La membrane cellulaire contrôle les échanges

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La membrane cellulaire contrôle les échanges

Un des premiers scientifiques à avoir compris que le fonctionnement des cellules dépendait, en partie, des propriétés de sa membrane cytoplasmique, frontière entre la cellule et son milieu, fut René Dutrochet (1776-1847). Il plaidait avec force pour l'unité de la physiologie dont les lois, pensait-il, devaient s'appliquer aussi bien aux animaux qu'aux végétaux et n'être pas différentes de celles qui régissent la physique et la chimie. Nous savons maintenant que cette idée était juste et l'application raisonnée de ces lois a conduit aux développements les plus modernes des technologies biomédicales. L'une d'entre elles, qui sauve quotidiennement la vie de milliers de personnes, est le "rein artificiel" dont la terminologie correcte est appareil d'hémodialyse. Cet appareil permet d'éliminer du sang certains déchets toxiques comme l'urée tout en en conservant les constituants essentiels. Il met en pratique un principe de fonctionnement commun à toutes les cellules vivantes.

Le contenu des cellules possède une composition chimique assez différente de celle de la matière minérale. Il est notamment très riche en grosses molécules organiques (macromolécules) qui forment la structure même de la cellule et assurent son fonctionnement. Chaque cellule doit conserver ces grosses molécules élaborées en permanence à partir de petites molécules prélevée dans le milieu. Parallèlement, les déchets du fonctionnement cellulaire doivent quitter la cellule. Une cellule doit donc en permanence contrôler ses échanges avec son milieu. Dutrochet montra qu'une membrane biologique placée entre deux solutions différentes était capable d'en séparer les substances dissoutes en fonction de la dimension de leurs molécules et des différences de concentration de part et d'autre de la membrane. Thomas Graham, physicochimiste écossais (1805-1869), mettra en application ce principe sur lequel repose l'hémodialyse : une membrane, même artificielle, laisse passer l'urée, petite molécule déchet du fonctionnement de l'organisme, mais se comporte comme une barrière infranchissable pour les grosses molécules biologiques comme le fait le rein. Chaque cellule se comporte comme un microdialyseur et conserve ainsi ses grosses molécules tandis que les molécules plus petites traversent facilement la membrane. Nous savons maintenant que la membrane des cellules est autrement plus complexe qu'une membrane de dialyse mais, pour le moment, nous nous limiterons à l'observation de ces propriétés élémentaires.

L’EXPÉRIENCE

CONSTRUIRE UN DIALYSEUR

Nous allons pour cela construire un dialyseur, simple mais efficace, et, par surcroît, équipé d'une membrane garantie biologique.

Matériel nécessaire

Œuf, maïzena, teinture d'iode ou alcool iodé (ou demander au pharmacien de préparer une solution contenant 1 g d'iode et 2 g d'iodure de potassium dans 100 ml d'eau). Pince à épiler, petit flacon genre petit pot pour bébé d'ouverture telle qu'il puisse servir de coquetier.

Préparer une solution d'amidon : remplir un verre de table avec de l'eau (environ 100 ml). En verser les 3/4 dans une petite casserole et porter à ébullition. Pendant ce temps, prendre un quart de cuillère à café de maïzena et la mélanger avec ce qui reste d'eau froide dans le verre à l'aide de la cuillère à café. Lorsque l'eau arrive à ébullition, arrêter le chauffage et verser le mélange maïzena-eau froide dans l'eau bouillante, cuillérée à café par cuillérée à café en mélangeant à chaque fois. Laisser refroidir.

Préparation du dialyseur

Casser un oeuf en deux avec un couteau en donnant un coup sec de façon à obtenir deux moitiés proprement séparées (récupérer éventuellement le contenu pour le manger). Tenir la moitié la moins pointue dans l'anneau formé par le pouce et l'index, surface de l'œuf vers le haut. Saisir la pince à épiler par la pointe et taper franchement sur le sommet de l'œuf avec l'autre extrémité de la pince pour y provoquer des cassures sans enfoncer de fragment de coquille dans la membrane sous-jacente (le but étant d'obtenir une partie de l'œuf avec la membrane intacte mais sans coquille, c'est la partie

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