Potentiel d'équilibre

[Meiosis]

Ah oui je vois, j'avais complètement omis ce détail !

Et si je comprends bien cela n'est possible que sous -80mV pour le potassium par exemple ou au-dessus de +60mV pour le sodium.
Je veux dire dans tous les autres cas (entre -80mV et +60mV) l'entrée de potassium ou la sortie de sodium doit obligatoirement se faire par transport actif donc via la pompe ?

Puisque si l'entrée de potassium peut se faire contre son gradient de concentration par transport passif (via les canaux de fuite) je ne vois pas bien le rôle de la pompe mais j'ai une hypothèse, la pompe serait plus efficace ?
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[pierre.jouenne53]

Je veux dire dans tous les autres cas (entre -80mV et +60mV) l'entrée de potassium ou la sortie de sodium doit obligatoirement se faire par transport actif donc via la pompe ?

Oui. Tu as besoin dans ces cas d'apporter de l'énergie pour maintenir les concentrations à une constante.

Puisque si l'entrée de potassium peut se faire contre son gradient de concentration par transport passif (via les canaux de fuite) je ne vois pas bien le rôle de la pompe mais j'ai une hypothèse, la pompe serait plus efficace ?

C'est frustrant, je n'arrive pas à comprendre pourquoi on n'est pas sur le même raisonnement. D'accord, l'entrée de potassium peut se faire contre son gradient de concentration, mais ce n'est pas pour ça que la pompe ne sert à rien.

Je vais tenter une comparaison.
Si tu prends un gros vase plein d'eau, que tu traces une limite sur ton vase, et que tu suis une molécule, la molécule passera des millions de fois devant ta limite, et pourtant l'eau de ton vase n'aura pas bougé. Cette situation est comparable pour le potentiel de repos du potassium à -80mV. Le potassium passe des millions de fois à travers la membrane, mais la concentration en potassium est constante dans les deux compartiments.

Si maintenant, tu perces un trou dans le vase, tu vas avoir besoin d'un mécanisme actif pour maintenir son niveau constant (une pompe !). Le comportement au niveau moléculaire sera le suivant : les molécules passent des millions de fois devant la limite, mais si on fait un bilan, on voit qu'elle se déplacent plutôt du côté du trou. Cette situation est comparable pour le potassium dans le cas du potentiel de repos à -70mV. Il y a un "trou d'énergie" pour le potassium qui va donc se diriger vers l'extra-cellulaire. Donc il y a besoin d'un mécanisme actif pour ramener le potassium en intra. Il y a aussi un trou pour le sodium qui va se diriger vers l'intra-cellulaire. Donc il y a besoin d'un mécanisme actif pour ramener le sodium en extra. Et, comble du bonheur, on a une pompe qui fait les deux choses à la fois : la pompe à Na-K ramène le potassium en intra et le sodium en extra.
Voilà.

[Meiosis]

J'y ai réfléchi et je pense avoir compris, je vais mettre ici ce que je voulais dire dans mon message précédent, normalement on se comprendra mieux puisque ça a l'air plus clair dans ma tête maintenant.

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À -85mV plus de potassium rentre dans la cellule que du potassium en sort.
Il y a plus de sodium qui rentre et moins qui en sort.
Donc dans ce cas la pompe doit intervenir pour faire sortir le sodium mais pour le potassium pas vraiment besoin qu'elle intervienne car il y en a déjà plus qui rentre dans la cellule, exactement ce que devrait faire la pompe (faire rentrer le potassium) c'est ce que je voulais dire quand je disais "la pompe ne sert à rien". Mais finalement elle sert quand même pour faire sortir le sodium dans ce cas.

Maintenant à +65mV : plus de potassium sort de la cellule que du potassium entre.
Plus de sodium sort de la cellule que du sodium entre.
Donc la pompe dans ce cas est encore utile car cette fois-ci elle doit faire entrer le potassium dans la cellule.

Entre les deux (entre -80mV et +60mV) : plus de potassium sort de la cellule que du potassium entre.
Plus de sodium entre dans la cellule que du sodium en sort.
Dans ce cas la pompe est encore plus utile que pour les deux cas précédents puisqu'elle doit faire sortir du sodium (qui ici a tendance à entrer) et faire entrer du potassium (qui ici à tendance à sortir).

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Donc finalement la pompe est utile dans tous les cas, même si du fait de la répulsion électrostatique du potassium ou sodium peut parfois se diriger contre son gradient de concentration. Puisque pour n'importe quel potentiel donné il y aura toujours au moins un des deux ions qui ne se dirigera pas contre son gradient de concentration (et donc cela tendra à ramener l'équilibre à force si la pompe n'intervient pas).

