Potentiel de membrane

[Sribibi]

Bonjour, je voudrais savoir si lorsqu'on considère une membrane perméable seulement aux ions potassium, est-ce que le potentiel de celle-ci dépend seulement des ions potassium ou aussi des ions chlorure et sodium ?

Pour moi les ions potassium étant les seuls à passer ils vont être à changer le potentiel de membrane mais indirectement, les autres ions jouent un rôle vu qu'ils sont présents non ?
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[noir_ecaille]

De tous les ions bien sûr

Chaque ion d'une espèce ionique donnée entraînera une différence de charge -- en sus de la différence de concentration de part et d'autre de la membrane.

[Sribibi]

Merci Tu m'enlève une épine du pied !

[noir_ecaille]

De rien ^^

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sribibi]

J'aurais une autre question ^^ : Je vois pas bien pourquoi lorsqu'on diminue la concentration extérieur en potassium (neurone), son potentiel d'équilibre (au potassium) diminue, ça OK. Mais, pourquoi le potentiel de membrane diminue avec mais vient à se stabiliser et ne diminue plus (aux alentours des -100 mV) même si l'on continue à diminuer la concentration extérieure en potassium ?

[noir_ecaille]

Parce qu'il y a d'autres espèces ioniques justement

Une fois que Na⁺ n'est plus l'espèce ionique majoritaire -- et donc que son influence sur le potentiel membranaire a diminuée -- on va justement pouvoir visualiser le potentiel ionique résultant des concentrations des autres ions (ex : K⁺, Cl^-...).

[Sribibi]

Ah ben je penchais pour ça mais j'étais pas sûr. Merci encore

[Gordak]

Salut

De tous les ions bien sûr

Chaque ion d'une espèce ionique donnée entraînera une différence de charge -- en sus de la différence de concentration de part et d'autre de la membrane.

Désolé, mais je ne suis pas d'accord. Chez la cellule, des chaque coté de la mmembrane, il y a une neutralité ionique. Ce qui veut dire qu'à l'intérieur, comme à l'extérieur de la cellule, la concentration en charges est très similaire. Donc, avec une membrane imperméable, il n'y aurait pas de différence de potentiel.
En revanche, si la membrane est perméable au potassium uniquement, les ions potassiques pourront passer d'un coté à l'autre de la membrane. Ce flux est dirigé par deux "forces" qui s'opposent:

• La diffusion, proportionnelle au gradient de concentration.
• La force exercée par le champ électrique sur les ions potassiques, proportionnelle au voltage.

Prenons un exemple. Une "cellule" toute simple, seulement perméable au potassium. Initialement, le voltage est à zéro, et il y a 10 fois plus de K⁺ à l'intérieur qu'à l'extérieur. La force exercée par le champ électrique est donc nulle (voltage nul), par contre, il y a 10 fois plus d'ions K⁺ qui sortiront de la cellule que d'ions y entrant. Le flux net de ions K⁺ sera donc sortant. Or en sortant, ce flux amène des charges positives vers l'extérieur de la cellule. Ce flux amène un déséquilibre dans les concentrations de charges de chaque coté (ATTENTION, ce déséquilibre est mineur, inférieur à 1% de la population de charges). En sortant, les charges diminuent la voltage (par définition, le référentiel se situe à l'extérieur de la cellule). Puisque le voltage est négatif, un ion K⁺ aura moins d'énergie à l'intérieur de la cellule que l'extérieur (E = charge*voltage) et sera donc poussé par le champ électrique vers l'intérieur de la cellule.

On part donc avec une grande force de diffusion, qui reste la même, car les concentrations de ions K⁺ de chaque coté restent très similaires.
Par contre, le champ électrique applique une force de plus en plus grande, au fur et à mesure que les ions K⁺ sortent de la cellule.
Quand est-ce que cela s'arrête ? Quand les deux forces sont égales. C'est l'équation de Nernst qui permet de calculer la valeur du voltage à l'équilibre.

