithéliaux en particulier, suggérait l'existence d'un autre moyen pour l'eau de traverser les membranes. Mais pour de l'eau pure, et non des ions. Pour ne prendre que cet exemple, la réabsorption rénale doit exclure les protons hydratés H3O+ sous peine d'induire une dangereuse acidose. De nombreuses équipes de chercheurs étaient donc à l'affût de ce mécanisme physiologique fondamental, mais qui restait encore inconnu.

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Écrit par :

  • : professeur honoraire à l'École polytechnique et à l'université de Liège (Belgique)

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Pour citer l’article

Pierre LASZLO, « AQUAPORINES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 30 novembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/aquaporines/