Ddp transmembranaire

[Simcity]

Bonjour,
La surface interne de la cellule est elle chargée réellement négativement, ou bien comporte elle moins de charges positives que la face exterieure?
Merci beaucoup
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[Guillaume69]

Je ne comprends pas le sens de "réellement".

Il y a une différence de répartition des charges electriques : Plus de Na+, Ca2+ et Cl- à l'extérieur, plus de K+ à l'intérieur (j'oublie certainement des ions) et quand tu fais le bilan, tu te retrouves avec plus de charges négatives à l'intérieur de la cellule, ce qui se traduit plus par une différence de potentiel.

[Simcity]

D'accord merci!

[Meiosis]

Le plus important c'est de ne pas oublier les grosses protéines chargées négativement (ou autres gros anions) dans le compartiment intracellulaire, qui ne franchissent donc pas la bicouche lipoprotéique malgré un gradient de concentration énorme entre les milieux intra et extracellulaires, ce qui maintient le potentiel membranaire négatif à l'intérieur de la cellule. Si tu mesures avec 2 électrodes une à l'intérieur et une à l'extérieur t'auras bien ta ddp négative, sinon ce sera nul.

La différence de charges n'est visible que sur quelques angstroms de part et d'autre de la membrane, l'électroneutralité globale est respectée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Simcity]

Merci beaucoup, j'avais oublié les grosses proteines!

[noir_ecaille]

Meiosis, il me semble que cela n'influe pas puisque ces protéines interagissent directement avec les ions solubles autour d'elles.

On parle du potentiel membranaire, et en l'occurrence transmembranaire. Ici c'est "uniquement" la répartition des ions qui impacte la différence de potentiel à cause notamment des gradients de concentration, mais aussi des potentiels électrochimiques de chaque espèce.

K⁺ est par exemple plus négatif que Na⁺ -- ce qu'on peut expliquer (bien que Na et K soient tous deux donneurs d'électron en vertu de la règle de l'octet) par le fait que le potassium ayant un nombre atomique plus élevé que le sodium :
- il possède un nombre de charges positives (=protons) plus élevé (il donne ainsi moins facilement ses électrons)
- on mesure une différence de potentiels entre une solution de KCl et une solution de NaCl à concentrations égales en chlorure

[Meiosis]

Non ça influe bien. Ce que tu dis revient à dire ce que j'ai dit, il y a bien plus de charges négatives dans le milieu intracellulaire à cause d'un plus grand nombre de grosses protéines chargées négativement, qui ne passent pas la membrane = inégalité de répartition des charges, au proche de la membrane = intérieur de la cellule chargé plus négativement que l'extérieur. D'ailleurs si tu fais le compte en prenant uniquement les principaux ions (Na+, Ca2+, K+ et Cl-) tu ne verras pas la différence ou presque pas. La base négative de l'intérieur de la cellule ce sont bien ces protéines anioniques et grosses. Vu sur plusieurs bouquins également pour la source (pour ne citer que lui) : http://books.google.fr/books?id=cIDt...anaire&f=false

En ne prenant en compte que cette histoire de flux nets des ions, au repos on a un flux net pour le chlore si on arrondit, un flux positif sortant de K+ qui compense le flux négatif entrant de Na+ principalement, le calcium c'est 0 aussi car peu de conductance au repos, si on parle de la pompe Na+/K+ ATP dépendante elle ne contribue presque pas au PR, elle fait juste sortir 3 ions sodium et entrer 2 ions potassium MAIS au repos comme je l'ai dit si on compte juste la différence de répartition des principaux ions cités on n'a pas la ddp négative, il faut prendre en compte les gros anions, et peut-être d'autres pompes.

Ce que la pompe fait c'est maintenir ces différences de concentration en ion (et donc le gradient) pour maintenir le PR, mais elle n'est pas à l'origine du PR.

Et on parle bien du potentiel de repos. Sinon ça change tout en dépolarisation.

[noir_ecaille]

Je n'ai pas réussi à trouver un passage sur les grosse protéines anioniques que vous mentionnez relativement à leur éventuel effet sur le potentiel transmembranaire. Pourriez-vous citer quand vous retrouverez ?

Le "presque pas la différence" est biaisé : vous ne comptez que le nombre d'ions, or ils n'ont pas la même "valeur" de charge comme je l'expliquais -- on peut comptabiliser le nombre de proton et d'électrons, pour comprendre pourquoi même sans protéines, on mesure une différence de potentiel entre une mole de KCl et une mole de NaCl. L'effet est significatif même en ne comptabilisant pas l'effet des autres ions concernant le potentiel transmembranaire.

