Perméabilité optimale des aquaporines

Une histoire de forme ?

Optimal permeability of aquaporins: a question of shape?

¹ Institut lumière matière, UMR5306 université Lyon 1-CNRS, université de Lyon, 3, boulevard du 11 novembre 1918, 69622 Villeurbanne, France
² Laboratoire de Physique Statistique, UMR CNRS 8550, École Normale Supérieure, 24, rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France

^* laurent.joly@univ-lyon1.fr

Résumé

Les aquaporines sont des protéines transmembranaires omniprésentes dans le corps humain. Insérées dans les membranes cellulaires, elles jouent un rôle important dans la filtration, l’absorption et la sécrétion des fluides. L’excellent compromis entre sélectivité et perméabilité à l’eau des aquaporines reste mal compris aujourd’hui. Dans ce travail, nous nous intéressons à la forme en sablier des aquaporines, dont nous étudions l’influence sur la perméabilité, à l’aide de calculs numériques et d’un modèle théorique simple. Nous montrons qu’il existe un angle d’ouverture optimal qui maximise la perméabilité, et dont la valeur est proche des angles observés dans les aquaporines.

Abstract

Aquaporins are transmembrane proteins, ubiquitous in the human body. Inserted into the cell membranes, they play an important role in filtration, absorption and secretion of fluids. However, the excellent compromise between selectivity and permeability of aquaporins remains elusive. In this review, we focus on the hourglass shape of aquaporins, and we investigate its influence on water permeability, using numerical calculations and a simple theoretical model. We show that there is an optimum opening angle that maximizes the hydrodynamic permeability, and whose value is close to the angles observed in aquaporins.