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Dr. Richard SAWADOGO, PhD. Sciences Biologiques Appliquées - Universit é de Ouagadougou COURS DE PHARMACOLOGIE COURS DE PHARMACOLOGIE LES SYSTEMES IONIQUES PLAN PLAN Introduction Introduction I. I. Les systèmes ioniques Les systèmes ioniques II. II. Biologie des systèmes ioniques Biologie des systèmes ioniques III. III. Pharmacodynamie des S.I. Pharmacodynamie des S.I. IV. IV. Applications thérapeutiques Applications thérapeutiques Conclusion Conclusion

COURS DE PHARMACOLOGIE

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COURS DE PHARMACOLOGIE. LES SYSTEMES IONIQUES PLAN Introduction Les systèmes ioniques Biologie des systèmes ioniques Pharmacodynamie des S.I. Applications thérapeutiques Conclusion. COURS DE PHARMACOLOGIE. LES SYSTEMES IONIQUES Objectifs - PowerPoint PPT Presentation

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Dr. Richard SAWADOGO, PhD. Sciences Biologiques Appliquées - Université de Ouagadougou

COURS DE COURS DE PHARMACOLOGIEPHARMACOLOGIE LES SYSTEMES IONIQUES

PLANPLANIntroductionIntroduction

I.I. Les systèmes ioniquesLes systèmes ioniques

II.II. Biologie des systèmes ioniquesBiologie des systèmes ioniques

III.III. Pharmacodynamie des S.I.Pharmacodynamie des S.I.

IV.IV. Applications thérapeutiquesApplications thérapeutiques

ConclusionConclusion

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COURS DE COURS DE PHARMACOLOGIEPHARMACOLOGIE

LES SYSTEMES IONIQUES

Objectifs Décrire le rôle des mouvements ioniques pour le Décrire le rôle des mouvements ioniques pour le

fonctionnement biologique de l’organisme;fonctionnement biologique de l’organisme;

Citer les différents systèmes ioniques avec des exemples;Citer les différents systèmes ioniques avec des exemples;

Décrire les caractéristiques pharmacodynamiques des Décrire les caractéristiques pharmacodynamiques des

différents systèmes ioniques;différents systèmes ioniques;

Comparer les mécanismes d’action des différents S.I.Comparer les mécanismes d’action des différents S.I.

Décrire les propriétés pharmacodynamiques des différents S.I.Décrire les propriétés pharmacodynamiques des différents S.I.

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LES SYSTEMES IONIQUESIntroduction

La répartition ionique entre le milieu intra et extracellulaire est à La répartition ionique entre le milieu intra et extracellulaire est à

la base du fonctionnement de la cellule qui se répercute sur le la base du fonctionnement de la cellule qui se répercute sur le

tissu et les organes.tissu et les organes.

Il existe ainsi des échanges entre le milieu intra et Il existe ainsi des échanges entre le milieu intra et

extracellulaire par la mise en action de système ionique couplé extracellulaire par la mise en action de système ionique couplé

ou non à des systèmes de neurotransmetteurs ou d’hormones. ou non à des systèmes de neurotransmetteurs ou d’hormones.

C’est un échange qui permet à la cellule d’être actif ou inactif.C’est un échange qui permet à la cellule d’être actif ou inactif.

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LES SYSTEMES IONIQUESIntroduction

Certains médicaments développement leur activité Certains médicaments développement leur activité

thérapeutique suite à l’interaction sur les S.I.thérapeutique suite à l’interaction sur les S.I.

Il existe deux systèmes ioniques régulateurs des échanges Il existe deux systèmes ioniques régulateurs des échanges

ioniques:ioniques:

1.1. Les systèmes ioniques à pompe actives ATPase dépendante;Les systèmes ioniques à pompe actives ATPase dépendante;

2.2. Les systèmes ioniques à canaux ou ionophores: qui Les systèmes ioniques à canaux ou ionophores: qui

nécessitent de l’énergie (canaux de cotransfert ) ou non nécessitent de l’énergie (canaux de cotransfert ) ou non

(canaux passifs ) et les canaux électrogeniques. (canaux passifs ) et les canaux électrogeniques.

