CANAUX IONIQUES

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Protéines responsables des gradients ioniques transmembranaires

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Canaux et transporteurs membranaires

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Courants unitaires enregistrés en patch

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Relations courant-potentiel, et relations potentiel-conductance

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Les mécanismes moléculaires du fonctionnement des canaux ioniques ; le cas du canal potassique KcsA

Pour transporter les ions à des vitesses impressionnantes (de l'ordre de la centaine de millions d'ions par seconde et par canal), les canaux doivent être capables de leur proposer un cheminement où la barrière énergétique due à l'hydrophobicité des phospholipides membranaires est fortement abaissée. Parallèlement, les canaux sont capables d'être très sélectifs pour les ions qu'ils transportent. Ils ne peuvent donc pas être de simples pores, mais doivent posséder un dispositif permettant, pour une dépense énergétique minimale, de trier sélectivement les ions.

Modélisation du canal KcsA

Modélisation du canal KcsA

Dessin

En a, représentation en coupe du canal KcsA. Seuls les deux monomères (à gauche et à droite) présents dans le plan de la figure sont représentés, chaque trait noir correspondant à une liaison entre deux atomes. Les atomes formant le pore ionique sont représentés par de petites sphères... 

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L'analyse de la structure du canal potassique procaryote KcsA, l'un des deux seuls canaux pour lesquels nous disposons d'informations structurales à haute résolution, a permis récemment d'élucider, pour un canal cationique, les bases moléculaires de ces caractéristiques remarquables.

Comme nous pouvons le voir sur la fig. 7a, la majeure partie du pore du canal KcsA est constituée d'un vestibule tapissé de résidus hydrophobes, qui communique librement avec les espaces intracellulaires. Pour des raisons que nous ne détaillerons pas ici, la diffusion des ions potassium hydratés est thermodynamiquement et électrostatiquement facilitée vers l'intérieur de ce vestibule. Les ions s'accumulent alors dans une poche située près de la sortie du canal. Ce dispositif permet donc aux ions de traverser la quasi-totalité du plan de la membrane, sans se heurter à la barrière énergétique constituée par la partie hydrophobe des lipides. Parallèlement, la sélectivité du canal est assurée par la boucle connectant les deux segments transmembranaires de chacune des quatre sous-unités. Cette boucle, ou domaine P, est retrouvée presque à l'identique dans tous les canaux potassiques, et des structures similaires sont très probablement présentes dans les autres canaux cationiques. Comme cela est indiqué sur la figure 7b, les quatre domaines P (un par monomère) sont positionnés de façon que les régions GTG (succession des acides aminés Glyci [...]


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Écrit par :

  • : chargée de recherche au C.N.R.S., laboratoire Transport ionique, aspects normaux et pathologiques, université de Nice-Sophia Antipolis
  • : docteur, maître de conférences, université de Nice-Sophia-Antipolis

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Pour citer l’article

Mallorie POËT, Laurent COUNILLON, « CANAUX IONIQUES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/canaux-ioniques/