Citation tirée d'exercices pour faire l'illustration :
http://www.unige.ch/sciences/chiam/a...pot/pot-ex.htm

Dans une solution de NaCl 10^-1 M, le potentiel mesuré est de 67 mV, alors que dans une solution de KCl 10^-1 M, le potentiel mesuré est de 113 mV.

C'est un peu une différence du simple au double en passant.

Ou alors il faut expliquer où sont les protéines entre les deux béchers/tubes/contenants-de-votre-choix.

[Meiosis]

Sur mon lien précédent le passage dont je fais référence est annoté en 1, en bas à gauche de la page, normalement vous êtes directement dessus en cliquant, il est dit je cite "De gros anions organiques, des protéines internes au neurone, trop grosses pour traverser la membrane, jouent également un rôle" lorsqu'il est fait mention de l'origine du potentiel de repos, et non de son maintient, ça c'est le rôle de la pompe Na+/K+.

Ce que je veux dire c'est que le potentiel de repos c'est Vi-Ve = -70mV environ dans un neurone de mammifère à cause d'un excès de charges négatives dans le neurone, qui ne peuvent pas sortir. Donc on a tout le temps ça, sauf lors d'un potentiel d'action, où l'intérieur devient très brièvement positif par rapport à l'extérieur. Et ce qui fait que c'est négatif dans la cellule par rapport à l'extérieur c'est bien la présence de ces gros anions, ça aurait pu être le contraire, positif à l'intérieur par rapport à l'extérieur, mais non c'est comme ça, c'est l'origine du truc si on veut.

Maintenant ce que vous expliquez c'est sans doute le mécanisme qui permet de maintenir - conserver cette ddp négative, je suis d'accord que ce sont les gradients de concentration et les potentiels électrochimiques des ions.
Par exemple au repos si Em = -70mV et ENa = +60mV (de mémoire) alors INa = GNa(Em-ENa) = GNa*(-70-60) = -130GNa, et au repos GNa est toujours plus faible que Gk, donc finalement ça se compensera et on aura INa+Ik=0 mais bref passons, ce que je veux dire c'est que le potentiel de repos c'est toujours -70mV environ et donc INa ce sera toujours -130GNa, Ik toujours 10Gk (si on prend Ek = -80mV) etc. Si on changeait le potentiel de repos ce serait autre chose.
Si la pompe ne faisait plus son travail on arriverait rapidement à un équilibre et hop Em=0mV, plus de mouvements d'ions ni rien. Ce qui permet de maintenir un déséquilibre et donc le maintient d'une ddp négative c'est bien la pompe donc, mais ce n'est pas elle qui a fait en sorte qu'il y ait un excès de charges négatives dans le milieu intracellulaire, si ça avait été le contraire et imaginons que ça marche, la pompe aurait aussi maintenu un potentiel de repos, sauf qu'il serait positif. Enfin je vois les choses comme ça, après avoir lu plusieurs références à ce sujet comme j'ai dit.

Je vais donner d'autres sources, mais même sur ce forum j'ai vu des réponses appuyant la mienne :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Potenti...rs_biologiques (un lien wiki avec le tableau des concentrations, montrant qu'il y a plus de protéines anioniques dans l'intérieur de la cellule)

http://books.google.fr/books?id=fAuN...0repos&f=false (Point 5)

Je pense que c'est suffisant.

[noir_ecaille]

Dans votre passage, les protéines jouent un rôle mais pas le rôle. C'est donc d'abord une question d'ions simples et de concentrations et seulement ensuite les protéines jouent un rôle dan ce potentiel. Je cite :
http://books.google.fr/books?id=cIDt...anaire&f=false

L'origine du PR se trouve dans les modalités selon lesquels certains ions, K⁺, Na⁺, Cl^-, Ca²⁺, traversent la membrane ¹.

Avec en note de bas de page en effet :

De gros anions organiques, des protéines internes au neurone, trop grosses pour traverser la membrane, jouent également un rôle"

Mais on ne peut guère dire que c'est mis en exergue quant à les comprendre comme acteurs principaux du DDP transmembranaire.

En plus, la membrane est bien plus perméable à K⁺ que Na⁺. On peut donc penser à raison qu'un même ion K⁺ fait sortir à plusieurs reprise des ions Na⁺, quand l'inverse se vérifie beaucoup moins. La flèche en gras des K⁺ traversant la membrane est un petit rappel visuel.

Concernant l'équation de Nernst :

En électrochimie, l'équation de Nernst donne la tension d'équilibre (E) de l'électrode par rapport au potentiel standard (E0) du couple redox mis en jeu. Elle n'a de sens que si un seul couple redox est présent en solution (l'équation de Nernst ne s'applique donc pas aux potentiels mixtes) et que si les deux espèces de ce couple sont présentes.

ensuite on peut en tirer ce tableau qui traduit la tendance de chaque ion à rentrer ou sortir.