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LES SYSTEMES IONIQUESIntroduction

Les S.I. sont situés dans la membrane plasmique et constituent Les S.I. sont situés dans la membrane plasmique et constituent

la cible d’information biologique.la cible d’information biologique.

Leur dysfonctionnement engendre des pathologies.Leur dysfonctionnement engendre des pathologies.

Les substances pharmacodynamiques capables d’interférer Les substances pharmacodynamiques capables d’interférer

sur les SI sont utilisées comme médicaments pour le sur les SI sont utilisées comme médicaments pour le

traitement de ces pathologies.traitement de ces pathologies.

Les cas de non spécificité ionique de ces médicaments Les cas de non spécificité ionique de ces médicaments

engendre des effets secondaires parfois redoutables pour le engendre des effets secondaires parfois redoutables pour le

patient.patient.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

Il existe 2 types: Pompe et canaux ioniquesIl existe 2 types: Pompe et canaux ioniques

1.1. Systèmes à pompe.Systèmes à pompe.

Les pompes sont définies comme des protéines de transport Les pompes sont définies comme des protéines de transport

qui utilisent l'hydrolyse de l'ATP comme source d'énergie. qui utilisent l'hydrolyse de l'ATP comme source d'énergie.

Les détails moléculaires soient inconnus, mais il est probable Les détails moléculaires soient inconnus, mais il est probable

que les transporteurs transfèrent le soluté en subissant un que les transporteurs transfèrent le soluté en subissant un

changement de conformation réversible. changement de conformation réversible.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

Il existe 2 types: Pompe et canaux ioniquesIl existe 2 types: Pompe et canaux ioniques

1.1. Systèmes à pompe.Systèmes à pompe.

1.1. La pompe Na1.1. La pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

Elle permet le maintien d’un gradient transmbre en ions NaElle permet le maintien d’un gradient transmbre en ions Na++

(extra-C) et K(extra-C) et K++ (intra-C). L’hydrolyse de l’ATP apporte l’énergie (intra-C). L’hydrolyse de l’ATP apporte l’énergie

de fonctionnement.de fonctionnement.

1ATP permet le 1ATP permet le transport actiftransport actif de 3 Na de 3 Na++ extrus contre 2 K extrus contre 2 K++ intrus. intrus.

Cela provoque une dépolarisation négative du milieu intra-C Cela provoque une dépolarisation négative du milieu intra-C

d’où le d’où le caractère électrogènecaractère électrogène de la pompe de la pompe

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

Il existe 2 types: Pompe et canaux ioniquesIl existe 2 types: Pompe et canaux ioniques

1.1. Systèmes à pompe.Systèmes à pompe.

1.1. La pompe Na1.1. La pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

La [KLa [K++] est 10 à 20 fois plus élevée à l'intérieur des cellules qu'à ] est 10 à 20 fois plus élevée à l'intérieur des cellules qu'à

l'extérieur, alors que la situation est inversée pour Nal'extérieur, alors que la situation est inversée pour Na++. Ces . Ces

différences sont engendrées et maintenues par l’activité de la différences sont engendrées et maintenues par l’activité de la

pompe. Elle diminue ainsi la concentration intra-C d'ions positifs pompe. Elle diminue ainsi la concentration intra-C d'ions positifs

ce qui implique la mise en place d'un potentiel électrique ce qui implique la mise en place d'un potentiel électrique

membranaire. membranaire.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

Il existe 2 types: Pompe et canaux ioniquesIl existe 2 types: Pompe et canaux ioniques

1.1. Systèmes à pompe.Systèmes à pompe.

1.1. La pompe Na1.1. La pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

L'ATPase (classe P), comme la plupart des autres pompes, est L'ATPase (classe P), comme la plupart des autres pompes, est

constituée de trois protéines étroitement liées (sous-unités , constituée de trois protéines étroitement liées (sous-unités ,

respectivement d'un poids moléculaire de 110 kDa, 40 kDa et respectivement d'un poids moléculaire de 110 kDa, 40 kDa et

8 kDa). Son mécanisme moléculaire de transport exige trois 8 kDa). Son mécanisme moléculaire de transport exige trois

étapes :étapes :

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

Il existe 2 types: Pompe et canaux ioniquesIl existe 2 types: Pompe et canaux ioniques

1.1. Systèmes à pompe.Systèmes à pompe.

1.1. La pompe Na1.1. La pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

trois étapes :trois étapes :

1.1. fixation des ions à haute affinité,fixation des ions à haute affinité,

2.2. transfert des ions au travers de la membrane, ettransfert des ions au travers de la membrane, et

3.3. réduction d'affinité qui permet la libération des ions.réduction d'affinité qui permet la libération des ions.

