Petite mise au point sur les canaux ioniques
Il faut savoir que les cellules sont entourées d'une membrane plasmique qui joue le rôle d'une barrière entre l'intérieur de la cellule (cytoplasme) et le milieu extracellulaire (tout autour de la cellule).
Cette membrane est essentiellement constituée par des lipides qui forment une double couche relativement imperméable au passage des molécules hydrosolubles (qui sont solubles dans l'eau) comme les protéines, les hormones, les ions ...
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| perméabilité de la membrane plasmique |
C'est pourquoi les cellules ont développé des mécanismes permettant le transport d'ions et de molécules. Cette fonction est assurée par des protéines membranaires (autres constituants de la membrane plasmique).
Ces protéines de transport membranaire permettent à la cellule de s'approvisionner en métabolites (composés indispensables pour le développement de la cellule, ex: glucose, acide aminé ..) mais aussi de maintenir des concentrations en ions bien précises.
Il y a trois principales classes de protéines membranaires de transport:
• Les canaux ioniques
• Les pompes (transport actif primaire) qui nécessitent de l'ATP afin de fonctionner.
• Les transporteurs (transport actif secondaire) qui nécessitent au préalable la constitution d'un gradient ionique.
Nous allons développer légèrement le cas des canaux ioniques.
Ce sont de véritables pores constitués d'une ou plusieurs sous-unités protéiques trans-membranaires (qui traversent la membrane).
Certains canaux ioniques sont sélectifs (ils ne laissent passer que certains ions), cette sélectivité dépend des forces électrostatiques à l'intérieur du canal et du diamètre du pore.
Généralement, l'ouverture des pores dépend de la fixation d'un ligand (par exemple un neurotransmetteur), de l'interaction avec un composant intracellulaire (à l’intérieur de la cellule) ou d'un changement dans le potentiel membranaire (on parle alors de canaux dépendant du voltage).
La polarisation de la membrane plasmique (potentiel transmembranaire)
La mise en place du potentiel de repos est quelque peu difficile à comprendre.
Il faut savoir que dans les cellules eucaryotes, la répartition des ions de part et d'autre de la membrane plasmique est inégale. En effet il y a plus d'ions potassium (K+) à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur, c'est l'inverse pour les ions sodium (Na+).
Il y a donc mise en place d'un gradient de concentration (c'est à dire que les concentrations ne sont pas égales de part et d'autre de la membrane), ce qui va entraîner le déplacement des ions K+ vers l'extérieur de la cellule (pour équilibrer les concentrations).
Ce mouvement d'ions K+ polarise donc négativement la face cytoplasmique par rapport à la face externe. De ce fait le gradient électrochimique du potassium (K+) diminue.
En effet si l'intérieur de la cellule devient polarisé négativement alors les ions K+ vont avoir tendance à rester à l'intérieur de la cellule (puisqu'ils sont attirés par des charges négatives).
Les ions K+ sont donc soumis à deux forces de même intensité dirigées en sens contraire : d'un coté le gradient de concentration qui a tendance à faire sortir les ions K+ de la cellule et de l'autre le gradient électrochimique qui lui a tendance à faire rentrer les ions potassium.
Il en résulte que les ions K+ ne se déplacent plus à travers la membrane bien qu'ils soient toujours plus concentrés à l'intérieur de la cellule. Dans ce cas le potentiel de la membrane atteint la valeur de -90mV (potentiel d'équilibre du potassium).
Cependant le potentiel de membrane créé par le K+ induit une augmentation du gradient électrochimique du Na+ (en effet les ions sodium ont "envie de rentrer" dans la cellule puisque l'intérieur est chargé négativement).
Il y a donc un flux entrant de Na+ de plus en plus important. A un moment donné, il y a un équilibre dynamique où il y a autant de K+ qui sortent que de Na+ qui rentrent, c'est le potentiel de membrane de repos qui est proche de -70mV !
Lorsque le potentiel de membrane se déplace vers des valeurs plus négatives, on dit que la cellule s'hyperpolarise (lorsque des ions chargés positivement sortent de la cellule par exemple), en revanche si le potentiel de membrane se déplace vers des valeurs plus positives, la cellule se dépolarise (flux entrant de cations par exemple).
Voici une vidéo récapitulative de ce phénomène de dépolarisation :
Voici une vidéo récapitulative de ce phénomène de dépolarisation :
Sources:
cours de biologie cellulaire
http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/duchamp/SV2-physio_animale/potentiel_repos.htm
http://www.ednes.com/ecg_ex/elphysio2.htm
http://musibiol.net/biologie/cours/pa/repos.htm
cours de biologie cellulaire
http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/duchamp/SV2-physio_animale/potentiel_repos.htm
http://www.ednes.com/ecg_ex/elphysio2.htm
http://musibiol.net/biologie/cours/pa/repos.htm
Très intéressant article ! merci et bon continuation
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