Transports membranaires
Canaux ioniques et potentiels d’action
Potentiel de repos de la cellule
La répartition des ions est inégale de part et d’autre de la membrane cellulaire grâce à la pompe Na/K (qui échange 3Na+ contre 2K+) et à la perméabilité sélective des canaux ioniques membranaires (voir cours transport ionique).
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[Na+] : |
Intracellulaire : 14mmol/L |
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Extracellulaire : 140mmol/L |
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[K+] : |
Intracellulaire : 140mmol/L |
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Extracellulaire : 3mmol/L |
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[Ca2+] : |
Intracellulaire : 10-4mmol/L |
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Extracellulaire : 2,5mmol/L |
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[Cl-] : |
Intracellulaire : 14mmol/L |
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Extracellulaire : 144mmol/L |
Cette répartition inégale des ions de part et d’autre de la membrane cellulaire entraine l’existence d’un gradient électrique avec une différence de potentiel électrique entre les 2 faces de la membrane = polarité de la membrane.
L’équilibre est atteint quand le gradient électrique compense le gradient de concentration (voir cours diffusion membranaire et équilibre de Donan).
Ce Potentiel électrique s’appelle le potentiel de repos de la cellule.
Le potentiel de repos d’une cellule est d’environ :
Vi-Ve=70mV
Au repos, la face interne de la membrane est chargée négativement, sa face externe est chargée positivement.
Potentiel d’action
Le Potentiel d’action est un potentiel transmembranaire qui se propage de proche en proche.
Il obéit à la loi du tout ou rien :
- Il n’apparaît qu’à partir d’un certain seuil de dépolarisation et il est d’amplitude constante quelque soit l’importance du stimulus électrique.
Il ne peut exister que si la cellule n’est pas en phase réfractaire et s’il existe des canaux ioniques voltage-dépendants dans la membrane cellulaire.
Un potentiel d’action comporte 4 phases :
- Phase de Latence
- Phase de dépolarisation
- Phase de repolarisation
- Phase d’hyperpolarisation
Phase de latence
Correspond au temps entre le stimuli et l’apparition d’un potentiel d’action.
Phase de dépolarisation
Cette phase est possible grâce aux canaux ioniques Na+ voltage dépendants de la membrane cellulaire.
La stimulation électrique entraine l’ouverture du canal ionique et un flux massif de Na+ entre alors dans la cellule grâce au gradient de sodium créé par la pompe Na/K ATPase. Cette entrée massive de cations dépolarise la membrane cellulaire, c’est à dire que la face interne de la membrane devient positive et la face externe négative. A partir d’un certain potentiel, le canal ionique se referme. Il ne peut se rouvrir que si le potentiel membranaire repasse par le potentiel de repos.
C’est ce qui définit la période réfractaire absolu, c’est à dire la durée pendant laquelle on ne peut pas dépolariser la membrane et donc générer un nouveau potentiel d’action.
La phase de repolarisation
Elle est possible grâce aux canaux ioniques K+ voltage dépendants. Ils s’ouvrent à partir d’un certain potentiel qui est plus élevé que pour les canaux Na+. Ils permettent au potassium de sortir massivement de la cellule et donc de rétablir la polarité membranaire. Ces canaux sont plus longs à se fermer que les canaux sodiques ce qui explique qu’a la fin du potentiel d’action on observe une période d’hyperpolarisation de la membrane cellulaire avant qu’elle ne revienne au potentiel de repos.
Cette période est également appelée période réfractaire relative.
Propagation du potentiel d’action
Il se propage de proche en proche et ne peut jamais revenir en arrière car la membrane qui a déjà été dépolarisée se retrouve alors en période réfractaire. Il peut être accéléré par l’existence de gaines de myéline autour des axones des neurones ce qui permet une conduction dite saltatoire c’est à dire en sautant par dessus la myéline.