Ce dynamisme est engendré par la fixation de l'ATP et son Ce dynamisme est engendré par la fixation de l'ATP et son

hydrolyse subséquentehydrolyse subséquente

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COURS DE COURS DE PHARMACOLOGIEPHARMACOLOGIE

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.1. 1.1. La pompe NaLa pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

Localisation: membranes cytoplasmiques. Localisation: membranes cytoplasmiques.

Constitution: 2 sous-unités Constitution: 2 sous-unités αα catalytiques et 2 sous-unités ß. catalytiques et 2 sous-unités ß.

Stimulus: Energie libérée par l'hydrolyse de l'ATP en présence Stimulus: Energie libérée par l'hydrolyse de l'ATP en présence

Mg2+.Mg2+.

Transport actif: 3 Na+ extrus et 2 K+ intus. Transport actif: 3 Na+ extrus et 2 K+ intus.

La Na+/K+-ATPase a trois fonctions principales : La Na+/K+-ATPase a trois fonctions principales :

1.1. Créer une différence de potentiel membranaire.Créer une différence de potentiel membranaire.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.1. 1.1. La pompe NaLa pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

2.2. Assurer la polarisation des tissus excitables ou contractiles : Assurer la polarisation des tissus excitables ou contractiles :

la dépolarisation et la repolarisation correspondent la dépolarisation et la repolarisation correspondent

respectivement à une entrée de sodium et une sortie de respectivement à une entrée de sodium et une sortie de

potassium. La Na+/K+-ATPase rétablit l'équilibre antérieur. potassium. La Na+/K+-ATPase rétablit l'équilibre antérieur.

3.3. Créer une énergie potentielle, liée au gradient ionique de part Créer une énergie potentielle, liée au gradient ionique de part

et d'autre de la membrane plasmique. Cette énergie est et d'autre de la membrane plasmique. Cette énergie est

utilisée notamment pour les transports actifs secondaires, le utilisée notamment pour les transports actifs secondaires, le

plus souvent couplés à celui du sodium. plus souvent couplés à celui du sodium.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.1. 1.1. La pompe NaLa pompe Na++/K/K++ATPaseATPase

Expérimentalement il est possible d'inhiber l'ATPase NaExpérimentalement il est possible d'inhiber l'ATPase Na++/K/K++

par l'ouabaïne, glycoside extrait de la digitale.par l'ouabaïne, glycoside extrait de la digitale.

Le gradient NaLe gradient Na++/K/K++ généré est essentiel au fonctionnement de généré est essentiel au fonctionnement de

la cellule. Il est impliqué dans diverses fonctions :la cellule. Il est impliqué dans diverses fonctions :

1.1. régulation du pH,régulation du pH,

2.2. régulation du volume cellulaire,régulation du volume cellulaire,

3.3. transport de nutriments tels que glucose et certains acides transport de nutriments tels que glucose et certains acides

aminés,aminés,

4.4. transmission du signal dans le système nerveux (potentiel transmission du signal dans le système nerveux (potentiel

d'action).d'action).

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.2. 1.2. La pompe CaLa pompe Ca2+2+ ATPase ATPase

Les ATPases CaLes ATPases Ca2+2+ (classe P) sont des protéines de poids (classe P) sont des protéines de poids

moléculaire d'environ 110 kDa. Elles sont situées dans la moléculaire d'environ 110 kDa. Elles sont situées dans la

membrane plasmique mais aussi dans la membrane du membrane plasmique mais aussi dans la membrane du

réticulum endoplasmique (réticulum sarcoplasmique pour les réticulum endoplasmique (réticulum sarcoplasmique pour les

cellules musculaires où l'ATPase Cacellules musculaires où l'ATPase Ca2+2+ représente 90% des représente 90% des

protéines membranaires). protéines membranaires).

