Etude De La Perméabilité Membranaire Des Globules Rouges

Etude de la perméabilité membranaire des globules rouges

Résumé : Les expériences contenues dans cet article ont été faites dans le but de mettre en évidence les échangent et transports au niveau de la membrane plasmique. Dans un premier temps nous avons cherché à déterminer l’osmolarité intracellulaire par la recherche de solutions isotoniques de solutés non diffusibles en faisant la comparaison entre des substances électrolytes et non-électrolytes. Ceci nous a permis de mettre en évidence que l’eau diffuse librement à travers la membrane et permet d’équilibrer les concentrations intra et extracellulaires. Dans un deuxième temps nous avons étudié les critères physico-chimiques de substances et leurs effets sur leur passage à travers la membrane (longueur de la chaîne carbonée de substances hydrophobes, taille des solutés hydrophiles, présence des groupements polaires). Ceci nous a permis de constater que les composés qui passent la membrane le plus facilement sont les composés hydrophobes à longue chaîne carbonée, alors que les gros solutés hydrophiles et les composés polaires diffusent très mal. La membrane cellulaire est donc un acteur primordial dans ses échanges avec son environnement sous la forme d’une surface très active et sélective.

Introduction : Le but des expériences réalisées est d’étudier les propriétés des membranes plasmiques et plus particulièrement leur perméabilité. La membrane plasmique est une surface d’échange entre les milieux intracellulaire et extracellulaire. Les échanges entre ces deux milieux sont donc conditionnés par la perméabilité de la membrane, celle-ci est dépendante de différents critères comme la nature des substances, les gradients (de concentration, électrique) et les pressions. La membrane cellulaire est une bicouche lipidique, elle laisse passer librement l’eau mais pas les protéines. Dans cet article nous ne tiendrons pas compte des mécanismes de transport actif, d’endocytose et d’exocytose. Pour que l’équilibre osmotique soit maintenu dans les cellules, l’eau va être échangée par diffusion passive de manière à équilibrer les concentrations de part et d’autre de la membrane en solutés non diffusibles qui ne peuvent pas diffuser eux-mêmes pour équilibrer leurs concentrations. Si les cellules sont placées dans un milieu isotonique de solutés non diffusibles, c’est-à-dire que le milieu possède la même osmolarité que les substances non diffusibles du liquide intracellulaire, il n’y aura pas d’échange d’eau et le volume des cellules ne changera pas.

Si les cellules sont placées dans un milieu hypertonique de solutés non diffusibles, c’est-à-dire que l’osmolarité du milieu est inférieure à l’osmolarité du liquide intracellulaire, l’eau va diffuser en direction du milieu pour le diluer et les cellules vont perdre de l’eau. Si les cellules sont placées dans un milieu hypotonique de solutés non diffusibles, c’est-à-dire que l’osmolarité du milieu est supérieure à l’osmolarité du liquide intracellulaire, l’eau va diffuser en direction des cellules pour diluer la concentration intracellulaire et les cellules vont gonfler. La membrane plasmique n’étant pas extensible à l’infini, les cellules finissent par éclater. Dans cet article nous utiliserons comme modèle cellulaire des globules rouges de lapins. Ce modèle cellulaire est judicieux puisque placés dans une solution hypotonique, les globules rouges éclatent (on parle d’hémolyse) et laissent uniquement un fantôme membrane et de l’hémoglobine en solution qui va transformer notre suspension opaque de départ en une solution rouge translucide d’hémoglobine. A l’aide de différentes expériences nous chercherons à déterminer tout d’abord une estimation de l’osmolarité intracellulaire en plaçant nos globules rouges dans différentes solutions de substances électrolytes ou non-électrolytes de concentrations différentes. En recherchant des solutions isotoniques de solutés non diffusibles à nos globules rouges on pourra obtenir une estimation de l’osmolarité intracellulaire. Nous chercherons ensuite à mettre en évidence les liens entre la nature des substances (coefficient de partage, taille des solutés hydrophiles, présence de groupements polaires) et leur perméabilité membranaire, en plaçant nos globules rouges dans différentes solutions et en étudiant leur vitesse d’hémolyse.

Matériel et méthodes : Ce TP s’est déroulé en 2 séances, une première séance de préparation et une seconde d’expérimentation. Lors de la première séance nous avons préparé les solutions nécessaires à la seconde séance puis nous avons vérifié que l’osmolarité de nos solutions étaient bien celles attendues grâce à un osmomètre. L’osmomètre fonctionne grâce à l’effet Peltier dont le principe est que lorsqu’un courant électrique circule dans la couche diélectrique entre deux métaux ou semi-conducteurs différents, une quantité de chaleur est produite ou absorbée qui est proportionnelle à la puissance électrique en fonction de la direction du courant.

L'effet Peltier permet donc de créer une différence de température entre deux semi-conducteurs, on dit qu'il y a une face froide tandis que l'autre est la face chaude. C'est la face froide qui nous permet de congeler le contenu de notre échantillon. L'effet Peltier, qui permet un refroidissement très rapide à des températures très faibles est nécessaire puisque tout le principe de la mesure de l'osmolarité dépend du point de congélation. En effet, l'osmomètre mesure le point de congélation de notre échantillon puis le compare au point de congélation d'une solution d'eau pure. C'est en réalité cet abaissement du point de congélation par rapport à celui d'une solution pure d'eau qui permet de mesurer la concentration osmotique.

Discussion : Pour la première expérience on constate que l’hémolyse se produit pour une concentration en NaCl égale à 0,02M ce qui correspond à une concentration osmolaire de 0,04 osmol/L car le NaCl se dissocie en Na+ et Cl-, c’est un électrolyte. En ce qui concerne le saccharose, l’hémolyse se produit pour une concentration

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