lundi, 12 juin 2023
Journal de bord de notre cerveau à tous les niveaux: l’importance de la pompe sodium-potassium
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Je n’ai pas eu le temps de publier de billet la semaine dernière parce que j’ai donné une formation d’une journée complète mardi à des professeur.es de biologie du cégep de Chicoutimi sur les comportements et leur origine évolutive. Et jeudi je donnais une conférence sur « La neurobiologie et bonheur » à la bibliothèque du Vieux Saint-Laurent. Je reprends donc cette semaine la publication du « journal de bord » de mon livre en y publiant certains encadrés qui n’ont pu, faute d’espace, trouver leur place dans le bouquin. Étant dans une phase de relecture plus « sévère » de mes chapitres, je publie cette semaine un encadré que j’avais d’abord laissé dans le chapitre 3, mais que je vais finalement retirer pour le placer ici. Il s’agit d’observations sur l’importance d’une protéine qui se retrouve dans la membrane de nos neurones et de beaucoup de nos autres cellules : la pompe sodium-potassium, qui recrée les gradients de concentration ionique nécessaire à l’influx nerveux en plus d’assurer d’autres fonctions ailleurs dans l’organisme.
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On s’est longtemps demandé comment la pompe sodium-potassium faisait pour prendre des ions sodium dans la première phase de son travail, et des ions potassium dans la deuxième, sans se tromper d’ion (voir cette animation sur le site). Il a fallu attendre en 2009 pour que la structure globale de cette protéine puisse être observée. Et ce n’est qu’en 2013 qu’on a pu démontrer que la réponse à cette question est que la pompe change de conformation entre ces deux étapes.
Dans la première conformation, elle possède une cavité comportant trois emplacements qui ont exactement la taille d’ions sodium. Mais ces emplacements sont trop petits pour accepter des ions potassium. Et même chose dans la seconde conformation, les emplacements deviennent trop grands pour retenir les ions sodium.
C’est ce réglage d’une précision incroyable, issu de la seule sélection naturelle, qui permet à la pompe de faire une discrimination entre les deux sortes d’ions. Et de créer les gradients d’ions nécessaires de part et d’autre de la membrane cellulaire pour rendre possibles non seulement les potentiels d’action, mais aussi d’autres fonctions essentielles ailleurs dans l’organisme, comme contribuer à la réabsorption du magnésium dans les reins à partir de l’urine. Des travaux plus récents ont même montré que les symptômes à la fois rénaux et cérébraux d’une maladie rare seraient dus au dysfonctionnement d’un des différents types de cette pompe sodium-potassium qui se trouve dans ces organes.
En fait, les pompes sodium-potassium sont si importantes et si répandues dans nos différents tissus, incluant nos muscles, que jusqu’à 40 % de toute l’énergie qu’on consomme leur serait destinée ! C’est pour ça qu’on ne connaît pas de maladies où toutes nos pompes sodium-potassium sont déficientes : les individus ayant eu ce type de mutation majeure n’ont certainement pas survécu assez longtemps pour laisser des descendants…
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