Les ATPases CaLes ATPases Ca2+2+ sont différentes selon leur localisation sont différentes selon leur localisation

comme le montre l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques. comme le montre l'utilisation d'inhibiteurs spécifiques.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.2. 1.2. La pompe CaLa pompe Ca2+2+ ATPase ATPase

Les cellules animales maintiennent des concentrations Les cellules animales maintiennent des concentrations

intracellulaires très faibles de Caintracellulaires très faibles de Ca2+2+

A l'intérieur du RE la [CaA l'intérieur du RE la [Ca2+2+] libre est tamponnée par la ] libre est tamponnée par la

calciréticuline, une protéine qui fixe 20 Cacalciréticuline, une protéine qui fixe 20 Ca2+2+ par molécule.par molécule.

D'un point de vue structure/fonction, cette ATPase ressemble D'un point de vue structure/fonction, cette ATPase ressemble

beaucoup à la Na+/K+-ATPase mais elle est sélective du . Son beaucoup à la Na+/K+-ATPase mais elle est sélective du . Son

activité - déclenchée par l'hydrolyse d'ATP, suivie par une activité - déclenchée par l'hydrolyse d'ATP, suivie par une

phosphorylation/déphosphorylation de l'acide aspartique 351 - phosphorylation/déphosphorylation de l'acide aspartique 351 -

se traduit par le passage simultané de deux ions Case traduit par le passage simultané de deux ions Ca2+2+. .

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.2. 1.2. La pompe CaLa pompe Ca2+2+ ATPase ATPase

les ions Cales ions Ca2+2+ sont étroitement impliqués dans les voies de sont étroitement impliqués dans les voies de

signalisation commandant la contraction musculaire, signalisation commandant la contraction musculaire,

l'exocytose et l'activation de divers types cellulaires en réponse l'exocytose et l'activation de divers types cellulaires en réponse

à un stimulus extérieur (exemple des lymphocytes T).à un stimulus extérieur (exemple des lymphocytes T). La pompe La pompe

va donc intervenir dans ces différentes fonctions.va donc intervenir dans ces différentes fonctions.

l'ATPase du réticulum endoplasmique est inhibée par la l'ATPase du réticulum endoplasmique est inhibée par la

thapsigargine, et régulée par une petite protéine membranaire thapsigargine, et régulée par une petite protéine membranaire

(6 kDa), le phospholambane et le Mg2+.(6 kDa), le phospholambane et le Mg2+.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

La [HLa [H++] détermine l'acidité d'une solution. Le pH= - log [H] détermine l'acidité d'une solution. Le pH= - log [H++]. ].

La cellule doit s’assurer un pH bien précis et stable parce que la La cellule doit s’assurer un pH bien précis et stable parce que la

fonction d'une protéine dépend du pH environnant. fonction d'une protéine dépend du pH environnant.

Les enzymes lysosomiales qui dégradent les protéines Les enzymes lysosomiales qui dégradent les protéines

fonctionnent préférentiellement à fonctionnent préférentiellement à pH 5,5pH 5,5 alors que les enzymes alors que les enzymes

cytoplasmiques fonctionnent de façon optimale à cytoplasmiques fonctionnent de façon optimale à pH 7,2pH 7,2. .

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

Une concentration stable en ions (protons) ne se maintient dans Une concentration stable en ions (protons) ne se maintient dans

le cytosol que du fait de l'existence de mécanismes de transport le cytosol que du fait de l'existence de mécanismes de transport

actif rejetant des protons hors de la cellule. Ce type de transport actif rejetant des protons hors de la cellule. Ce type de transport

sert à compenser à la fois la production métabolique de sert à compenser à la fois la production métabolique de

molécules acides et l'entrée passive de protons.molécules acides et l'entrée passive de protons.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++ , pompe à protons , pompe à protons

Le pH des lysosomes et endosomes est régulé par l'ATPase HLe pH des lysosomes et endosomes est régulé par l'ATPase H++

(classe V), localisée dans la membrane de ces organites, qui fait (classe V), localisée dans la membrane de ces organites, qui fait

entrer les protons dans ces vésicules et en acidifie le contenu entrer les protons dans ces vésicules et en acidifie le contenu

(pH 5,5). (pH 5,5).

