• Comportement du chien et
    du chat
  • Celui qui connait vraiment les animaux est par là même capable de comprendre pleinement le caractère unique de l'homme
    • Konrad Lorenz
  • Biologie, neurosciences et
    sciences en général
  •  Le but des sciences n'est pas d'ouvrir une porte à la sagesse infinie,
    mais de poser une limite à l'erreur infinie
    • La vie de Galilée de Bertold Brecht

Transporteurs du bicarbonate
Vue d'ensemble

Sommaire

L'homéostasie est le maintien de l'ensemble des paramètres physico-chimiques d’un organisme.

  • Ces paramètres : glycémie, température, taux de sel dans le sang, pH… doivent rester relativement constants.
  • La stabilité du milieu intérieur (équilibre hydrique, équilibre électrolytique, équilibre acido-basique) est essentielle.

La régulation du pH et le maintien des gradient électrochimique (driving force) des ions dans l’organisme sont deux composantes fondamentales de cette homéostasie. Au niveau moléculaire et cellulaire, l’homéostasie acido-basique passe par la régulation des tampons cellulaires de l’organisme.

bien

Le couple HCO3-/CO2 (bicarbonate/dioxyde de carbone) est le tampon majoritaire de l’organisme chez l’homme.

Transport du bicarbonate

Le transport du bicarbonate (HCO3-) est effectué par huit processus physiologiquement distincts chez les animaux.

Classification des transporteurs de bicarbonate
Classification des transporteurs de bicarbonate
(Figure : vetopsy.fr d'après Parker et Boron)

1. Transport de HCO3- par des canaux perméables aux anions :

  • canaux GABA et glycine,
  • canaux ClC,
  • canaux chlorure activés par Ca++.

2. Échange de HCO3-/CO2 apical Na+-indépendant apical par les échangeurs d'anions SLC26 (A3, A4, A6 et A9)

3. Échange SO42-/2HCO3- Na+-indépendant basolatéral, ou un échange oxalate/2HCO3- par SLC26A1

4. Co-transport K+/HCO3- électroneutre inconnu jusqu'alors

5. Échange HCO3-/Cl- Na+-indépendant basolatéral :

  • échangeurs d'anions électroneutres SLC4A1 (AE1 ou Band 3), SLC4A2 (AE2) et SLC4A3 (AE3),
  • certains membres de la famille SLC26, comme SLC26A7

6. Co-transport électrogène Na+/HCO3- par SLC4A4 (NBCe1) et SLC4A5 (NBCe2)

7. Co-transport électroneutre Na+/HCO3- par SLC4A7 (NBCn1) et SLC4A10 (NBCn2)

8. Échange HCO3-/Cl- Na+-dépendant par SLC4A8 (NDCBE)

Les transporteurs, étudiés ici, font partie de la superfamille de l'APC (The Amino Acid-Polyamine-Organocation Superfamily 2012 et Expansion of the APC superfamily of secondary carriers 2014) et sont regroupés dans deux familles de gènes distincts :

  • les SLC4,
  • les SLC26, famille la plus ancienne.

Remarque : la famille SLC23, dont fait partie les transporteurs de vitamine C Na+-dépendant (SLC23A1), appartenant à la famille des transporteurs de nucléobases-ascorbates (NAT), possède une architecture similaire (The sodium-dependent ascorbic acid transporter family SLC23 2013).

SLC4

Famille des SLC4
Famille des SLC4
(Figure : vetopsy.fr)

La famille des SLC4 (SoLute Carrier familly 4) est composée de 10 membres répartis en 3 sous-familles (Molecular physiology and genetics of Na+-independent SLC4 anion exchangers 2009) :

1. Les échangeurs anioniques HCO3-/Cl- électroneutres (échange simultané de deux anions), indépendant du sodium, regroupant :

2. les co-transporteurs HCO3-/Na+

Cette sous-famille comprend 5 membres :

3. deux membres qui n'entrent pas dans les familles précédentes :

SLC26

SLC26Dg
SLC26Dg, symport H+/fumarate de Deinococcus geothermalis
(Figure : vetopsy.fr avec l'autorisation de Dutzler et coll)

La famille de gènes SLC26-SulP code pour des polypeptides qui fonctionnent comme des échangeurs :

  • d'anions électroneutres,
  • d'anions monovalents et divalents,
  • des canaux anioniques, dans certains cas et dans certaines conditions.

Chez l'homme, on retrouve les SLC26 dans divers organes, comme l'estomac, l'intestin, le rein, la thyroïde et l'oreille (Effect of SLC26 anion transporter disease-causing mutations on the stability of the homologous STAS domain of E. coli DauA (YchM).- 2016).

Les protéines SulP bactériennes sont liées au SLC26 et contribuent de manière importante au cycle du carbone océanique, au transport du sulfate et à la biosynthèse des acides gras et des antibiotiques (Structure of a prokaryotic fumarate transporter reveals the architecture of the SLC26 family 2015).

Chez les mammifères, la famille des SLC26 (SoLute Carrier familly 26) est composée de 11 membres :

  • SLC26A1, échangeur HCO3-/Cl- et transporteur d'oxalate (HC2O42-) et de sulfate (SO42-), retrouvé dans le foie ;
  • SLC26A2, échangeur électroneutre de sulfate (SO42-)… codant pour DTSDT (diastophic dysplasia sulfate transporter) ;
  • SLC26A3, échangeur HCO3-/Cl-, retrouvé principalement dans les intestins ;
  • SLC26A4 (pendrine), échangeur HCO3-/Cl-, mais aussi, I-, formate, nitrate et SCN-, exprimé principalement dans l'oreille interne et l'oreille moyenne ;
  • Mécanisme de SLC26Dg
    Mécanisme de SLC26Dg
    (Figure : vetopsy.fr avec l'autorisation de Dutzler et coll)
  • SLC26A5 (prestine), protéine motrice des cellules ciliées externes de la cochlée ;
  • SLC26A6, échangeur Cl-/formate dans l'intestin, le pancréas, le coeur, les muscles, l'estomac, l'œsophage et le placenta ;
  • SLC26A7, échangeur HCO3-/Cl- et SO42-/Cl-, dans le rein et le tissu lymphoïde ;
  • SLC26A8, échangeur HCO3-/Cl- et SO42-/Cl-, dans les spermatocytes et les spermatozoïdes ;
  • SLC26A9, échangeur HCO3-/Cl- et SO42-/Cl-, dans le cerveau, les cellules épithéliales des voies aériennes et la muqueuse gastrique ;
  • SLC26A10, pseudogène, dont le ARNm se retrouve dans le coeur ;
  • SLC26A11, transporteur de sulfate (SO42-).
Bibliographie
  • Marieb E. N. - Anatomie et physiologie humaines - De Boeck Université, Saint-Laurent, 1054 p., 1993
  • Maillet M. - Biologie cellulaire - Abrégés de Masson, 512 p, 2002
  • Thibault Ch., Levasseur M.C. - La reproduction chez les mammifères et l'Homme - Ellipse Editions Marketing S.A., Paris, 928 p., 2001
  • Vaissaire J.-P. - Sexualité et reproduction des mammifères domestiques et de laboratoire - Maloine S.A. Editeur, Paris, 457 p., 1977
  • Johnson M. H., Everritt B. J. - Reproduction - De Boeck Université, Saint-Laurent, 298 p., 2002