Membrane cellulaire et transport Session III

Le potentiel hydrique est un concept qui nous aide à comprendre et à décrire le mouvement de l’eau dans les plantes, les organismes et leur environnement. C'est une mesure de l'énergie potentielle stockée dans les molécules d'eau. Il indique la direction et la vitesse du mouvement de l'eau. Le potentiel hydrique est indiqué par le symbole grec psi Ψ.

Trois facteurs principaux contribuent à la détermination du potentiel hydrique. Le premier est le potentiel de soluté. Le potentiel de soluté fait référence à l’effet des solutés dissous sur le mouvement de l’eau. Pour comprendre le potentiel de soluté, nous devons revisiter le processus d’osmose. Comme nous le savons, l’osmose est le mouvement des molécules d’eau à travers une membrane semi-perméable d’une zone de concentration en soluté plus faible vers une zone de concentration en soluté plus élevée. L’eau se déplace d’une zone à potentiel hydrique plus élevé vers une zone à potentiel hydrique plus faible.

Lorsque des solutés, tels que des sels, des sucres ou des ions, sont dissous dans l’eau, ils occupent de l’espace et interagissent avec les molécules d’eau. Ces molécules de soluté attirent les molécules d’eau par liaison hydrogène. Cela réduit l’énergie potentielle des molécules d’eau et diminue le potentiel hydrique global. Ainsi, les solutions qui ont une faible concentration en sels ont un potentiel hydrique élevé. Et les solutions qui ont une concentration élevée en sels ont un faible potentiel hydrique.

Le potentiel de soluté est représenté par le symbole Ψs. Elle est exprimée en unités de pression, comme les pascals. Le potentiel de soluté et le potentiel hydrique sont inversement proportionnels l’un à l’autre. À mesure que la concentration de solutés augmente dans une solution, le potentiel de soluté augmente. En conséquence, le potentiel hydrique diminue.

Prenons un exemple pour comprendre le potentiel hydrique. Lorsque les fruits ou les légumes sont conservés dans une concentration élevée de solutés, tels que des solutions de sugar ou de sel, cela affecte le potentiel hydrique à l’intérieur des cellules alimentaires. La concentration élevée en soluté dans la solution de conservation crée un potentiel hydrique inférieur à celui des cellules des fruits ou des légumes. En conséquence, l’eau des cellules des aliments s’échappe par osmose, cherchant à égaliser le potentiel hydrique entre les cellules alimentaires et la solution de conservation. Ce mouvement d’eau vers l’extérieur contribue à déshydrater les aliments, ce qui inhibe la croissance des micro-organismes. Il permet de conserver les aliments plus longtemps.

Le potentiel de pression est un autre élément important du potentiel hydrique. Il s’agit de la pression physique exercée par l’eau sur son environnement. Le potentiel de pression est indiqué par Ψp. Le potentiel de pression peut être positif ou négatif, selon les conditions. Le potentiel de pression positive se produit lorsque l’eau est sous pression, comme dans une cellule végétale qui a absorbé de l’eau et s’est dilatée. La cellule devient turgescente.

Un exemple courant de potentiel de pression positive est la pression de turgescence dans les cellules végétales. Lorsque les cellules végétales absorbent de l’eau par osmose, la paroi cellulaire résiste à l’expansion de la cellule. Il en résulte une pression interne. Cette pression interne est connue sous le nom de pression de turgescence. La pression de turgescence est essentielle pour maintenir la rigidité et la forme des tissus végétaux. Cela leur permet de se tenir debout et de soutenir la structure globale de la plante.

Le potentiel de pression négative, en revanche, se produit lorsque l’eau est sous tension ou tirée. Ce potentiel de pression négative est souvent appelé tension ou aspiration. En conséquence, la cellule rétrécit. Lorsqu’une cellule végétale est placée dans une solution à forte concentration de solutés, l’eau sort de la cellule. En conséquence, un potentiel de pression négative est créé à l’intérieur de la cellule.

Une solution hypertonique est une solution qui a une concentration de solutés plus élevée par rapport à une autre solution. En d’autres termes, son potentiel hydrique est inférieur à celui de l’autre solution. Lorsqu'une cellule ayant une concentration plus faible de solutés est placée dans une solution hypertonique, la cellule perd de l'eau et rétrécit. Cela est dû au fait que le potentiel hydrique est plus grand à l’intérieur de la cellule que dans la solution dans laquelle elle est placée. En conséquence, l’eau se déplace d’un potentiel hydrique plus élevé à l’intérieur de la cellule vers un potentiel hydrique plus faible à l’extérieur de la cellule.

La plasmolyse est un phénomène qui se produit lorsqu'une cellule végétale est placée dans une solution hypertonique, provoquant la sortie de l'eau de la cellule. En conséquence, la membrane cellulaire se détache de la paroi cellulaire et le cytoplasme se rétrécit en s’éloignant de la paroi cellulaire. Lorsqu'une cellule végétale se trouve dans une solution hypertonique, la concentration plus élevée de solutés dans la solution crée un potentiel hydrique inférieur à l'extérieur de la cellule par rapport à l'intérieur. À mesure que l’eau sort de la cellule pour égaliser la concentration de solutés, le protoplaste rétrécit et s’éloigne de la paroi cellulaire. Ce processus est connu sous le nom de plasmolyse.

Une solution hypotonique est une solution qui a une concentration de solutés plus faible par rapport à une autre solution. En d’autres termes, son potentiel hydrique est plus élevé que celui de l’autre solution. Lorsqu'une cellule est placée dans une solution hypotonique, la cellule absorbe de l'eau et devient turgescente. C'est parce que le potentiel hydrique est plus grand à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur. En conséquence, l’eau se déplace d’un potentiel hydrique plus élevé à l’extérieur de la cellule vers un potentiel hydrique plus faible à l’intérieur de la cellule.

Les solutions hypotoniques ont diverses implications biologiques. Dans les systèmes biologiques, les solutions hypotoniques peuvent affecter le comportement et la fonction des cellules. Par exemple, si les cellules de notre corps sont exposées à une solution hypotonique, l’eau pénètre dans les cellules, les faisant gonfler. Dans les cellules végétales, une solution hypotonique dans le sol peut faciliter l’absorption d’eau par les racines. Cela assure une bonne hydratation et maintient la turgescence cellulaire.

Une solution isotonique fait référence à une solution qui a la même concentration de solutés qu'une autre solution ou une solution de référence. Lorsqu’une cellule est placée dans une solution isotonique, il n’y a ni gain ni perte nette d’eau. La cellule conserve sa forme et son volume normaux. C'est parce que la concentration de solutés est la même à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. En d’autres termes, le potentiel hydrique à l’intérieur de la cellule est égal au potentiel hydrique à l’extérieur de la cellule. La cellule devient flasque.

Il existe un autre terme que nous pouvons utiliser pour décrire le mouvement de l’eau dans et hors d’une cellule. Comme nous le savons, l’eau se déplace de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur lorsqu’elle est placée dans une solution hypertonique. Ce mouvement de l’eau de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur est appelé exosmose. Pouvez-vous dire si la concentration de solutés est élevée ou faible à l'intérieur de la cellule par rapport à l'extérieur pendant l'exosmose ?.

Le mouvement de l’eau de l’extérieur de la cellule vers l’intérieur est appelé endosmose. Cela se produit lorsque la cellule est placée dans une solution hypotonique. Pouvez-vous dire si la concentration de solutés est élevée ou faible à l'intérieur de la cellule par rapport à l'extérieur pendant l'endosmose ?.