Cette pompe ne ressemble pas à NaCette pompe ne ressemble pas à Na++/K/K++ et Ca et Ca2+2+ . Elle est . Elle est

constituée de nombreuses sous-unités transmembranaires (a et constituée de nombreuses sous-unités transmembranaires (a et

c) et cytosoliques (A, B, C, D et E) lui donnant un poids total c) et cytosoliques (A, B, C, D et E) lui donnant un poids total

d'environ 270 kDa. d'environ 270 kDa.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++ , pompe à protons , pompe à protons

L'hydrolyse de l'ATP produit le transport mais ne s'accompagne L'hydrolyse de l'ATP produit le transport mais ne s'accompagne

pas de la phosphorylation sur un résidu aspartate.pas de la phosphorylation sur un résidu aspartate.

Le lysosome contient environ 50 enzymes différentes dont la Le lysosome contient environ 50 enzymes différentes dont la

plupart sont des protéases et qui agissent à un pH optimum de plupart sont des protéases et qui agissent à un pH optimum de

5,5. Leur rôle est de détruire les déchets, qu'ils soient d'origine 5,5. Leur rôle est de détruire les déchets, qu'ils soient d'origine

externe (endocytose) ou interne.externe (endocytose) ou interne.

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Pompe HPompe H++ ATPase (classe V) ATPase (classe V)

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++/K/K++ATPase,ATPase,

Le pH gastrique est régulé par l'ATPase HLe pH gastrique est régulé par l'ATPase H++/K/K++ (classe P) qui se (classe P) qui se

trouve associée à la membrane plasmique des cellules trouve associée à la membrane plasmique des cellules

gastriques pariétales de mammifère et qui transporte un proton gastriques pariétales de mammifère et qui transporte un proton

à l'extérieur en important un ion Kà l'extérieur en important un ion K++ (l'électroneutralité respectée)(l'électroneutralité respectée)

Elle est constituée de 2 sous-unités (120 kDa et 50 kDa), Elle est constituée de 2 sous-unités (120 kDa et 50 kDa),

ressemble aux ATPases Naressemble aux ATPases Na++/K/K++ et Ca et Ca2+2+ . L'hydrolyse de l'ATP et . L'hydrolyse de l'ATP et

la phosphorylation sur le résidu asparate (369) produisent un la phosphorylation sur le résidu asparate (369) produisent un

changement de conformation qui facilite le passage des ions. changement de conformation qui facilite le passage des ions.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++/K/K++ATPase,ATPase,

Cette pompe génère un puissant gradient de concentration de Cette pompe génère un puissant gradient de concentration de

protons : la [Hprotons : la [H++] est 10] est 1066 fois plus élevée dans la lumière de fois plus élevée dans la lumière de

l'estomac que dans le cytosol de la cellule. Un environnement l'estomac que dans le cytosol de la cellule. Un environnement

très acide est ainsi mis en place dans l'estomac (pH 1,5, avec très acide est ainsi mis en place dans l'estomac (pH 1,5, avec

0.03 M H0.03 M H++).).

Le pH bas est essentiellement destiné à éliminer les micro-Le pH bas est essentiellement destiné à éliminer les micro-

organismes pathogènes qui entrent avec la nourriture.organismes pathogènes qui entrent avec la nourriture.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. 1.3. La pompe HLa pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++/K/K++ATPase,ATPase,

L'ATPase HL'ATPase H++/K/K++ est la cible directe de est la cible directe de l'Oméprazole (MOPRAL)l'Oméprazole (MOPRAL), ,

drogue inhibitrice utilisée pour traiter les ulcères gastriques. drogue inhibitrice utilisée pour traiter les ulcères gastriques.

L'inhibition du fonctionnement de la pompe se traduit par une L'inhibition du fonctionnement de la pompe se traduit par une

augmentation du pH de l'estomac (vers pH 4), favorable à la augmentation du pH de l'estomac (vers pH 4), favorable à la

cicatrisation. cicatrisation.