Donc

Bonjour, je voudrais savoir si lorsqu'on considère une membrane perméable seulement aux ions potassium, est-ce que le potentiel de celle-ci dépend seulement des ions potassium ou aussi des ions chlorure et sodium ?

Pour autant qu'il y a neutralité ionique de chaque coté de la membrane, OUI, le voltage à l'équilibre ne dépend que du potassium !

Deuxièmement,

J'aurais une autre question ^^ : Je vois pas bien pourquoi lorsqu'on diminue la concentration extérieur en potassium (neurone), son potentiel d'équilibre (au potassium) diminue, ça OK. Mais, pourquoi le potentiel de membrane diminue avec mais vient à se stabiliser et ne diminue plus (aux alentours des -100 mV) même si l'on continue à diminuer la concentration extérieure en potassium ?

Cela peut être dû à certains type de canaux potassiques très spécifiques. Ils sont appelés Inward-rectifier potassium ion channels . Ces canaux s'ouvrent préférentiellement lorsque le potentiel de membrane est très négatif et permettent aux ions potassiques de rentrer dans la cellule. Cependant, je ne pense pas qu'ils puissent contrôler le sens du courant. Donc, si on diminue la concentratoin extérieure de ions K⁺, cela devrait également diminuer le potentiel. Je pense que cette fois, il faut prendre en compte la présence d'autres espèces ioniques et surtout de leur perméablité membranaire. Par exemple, les ions sodiques pourraient utiliser des sodium leak channels.

Il faut savoir que la membrane est perméable aux ions surtout grâce aux nombreux canaux ioniques qui la parcourent. Et ce sera la présence de ces canaux qui définira la perméabilité membranaire. Finalement, si tu veux connaitre le potentiel de repos d'une cellule, tu peux utliser l'équation de Goldmann, qui est un peu plus généralle.
Bien sûr, en réalité, la perméabilité membranaire dépendra du voltage, du nombre de canaux, de la température, des concentrations ioniques de chaque coté de la membrane, du temps et autres signaux cellulaires, on utilise donc plutôt des systèmes différentiels pour modéliser ce genre de situation.

Gordak

[noir_ecaille]

Déjà la première erreur : il y a un gradient de charge entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane cytoplasmique.

D'ailleurs certains tissus jouent sur cette polarisation membranaire :
https://en.wikipedia.org/wiki/Cell_m...brane_polarity

Mais on la retrouve aussi bien au sein de toutes les cellules vivantes.

[Gordak]

La concentration en charges est très similaire. Cela ne veut pas dire qu'elle soit identique. Ce que je veux souligner par là, c'est qu'un très faible proportion des ions suffit à changer le potentiel membranaire. Si bien que quelque soit le voltage, les concentrations en ions changent peu au cours du temps.

[noir_ecaille]

Les concentrations en ions ? Similaires ?

Je vous invite à consulter ce qui concerne au moins la pompe sodium-potassium.

Il existe d'autres pompes en fonction des tissus comme la pompe calcium dans les cardiomyocytes et les muscles striés.

[Gordak]

Les concentration en charge sont similaires d'un coté et de l'autre de la membrane.
Les concentrations en ions changent peu au cours du temps.

Un ion porte une charge, une charge n'est pas forcément un ion.

[noir_ecaille]

Là je suis un peu plus d'accord

Mais même si le gradient est faible, on arrive tout de même à mesurer un différentiel de charge entre l'intérieur et l'extérieur d'une membrane cytoplasmique
https://fr.wikipedia.org/wiki/Potentiel_de_repos

Remarque : Il y a neutralité de charge globalement entre deux points du même côté (intérieur ou extérieur) de la membrane.

[Sribibi]

Merci à vous deux et à Gordak pour sa réponse très complète qui confirme ce dont j'étais pas sûr et qui ajoute des choses non présentes dans mon cours. Qui m'éclaircissent les idées sur un sujet qui est plutôt difficile à assimiler, je trouve !