Transporteurs du bicarbonate
Vue d'ensemble

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.

Transport du bicarbonate

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

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 SO₄^2-/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

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 :

• SLC4A1 (chapitre special : AE1 ou Band 3), glycoprotéine la plus abondante de la membrane érythrocytaire (globule rouge) ;
• SLC4A2, lui aussi érythrocytaire ;
• SLC4A3, abondant dans les neurones ;

2. les co-transporteurs HCO₃^-/Na⁺

Cette sous-famille comprend 5 membres :

• SLC4A4, dans le rein, le pancréas, la cornée et le cristallin ;
• SLC4A5, régulateur du pH intracellulaire ;
• SLC4A7 ;
• SLC4A8 (NDCBE : sodium-driven chloride/bicarbonate exchanger) dont la structure du domaine N-terminal vient d'être découverte (The crystal structure of the regulatory domain of the human sodium-driven chloride/bicarbonate exchanger 2017).
• SLC4A10 est un transporteur-like ;

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

• SLC4A9, échangeur HCO₃^-/Cl^-,
• SLC4A11, co-transporteur B(OH)₄^-/Na⁺.

SLC26

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 (HC₂O₄^2-) et de sulfate (SO₄^2-), retrouvé dans le foie ;
• SLC26A2, échangeur électroneutre de sulfate (SO₄^2-)… 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 ;



• 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 SO₄^2-/Cl^-, dans le rein et le tissu lymphoïde ;
• SLC26A8, échangeur HCO₃^-/Cl^- et SO₄^2-/Cl^-, dans les spermatocytes et les spermatozoïdes ;
• SLC26A9, échangeur HCO₃^-/Cl^- et SO₄^2-/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 (SO₄^2-).