Le Le sulphénamidesulphénamide crée des liaisons disulfures avec la pompe et crée des liaisons disulfures avec la pompe et

entraîne son altération avec diminution de la sécrétion dans la entraîne son altération avec diminution de la sécrétion dans la

lumière gastrique.lumière gastrique.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques1.3. La pompe H1.3. La pompe H++/K/K++ATPaseATPase

    ATPase HATPase H++/K/K++ATPase,ATPase,

A l'inverse, les anti-inflammatoires, comme l'aspirine et le A l'inverse, les anti-inflammatoires, comme l'aspirine et le

paracétamol, augmentent par une voie indirecte l'activité de paracétamol, augmentent par une voie indirecte l'activité de

l'ATPase Hl'ATPase H++/K/K++ et réduisent la production de mucus et de et réduisent la production de mucus et de

bicarbonate. Le traitement prolongé provoque donc des ulcères bicarbonate. Le traitement prolongé provoque donc des ulcères

gastriques (effet indésirable du médicament).gastriques (effet indésirable du médicament).

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Sécrétion de HCl par la cellule Sécrétion de HCl par la cellule pariétale gastrique pariétale gastrique (R = récepteur, PK = protéine (R = récepteur, PK = protéine kinase)kinase)

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques

La sécrétion de ClLa sécrétion de Cl-- est probablement couplée à celle du K est probablement couplée à celle du K++ qui qui

est recyclé. est recyclé.

Le principal stimulant de la pompe HLe principal stimulant de la pompe H++/K/K++-ATPase est la prise -ATPase est la prise

d'aliments qui agit par libération d'histamine, de gastrine et d'aliments qui agit par libération d'histamine, de gastrine et

d'acétylcholine, lesquelles activent, par l'intermédiaire de l'AMP d'acétylcholine, lesquelles activent, par l'intermédiaire de l'AMP

cyclique ou du calcium, les protéines kinases qui, elles-mêmes, cyclique ou du calcium, les protéines kinases qui, elles-mêmes,

activent la pompe Hactivent la pompe H++/K/K++-ATPase.-ATPase.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

Un canal ionique est une catégorie de Un canal ionique est une catégorie de protéines membranaires

perméables à un ou plusieurs perméables à un ou plusieurs ions ( (sodium, , calcium, , potassium

chlore ). ).

On distingue des canaux à co-transport actif et des canaux à On distingue des canaux à co-transport actif et des canaux à

potentiel dépendants.potentiel dépendants.

Un canal ne peut pas transporter un ion contre ce gradient. Ce Un canal ne peut pas transporter un ion contre ce gradient. Ce

rôle est tenu par les pompes membranaires, comme la rôle est tenu par les pompes membranaires, comme la

pompe sodium/potassium, qui doivent utiliser de l'énergie à cette , qui doivent utiliser de l'énergie à cette

fin.fin.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.2. Les canaux à co-transport actif2.2. Les canaux à co-transport actif

Ils nécessitent de l’énergie fournie par le mouvement d’un ion Ils nécessitent de l’énergie fournie par le mouvement d’un ion

qui suit son gradient électrochimique.qui suit son gradient électrochimique.

Il s’agit généralement de NaIl s’agit généralement de Na++ qui peut intruser 2 à 3 ions. qui peut intruser 2 à 3 ions.

1.1. NaNa++/K/K++/Cl/Cl-- : branches ascendantes de l’anse de Henlé (T.Rénaux) : branches ascendantes de l’anse de Henlé (T.Rénaux)

2.2. NaNa++/H/H++: Tube Contourné Distal (TCD) (Rein): Tube Contourné Distal (TCD) (Rein)

3.3. NaNa++/Ca/Ca2+2+: Contractions musculaires: Contractions musculaires

4.4. NaNa++/Cl/Cl--: Intestin: Intestin

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou 2. Les canaux ioniques ou

ionophoresionophores

2.2. Les canaux à co-transport actif2.2. Les canaux à co-transport actif

5.5. NaNa++/K/K++: Hématies: Hématies

6.6. NaNa++/I/I--: Cellules thyroïdiennes: Cellules thyroïdiennes

Ce mécanisme peut transférer Ce mécanisme peut transférer

des acides aminés, vitamines des acides aminés, vitamines

et glucides par absorption et glucides par absorption

intestinale intestinale

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Ce sont des canaux à transfert passif sans énergie Ce sont des canaux à transfert passif sans énergie

