Le transport du glucose dans les cellules est un exemple qui illustre comment les cellules utilisent l’énergie contenue dans les gradients électrochimiques. L’ion vital pour ce processus est le sodium (Na⁺), qui est généralement présent à des concentrations extracellulaires plus élevées que dans le cytosol. Une telle différence de concentration est due, en partie, à l’action d’une “ pompe ” enzymatique intégrée dans la membrane cellulaire qui expulse activement Na⁺ d’une cellule. Fait important, comme cette pompe contribue à la forte concentration de Na⁺ chargé positivement à l’extérieur d’une cellule, elle contribue également à rendre cet environnement “ plus positif ” que la région intracellulaire. En conséquence, les gradients chimiques et électriques de Na⁺ pointent vers l’intérieur d’une cellule, et le gradient électrochimique est dirigé de la même façon vers l’intérieur.

Les cotransporteurs de sodium-glucose

Les cotransporteurs de sodium-glucose (SGLT) exploitent l’énergie stockée dans ce gradient électrochimique. Ces protéines, qui sont principalement situées dans les membranes des cellules intestinales ou rénales, contribuent à l’assimilation du glucose à partir du lumen de ces organes dans la circulation sanguine. Pour fonctionner, une molécule de glucose extracellulaire et deux Na⁺ doivent se lier au SGLT. À mesure que Na⁺ migre dans une cellule à travers le transporteur, il se déplace avec son gradient électrochimique, expulsant de l’énergie que la protéine utilise pour déplacer le glucose à l’intérieur d’une cellule, contre son gradient chimique puisque ce sucre a tendance à être à une concentration plus élevée à l’intérieur d’une cellule. En conséquence, le glucose monte contre son gradient de concentration simultanément à Na⁺ qui descend son gradient électrochimique. Il s’agit d’un exemple de transport actif secondaire, qui est nommé ainsi parce que la source d’énergie utilisée est de nature électrochimique, plutôt que la forme primaire d’ATP.

Les thérapies ciblant les SGLT

Étant donné le rôle du glucose dans certaines maladies, les scientifiques ont commencé à examiner les moyens d’interférer avec le transport du glucose dans les cellules. Par exemple, le diabète se caractérise par un excès de glucose dans la circulation sanguine, ce qui peut entraîner des lésions nerveuses et d’autres complications. En conséquence, certains chercheurs évaluent comment l’expression de SGLT diffère entre les diabétiques et les non-diabétiques, et si l’inhibition de différents SGLT peut aider à traiter la maladie. Inversement, puisqu’il a été démontré que les cellules cancéreuses exigent plus de glucose par rapport à leurs homologues normaux, d’autres chercheurs examinent si les transporteurs de glucose peuvent être une nouvelle cible des thérapies anticancéreuses.