Est-ce bien ça ?

[pierre.jouenne53]

Ton raisonnement me paraît logique.
Par contre, ça :

mais pour le potassium pas vraiment besoin qu'elle intervienne car il y en a déjà plus qui rentre dans la cellule, exactement ce que devrait faire la pompe (faire rentrer le potassium) c'est ce que je voulais dire quand je disais "la pompe ne sert à rien".

Ce n'est pas très rigoureux.
La pompe de toute façon sert à faire un échange sodium-potassium (3 ions Na+ contre 2K+). Tu pourrais faire de long raisonnements pour déterminer précisément les conséquences de cela, mais je n'ai franchement pas envie de m'embarquer là-dedans. De plus, on n'a parlé que du neurone, et il y a d'autres types de cellules qui n'utilisent pas la pompe à Na-K comme transporteur. Si tu as de temps à perdre, tu peux regarder le fonctionnement des cellules ciliées dans l'oreille ici. En plus, je ne suis pas convaincu que la pompe à Na-K soit la seule pompe à intervenir dans le neurone. Mais faute de connaissances, je n'irai pas plus loin. Donc j'espère que ton objectif n'était pas de comprendre l'ensemble de la physiologie des potentiels de membranes en te basant uniquement sur la pompe à Na-K... Et si on veut vraiment pousser le raisonnement, tu peux remarquer qu'on n'a pas parlé du contre-ion, qui a lui aussi son propre potentiel de repos.

[Meiosis]

Je vois, j'ai tendance à vouloir essayer de tout comprendre et plein de questions fusent dans ma tête mais c'est peut-être risqué quand on sait que plusieurs phénomènes interviennent. Je pense que je vais en rester là car comme tu le dis c'est assez complexe.

En tout cas merci d'avoir pris du temps pour me répondre et désolé si j'ai trop insisté. ^^

[GamGyn]

Bonjour,

Pour alimenter ta réflexion sur le rôle de la pompe, il faut aussi penser que dans les conditions expérimentales, quand on met de l'ouabaine (un inhibiteur sélectif), le potentiel de membrane n'est pas si compromis que ça. On dépolarise de 3 ou 4 mV, c'est tout (un peu plus si la conductance gK de la cellule est faible).

[Meiosis]

Bonjour,

Je pensais que ça hyperpolarisait plutôt, du fait que le potassium sorti (à -70mV) ne re-rentre pas dans la cellule (ou très peu via la répulsion électrostatique).
Le sodium entré dans la cellule ne ressort pas (ou très peu via la répulsion électrostatique toujours), donc en fait on aurait sortie de charges positives du potassium et du sodium mais comme au potentiel de repos le potassium est plus perméant que le sodium alors on aurait une perte nette de charges positives, soit une hyperpolarisation de 3 ou 4 mV, en plus je me souviens d'un exercice que j'avais fait sur ça et il me semble que c'était bien une hyperpolarisation.

Par contre si on ne rince pas la ouabaïne je pense que les concentrations en Na+ et K+ s'équilibreraient de part et d'autre de la membrane et le potentiel de membrane passerait sous -80mV du fait de cette hyperpolarisation ? Je ne comprends pas pourquoi ça hyperpolariserait seulement de 3 ou 4 mV si on perd des charges positives en continu et qu'on n'enlève pas la ouabaïne.
On ne peut pas dire que ce serait à cause du fait que les gradients de concentration soient annulés (suite à l'équilibre des concentrations) et donc plus de sortie de potassium et/ou d'entrée de sodium puisque finalement si on hyperpolarise que de 3/4 mV ça ne devrait pas changer les concentrations, un peu comme lors d'un potentiel d'action (qui là a pourtant une amplitude de +100mV et non seulement 3/4mV...).

[Meiosis]

"donc en fait on aurait sortie de charges positives du potassium et du sodium"

Je voulais dire :

"donc en fait on aurait sortie de charges positives du potassium et entrée du sodium"

[pierre.jouenne53]

Bonjour !