Avec notamment :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Potent...rs_biologiques

La Na⁺-K⁺ ATPase utilise l'énergie contenue dans l'ATP pour maintenir une différence de composition ionique entre l'intérieur de la cellule et l'extérieur. L'activité de la pompe a pour effet direct que les ions potassium sont majoritaires dans le cytoplasme de la cellule, tandis que les ions sodium sont majoritaires à l'extérieur de la cellule. L'ouverture de canaux potassium, les seuls canaux qui soient ouverts à l'état basal dans la majorité des cellules, permet au gradient chimique du potassium de se dissiper. La séparation de charge résultante crée la différence de potentiel électrique mesurée. L'électroneutralité des deux compartiments est violée à proximité de la membrane. Toutefois, compte tenu de la géométrie du système, il ne faut qu'un surplus d'environ 2 ions sur 100 000 pour rendre compte du potentiel de membrane. L'électroneutralité est bien respectée macroscopiquement. Le champ électrique créé empêche les ions potassium de sortir.

Pour résumer, le potentiel chimique des ions potassium est en faveur d'une sortie de ces ions. Cette sortie crée une force électrique qui s'oppose à la sortie d'un nombre plus important d'ions potassium.

Dans l'idée : la DDP est principalement due à ces espèces ioniques. Les protéines jouent un rôle au second plan.

Ici, c'est encore K⁺ et en deuxième Na⁺ qui mènent la danse, et seulement hiérarchisé en 5) les protéines anioniques.

[noir_ecaille]

Raté...

Ici, c'est encore K⁺ et en deuxième Na⁺ qui mènent la danse, et seulement hiérarchisé en 5) les protéines anioniques, impliquant qu'en cas de neutralité K⁺ et Na⁺ ça autorise quand même un peu de charge négative.

[Meiosis]

Je ne comprends pas avec ce tableau sur wikipedia, si on compte juste la différence de charges + entre le milieu intracellulaire et extracellulaire des ions principaux (d'après le tableau Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- et HCO3-) on a pour l'intérieur de la cellule quelque chose comme 120 et à l'extérieur 6.. Soit un rapport grossièrement de 120/6, ça veut donc dire qu'il y a plus de charges + dans la cellule qu'à l'extérieur, tout le contraire.

Maintenant si on prend en compte les gros anions, milieu intracellulaire on a, toujours d'après le tableau, 120-155 = -35 et extracellulaire 6-5 = 1, là oui je suis d'accord le milieu intracellulaire aura un excès de charges négatives par rapport au milieu extracellulaire, mais si on ne compte pas ces anions non, d'après moi.

C'est à ce niveau là que je ne suis pas d'accord avec toi, si tu peux m'expliquer ce que tu en penses, parce que je raisonne peut-être mal en effet.

[noir_ecaille]

Dans ce tableau on présente le potentiel d'équilibre de chaque ion, pas le potentiel mesuré. C'est un peu comme mesurer la tension entre des dipôles électriques en parallèles : ça ne s’additionne pas comme quand c'est en série. Ces valeurs de potentiel d'équilibre, chacune pour un ion donné, vont s'additionner mais en étant pondérées.

Il faut aller voir sur le Wikipédia anglais :
https://en.wikipedia.org/wiki/Resting_potential

In a more formal notation, the membrane potential is the weighted average of each contributing ion's equilibrium potential (Goldman equation). The size of each weight is the relative permeability of each ion. In the normal case, where three ions contribute to the membrane potential:

E_m = (E_K⁺ * P_K⁺/P_tot) + (E_Na⁺ * P_Na⁺/P_tot) + (E_Cl^- * P_Cl^-/P_tot)

• E_m is the membrane potential, measured in volts
• E_X is the equilibrium potential for ion X, also in volts
• P_X is the relative permeability of ion X in arbitrary units (e.g. siemens for electrical conductance)
• P_tot is the total permeability of all permeant ions, in this case P_K⁺ + P_Na⁺ + P_Cl⁻

[Meiosis]

Euh oui je sais pour les potentiels d'équilibre et l'équation de Nernst/Goldman, je parlais en fait des concentrations intracellulaires et extracellulaires de chaque ion, c'est sur ça que j'ai calculé.

[noir_ecaille]

Oui et moi je cherche les valeurs de perméabilité membranaire propre au neurone et fonction de chaque ion.

Ne pas oublier que, d'un tissu à l'autre, la membrane cellulaire est constituée de structures universelles et d'autres particularistes. Ça change beaucoup de chose