Les cellules épithéliales sont capables d’assurer un transport vectoriel :
– permettant qu’un ion ou une molécule soit transporté d’un côté de l’épithélium au côté opposé,
– nécessitant des protéines de transport spécifiquement exprimées soit dans la membrane apicale, soit dans la membrane basolatérale, définissant une polarité membranaire.

Par exemple pour le transport vectoriel de sodium :
– le transport est énergisé par la Na+/K+-ATPase des cellules tubulaires rénales normalement confinée à la membrane basolatérale, qui assure la sortie du Na de la cellule par le pôle basolatéral vers les capillaires péritubulaires et maintient une faible concentration intracellulaire de sodium
– l’activité de la Na+/K+-ATPase aboutit indirectement à une différence de potentiel transmembranaire telle que l’intérieur de la cellule soit électronégatif par rapport à l’extérieur, et crée donc un gradient électrochimique favorable à l’entrée passive de sodium vers l’intérieur de la cellule ;
si la membrane apicale contient une protéine (canal ou transporteur) permettant l’entrée de sodium, une telle cellule sera capable de transporter efficacement du sodium de l’urine au côté apical de l’épithélium vers le sang au côté basolatéral, c’est-à-dire de réaliser un transport vectoriel de sodium.

Un transport vectoriel effectué :
du pôle apical vers le pôle basolatéral est appelé absorption,
dans l’autre sens est appelé sécrétion.

L’eau et les solutés peuvent être transportés :
– à travers un épithélium en traversant successivement les membranes apicales et basolatérale : transport transcellulaire,
– entre les cellules à travers les jonctions serrées : transport paracellulaire.

Ces deux modes de transports ont des caractéristiques différentes.

Lors d’un transport transcellulaire, une étape est active et l’autre est passive. Par exemple, dans le cas de la réabsorption de sodium, l’étape active est la sortie basolatérale de sodium par la Na+/K+-ATPase, qui consomme de l’énergie et permet de maintenir un gradient électrochimique favorable à l’entrée passive de sodium au travers de la membrane apicale dans le sens du gradient électrochimique.

Le transport par la voie paracellulaire ne peut être que passif, dans le sens du gradient chimique ou électrochimique pour les solutés, ou du gradient osmotique pour l’eau. La perméabilité de la voie paracellulaire varie en fonction des épithéliums. Certains épithéliums se caractérisent par une voie paracellulaire largement perméable à l’eau et aux solutés (par exemple, le tubule proximal) ; d’autre ont une voie paracellulaire perméable à certains solutés mais imperméable à l’eau (par exemple, l’épithélium de la branche ascendante large de l’anse de Henle) ; d’autres encore ont une voie paracellulaire quasiment imperméable tant à l’eau qu’aux solutés (par exemple, l’épithélium du canal collecteur).