Leur capacité est > à celle des pompeLeur capacité est > à celle des pompe

Ils ont une sélectivité ionique: NaIls ont une sélectivité ionique: Na++, K, K++, Ca, Ca2+2+, Cl, Cl--, HCO, HCO33--

Il y a une spécificité de la cinétique de fonctionnement: les deux Il y a une spécificité de la cinétique de fonctionnement: les deux

seules formes du canal sont la fermeture ou l’inactivité et seules formes du canal sont la fermeture ou l’inactivité et

l’ouverture ou l’activé.l’ouverture ou l’activé.

Ils ont une sensibilité à des ions, molécules spécifiques et Ils ont une sensibilité à des ions, molécules spécifiques et

toxinestoxines

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Les canaux NaLes canaux Na++

On les retrouve dans les neurones, le myocardeOn les retrouve dans les neurones, le myocarde

Leur dépolarisation entraîne la genèse et la conduction d’un PA.Leur dépolarisation entraîne la genèse et la conduction d’un PA.

Ils sont inhibés par les anesthésiques locaux, Ils sont inhibés par les anesthésiques locaux, la téradotoxine.la téradotoxine.

La stimulation est faite par La stimulation est faite par la batrachotoxine, la vératrine la batrachotoxine, la vératrine

(veratrum album), l’aconitine, les toxines polypeptidiques du (veratrum album), l’aconitine, les toxines polypeptidiques du

scorpion d’Afrique, le DDT et les pyréthrénoïdes.scorpion d’Afrique, le DDT et les pyréthrénoïdes.

Dr. Richard SAWADOGO, PhD. Sciences Biologiques Appliquées - Université de Ouagadougou

LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Les canaux NaLes canaux Na++

Médicaments: anesthésiques locaux, anti-arythmique, quininesMédicaments: anesthésiques locaux, anti-arythmique, quinines

Les canaux CaLes canaux Ca2+2+

Le calcium permet la motilité et la division cellulaire, la Le calcium permet la motilité et la division cellulaire, la

conduction nerveuse, la sécrétion et le métabolisme.conduction nerveuse, la sécrétion et le métabolisme.

On distingue:On distingue:

1.1. Les canaux L: localisés dans les myocytes squelettiques, Les canaux L: localisés dans les myocytes squelettiques,

cardiaques, lisse et les neurones. cardiaques, lisse et les neurones.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Les canaux CaLes canaux Ca2+2+

1.1. Les canaux L: inhibés par Les canaux L: inhibés par la dihydropyridine, les benzothiazines la dihydropyridine, les benzothiazines

et les arylalkylamines.et les arylalkylamines.

2.2. Les canaux T: plus rapides, sensibles Les canaux T: plus rapides, sensibles auxaux dihydropyridines.dihydropyridines.

3.3. Les canaux N: intermediaires, situés sur les neurones.Les canaux N: intermediaires, situés sur les neurones.

D’autres canaux sont liés à des récepteurs (NA, ACh). Ce sont D’autres canaux sont liés à des récepteurs (NA, ACh). Ce sont

des ionophores qui jouent le rôle de second messager.des ionophores qui jouent le rôle de second messager.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Les canaux KLes canaux K++

Ce sont des canaux de fuite. Il permet à KCe sont des canaux de fuite. Il permet à K++ de s’écouler hors de de s’écouler hors de

la cellule selon le sens décroissant de son gradient de la cellule selon le sens décroissant de son gradient de

concentration. Ceci conduit à une sortie nette de Kconcentration. Ceci conduit à une sortie nette de K++

C’est le potentiel de membrane qui retard le mouvement de C’est le potentiel de membrane qui retard le mouvement de

sortie de Ksortie de K++,Selon une certaine valeur du potentiel membranaire, ,Selon une certaine valeur du potentiel membranaire,

la tendance de sortie de Kla tendance de sortie de K++ selon le gradient de concentration selon le gradient de concentration

est compensée par la tendance d’entrée due au gradient est compensée par la tendance d’entrée due au gradient

