THEMES des TRAVAUX
Echanges ioniques trans-membranaires et trans-épithéliaux impliqués dans la régulation des équilibres acido-basique et hydrominéral du milieu intérieur.
Les milliers de réactions chimiques distinctes éxécutées simultanément par une cellule sont étroitement coordonnées. Cette coordination n'est possible que dans un environnement physico-chimique (acido-basique et hydrominéral) intracellulaire stable. Un grand nombre de mécanismes de contrôle assurent à tout instant le maintien d'une certaine homéostasie physico-chimique et règlent les activités enzymatiques en réponse aux conditions changeantes à l' intérieur de la cellule. Il en résulte que le milieu intracellulaire est remarquablement stable malgré la grande variabilité des caractéristiques physico-chimiques des compartiments extracellulaires et externes. Ceci est particulièrement vrai chez les vertébrés supérieurs.
Il peut cependant advenir que pour des causes naturelles, pathologiques ou accidentelles, les cellules soient soumises à des conditions d'environnement exceptionnelles qui nécessitent la mise en place de mécanismes d'adaptations à court ou à long terme, qui dépassent largement le cadre du maintien de l'homéostasie et qui correspondent aux adaptations intra-spécifiques ou inter-spécifiques nécessaires à la survie de l'organisme.
Il convient donc de faire très clairement la distinction entre les processus de maintien d'un état stationnaire indispensable au fonctionnement harmonieux de la cellule, et les processus d'adaptation qui correspondent à la réponse de la cellule soumise à une perturbation, durable ou non, de son environnement.
Qu'il s'agisse de maintien ou d'adaptation, chaque cellule répond individuellement en mettant en oeuvre divers mécanismes parmi lesquels figurent les échanges ioniques transmembranaires. Ceux-ci tendent à modifier l'équilibre acido-basique intracellulaire lorsqu'ils aboutissent à une variation de la différence de concentration entre les ions forts positifs et négatifs, ils tendent par ailleurs à modifier le volume cellulaire lorsque les flux entrants n'équilibrent pas les flux sortants. Certaines cellules peuvent également participer à une réponse collective lorsqu'elles sont organisées en épithéliums et qu'elles constituent à la fois la première cible et le rempart protecteur lors de variations de pression osmotique, d'hygrométrie, de salinité ou d'état acido-basique du milieu extérieur liquide ou gazeux. Ces réponses organisées (échanges ioniques transépithéliaux) supposent des flux ioniques identiques au travers des membranes apicales et basolatérales (muqueuses ou séreuses) et donc une coordination de ces flux par des signaux de couplage intracellulaires (cross-talk). Il en résulte soit une absorption soit une sécrétion d'ions et d'eau selon que les flux nets sont entrants ou sortants. Il peut de même en résulter une variation de l'équilibre acido-basique extracellulaire si les mouvements d'anions et de cations forts ne sont pas équivalents.
Les travaux de l U.R.P.C. contribuent à la description des échanges ioniques (types et régulations) qui participent à ces processus; ils se limitent aux cellules impliquées dans le transport des gaz respiratoires ainsi que dans la régulation de l'équilibre acido-basique et de la balance hydrominérale du milieu intérieur à l'exception des cellules rénales.
MODELES CELLULAIRES
Ils sont :
- soit des cellules isolées utilisées comme modèles pour le transport des gaz respiratoires ou pour la régulation du volume cellulaire (érythrocytes).
- soit des épithéliums naturels directement exposées aux variations de l'environnement et qui assurent pour le reste de l'organisme le rôle de barrière protectrice : épithéliums a jonctions serrées des voies respiratoires (poumons, trachées, branchies) ou digestives (intestins)
- soit des épithéliums artificiels reconstitués à partir de lignées cellulaires primaires ou immortalisées
Ils sont étudiés soit fraîchement prélevés après exposition de l'organisme entier à une contrainte physico-chimique, soit en cultures cellulaires, avant, pendant ou après que cette contrainte soit ou ait été imposée.
SITUATIONS EXPERIMENTALES
Il s'agit des variations des caractéristiques physico-chimiques de l'environnement: température, pression hydrostatique, pressions partielles des gaz, salinité, état acido-basique, xénobiotiques.
APPLICATIONS
Une telle recherche en physiologie comparée menée dans un but d'acquisition de connaissances fondamentales sur des modèles membranaires ou épithéliaux variés peut apporter, par ailleurs, des informations essentielles dans des domaines aussi divers que la compréhension des mécanismes impliqués dans la malaria ou la mucoviscidose ou que les bases physiologiques de l'aquaculture.