Influence des gradients électrochimiques transmembranaires sur le transport de molécules hydrophobes. Application aux différents mécanismes de découplage

Institut de topologie et dynamique des systèmes, CNRS URA 34, Université Paris 7, 1, rue Guy-de-la-Brosse, 75005 Paris, France.

Résumé

Les membranes biologiques séparent des compartiments aqueux qui présentent des compositions ioniques différentes ce qui entraîne l’existence de gradients électrochimiques transmembranaires. Le gradient de pH favorise l’accumulation des acides faibles hydrophobes dans les compartiments alcalins et des bases faibles hydrophobes dans les compartiments acides. Le gradient électrique entraîne une électrophorèse des molécules hydrophobes chargées vers le compartiment présentant des charges opposées. Ces transports du soluté sous l’influence des gradients électrochimiques permettent d’expliquer le mécanisme d’action des agents découplants de la phosphorylation oxydative mitochondriale. On distinguera trois catégories de découplants: les agents protonophores classiques, les découplants non protonophores et les découplants basiques faibles dont le mécanisme de découplage implique la participation du potentiel électrique transmembranaire.

Abstract

Differences in the ionic composition of the aqueous compartments accross biological membranes lead to transmembrane electrochemical ions gradients. PH gradients drive weak lipophilic acids accumulation in alcali compartments and weak bases accumulation in acidic compartments. Transmembrane electrical potential allows an electrophoretic accumulation of charged molecules toward opposite charges. These electrochemical transmembrane transports allow to understand the mechanism of action of uncouplers of oxidative phosphorylation. Three classes of uncouplers may be identified: classical uncouplers, decouplers, and cationic weak bases uncouplers which are electrophoretically accumulated according to the transmembrane potential.