électrique.électrique.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Les canaux sont très sélectifs de la molécule qui les traverse Les canaux sont très sélectifs de la molécule qui les traverse

La grande diversité des canaux est due plus à leur modalité La grande diversité des canaux est due plus à leur modalité

d’ouverture qu’aux molécules qui les traversent. Certains sont d’ouverture qu’aux molécules qui les traversent. Certains sont

ouverts en permanence. D'autres s'ouvrent sous l'action d'une ouverts en permanence. D'autres s'ouvrent sous l'action d'une

molécule ou d'un ion. D'autres, enfin, s'ouvrent sous une action molécule ou d'un ion. D'autres, enfin, s'ouvrent sous une action

mécanique, une variation de potentiel, une variation de mécanique, une variation de potentiel, une variation de

température.température.

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. Les canaux ioniques ou ionophores2. Les canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Ils sont responsables d'une propriété universelle aux Ils sont responsables d'une propriété universelle aux

membranes cellulaires : l'existence d'un membranes cellulaires : l'existence d'un

potentiel transmembranaire. .

Ils participent aussi au phénomène d'excitabilité cellulaire. Ils participent aussi au phénomène d'excitabilité cellulaire.

Les dépolarisations et mouvements ioniques qu'ils provoquent Les dépolarisations et mouvements ioniques qu'ils provoquent

assurent des phénomènes tels que l'initiation et la propagation assurent des phénomènes tels que l'initiation et la propagation

du du potentiel d'action, la , la contraction cellulaire, la sensibilité de cellulaire, la sensibilité de

certains certains récepteurs sensoriels, mais aussi la sensibilité aux , mais aussi la sensibilité aux

hormones et aux et aux neurotransmetteurs. .

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LES SYSTEMES IONIQUESLes différents types de systèmes ioniques2. 2. Les canaux ioniques ou ionophoresLes canaux ioniques ou ionophores

2.3. Les canaux à potentiel dépendants2.3. Les canaux à potentiel dépendants

Ces rôles variés sont le résultat d'un nombre élevé de types de Ces rôles variés sont le résultat d'un nombre élevé de types de

canaux.canaux.

De fait, le blocage des canaux peut avoir des conséquences très De fait, le blocage des canaux peut avoir des conséquences très

graves pour l'organisme, et les graves pour l'organisme, et les toxines les plus mortelles les plus mortelles

agissent en général sur eux.agissent en général sur eux.

Dr. Richard SAWADOGO, PhD. Sciences Biologiques Appliquées - Université de Ouagadougou

Nature et localisation des pompes et Nature et localisation des pompes et canaux ioniquescanaux ioniquesLes différents systèmesLes différents systèmes TypesTypes LocalisationLocalisation

Systèmes à pompeSystèmes à pompe

AMPcAMPc

NaNa++/K/K++ATPaseATPase Presque toutes les cellulesPresque toutes les cellules

KK++/H/H++ATPaseATPase Cellules gastriquesCellules gastriques

CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+ Réticulum endoplasmiqueRéticulum endoplasmique

Système Système

à à

canauxcanaux

Transport actif, Transport actif,

co-transport, co-transport,

contre transportcontre transport

NaNa++/K/K++/Cl/Cl-- BAAHBAAH

NaNa++/H/H++ TCDTCD

NaNa++/Ca/Ca2+2+ Myocarde, neurone, Myocarde, neurone, granulocytesgranulocytes

NaNa++/HCO/HCO33++ TCPTCP

Potentiel Potentiel

dépendantdépendant

NaNa++ Neurone, myocarde, diversNeurone, myocarde, divers

KK++ Cœur, neurone, musclesCœur, neurone, muscles

ClCl-- SNCSNC

Ca2+

LentsLents Myocytes, neuronesMyocytes, neurones

IntermédiairesIntermédiaires NeuronesNeurones

RapidesRapides Myocarde

BAAHBAAH: Branche Ascendante de l’Anse de Henlé, TCDTCD: Tube contourné distal,

TCPTCP: tube contourné proximal.

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