GamGyn ne parlait que du début du processus. Si on inhibe la pompe à Na-K, il y a dépolarisation parce que la pompe à une activité électrogène (elle pompe 3 Na+ contre 2K+). Le fait de l'arrêter stoppe le léger déséquilibre entre Na+ et K+ créé par la pompe, et la membrane se dépolarise un peu. Ce phénomène révèle l'importance de l'équilibre du potassium. Si la membrane était totalement imperméable à tous les ions sauf le potassium, celui-ci atteindrait un équilibre (équation de Nernst) qui fait que le potentiel de membrane correspondrait parfaitement au potentiel d'équilibre du potassium et resterait stable. Le chlore qui peut aussi s'équilibrer ne joue pas un grand rôle et reste à l'extérieur à cause de la répulsion électrostatique.

donc en fait on aurait sortie de charges positives du potassium et du sodium mais comme au potentiel de repos le potassium est plus perméant que le sodium alors on aurait une perte nette de charges positives

Ce raisonnement est faux. Si la pompe ne fonctionne plus, le sodium va se stocker dans la cellule. Le potassium ne va pas sortir de lui-même jusqu'à provoquer une hyperpolarisation. Il va sortir, mais jusqu'à ce qu'on atteigne un équilibre de concentration entre l'intérieur et l'extérieur, soit une annulation des gradients. Et l'annulation des gradients provoque l'annulation du potentiel. Comment veux-tu avoir -80mV de potentiel si on est à l'équilibre ? Si c'était le cas, tu aurais une poignée de châtaigne chaque fois que tu te rafraîchis ...

Je vois, j'ai tendance à vouloir essayer de tout comprendre et plein de questions fusent dans ma tête mais c'est peut-être risqué quand on sait que plusieurs phénomènes interviennent.

Je n'ai franchement rien contre, vu que j'ai à peu près la même manière de procéder. Mais tu ferais mieux de prendre un gros bouquin de biologie cellulaire (comme celui de Voet ou alors le gros pavé qui s'appelle Biologie moléculaire de la cellule). Tu aurais d'autres exemples intéressants qui répondraient bien à tes questions.

P.S. : un lien pour avoir un petit (gros) aperçu ; http://books.google.fr/books?id=THTC...page&q&f=false
Tu trouveras p740 de la doc sur la pompe à NaK

[Meiosis]

Bonjour,

Effectivement j'ai vérifié mon exercice et je m'étais trompé, ça hyperpolarise bien après rinçage de l'ouabaïne donc la ouabaïne dépolarise.
Ce que je ne comprends pas par contre c'est que s'il y a équilibre des concentrations en potassium/sodium en intra et extra alors normalement c'est 0mV le nouveau potentiel membranaire c'est juste ? Si oui pourquoi on dit que ça dépolarise alors uniquement de 5mV environ ? Si le potentiel de repos est à -70mV par exemple et qu'on dépolarise juste de 5mV on arrive à -65mV et non 0mV... Ou alors on parle uniquement du début du processus et si on laisse plus longtemps on arriverait à 0mV ?

Pour finir je ne comprends pas pourquoi avec -80mV on aurait des décharges électriques puisque in-vivo les neurones sont bien à -70mV par exemple et ça nous fait rien de spécial.

[pierre.jouenne53]

Bonsoir !

Il y a une dépolarisation de quelques mV seulement dans le cas idéal où la membrane n'est perméable qu'au potassium (et au chlore ?). On se rapproche de la situation idéale dans un premier temps (arrêt de l'activité électrogène), mais à la longue, avec l'entrée de plus en plus importante de sodium et autres ions, on arrive à une grosse chute de potentiel (en valeur absolue), ce qui nous ramène à 0mV.

Pour finir je ne comprends pas pourquoi avec -80mV on aurait des décharges électriques puisque in-vivo les neurones sont bien à -70mV par exemple et ça nous fait rien de spécial.

OK. C'était une image :/

[Meiosis]

Mais je ne comprends pas pourquoi ça dépolariserait en fait si la membrane n'était perméable qu'au potassium.
Dans ce cas le sodium ne rentrerait plus et le peu qu'il y a dans la cellule ne sortirait plus non plus.
Le potassium lui sortirait mais ne rentrerait plus.

Donc sortie de charges + = ça devrait hyperpolariser selon moi.

[pierre.jouenne53]

Mais je ne comprends pas pourquoi ça dépolariserait en fait si la membrane n'était perméable qu'au potassium.

A cause de l'arrêt de la pompe qui échange 3Na+ contre 2 K+ et donc crée une petite ddp.

Après, je ne sais pas ce qui se passerait en vrai. Je n'ai jamais essayé.

[Meiosis]

Oui mais tu précises bien que c'est le cas uniquement avec une membrane perméable au potassium (donc pas au sodium).
Or si la pompe ne fonctionne plus on ne considère plus que les courants passifs sodiques et potassiques. Comme le sodium ne passe plus alors seul le potassium sortirait de la cellule, l'hyperpolarisant. Même si l'activité électrogène de la pompe est arrêtée, vue la sortie de charges positives potassiques je ne vois pas comment on peut dans ce cas dépolariser. Pour moi il faudrait que le sodium puisse également passer comme ça le seul changement par rapport au cas "normal" serait l'arrêt de la pompe.