Potentiel d'action et ions potassium

[Alicianee]

Bonjour à tous !
J'aurais besoin d'un coup de main pour comprendre le mécanisme ionique qui s'exerce lors de la phase ascendante d'un potentiel d'action.
Je sais que les ions Na+ rentrent pour les canaux voltage-sensibles mais en ce qui concerne les ions potassium ?
On a I(K+) = 0 car la conductance est nulle comme les canaux voltage-sensibles ne s'ouvrent que pendant la phase descendante mais peut-on dire que le courant sortant des ions K+ s'annule ? Parce qu'il y a quand même des canaux, non voltage-sensibles, qui sont ouverts...
Et au voisinage d'un endroit qui donne lieu à la phase ascendante d'un PA, il y a bien des ions K+ qui sortent non ? Mais est-ce par les canaux voltage-sensibles ?
Voilà désolée pour le pavé, mais je suis perdue... :S
Merci d'avance
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[bas_d]

Les canaux potassiques s'activent de manière passive suite à l'entrée de sodium pour rétablir le potentiel de membrane par rétablissement des concentrations physiologiques de potassium de part et d'autre de la membrane. Donc en situation non pathologique, au voisinage de l'apparition d'un PA il n'est pas censé avoir de sortie de potassium car tu es au potentiel de membrane. Dans cette situation ta cellule n'a pas besoin de d'une repolarisation.
Voila pour la partie canaux potassiques voltage-sensibles.

A côté de cela il existe des canaux potassique non sensibles au voltage et qui la plupart du temps entrent en jeu dans des voies de signalisation cellulaire. En effet il existe de nombreux moyens d'activer des canaux potassiques par couplage avec d'autres récepteurs (Ach par exemple), d'autres sont sensibles à l'étirement, ac. gras, ATP, ...
En général ces canaux servent à créer une driving-force c'est à dire qu'ils éloignent le potentiel de membrane de la pile d'équilibre du calcium afin de créer une entrée calcique. Le calcium étant un second messager très ubiquitaire il peut entrer en jeu dans de nombreux types cellulaires et de nombreuses voies de signalisation.

En espérant t'avoir aidée

[Alicianee]

Bonjour,
Je suis désolée mais j'ai vraiment du mal à comprendre... Tout d'abord, notre professeur a simplifié en cours donc nous n'avons pas abordé le sujet des ions calciques.

Si je comprends bien, pendant la phase ascendante, les ions Na+ entrent par les canaux voltage-sensibles mais dans le même temps, des ions K+ sortent par des canaux non voltage-sensibles. Du coup, pendant la phase ascendante, le courant sortant des ions K+ ne s'annule pas ? Parce qu'en cours on a écrit I(K+) = 0 pendant la phase ascendante...
Et lorsque les ions K+ sortent pendant la phase ascendante, le courant est de plus forte intensité que le courant de repos ? Et du coup, leurs mouvements provoquent-ils une augmentation du potentiel de membrane local ?

On nous a donné ça aussi un jour :



Voilà désolée pour toutes ces questions mais je galère à me remettre dedans...

[bas_d]

On va reprendre depuis le début. D'après ce que tu m'écris je pense que tu as étudié le potentiel d'action dans les cellules excitables (dis moi si je me trompe).

La première étape est un changement de polarisation cellulaire (la cellule étant de charge négative à l'intérieur et positive à l'extérieur dans un espace de 0,1nm en condition de repos). Donc un stimulus vient inverser cette polarisation, si la somme des stimuli dépasse un certain seuil (seuil d'activation) alors il y a une entrée massive de sodium via des canaux sodiques voltages-sensibles. Le sodium dépolarisa donc la cellule car il y a entrée de charges positives dans un environnement négatif (côté cytosolique de la membrane). Cette entrée de sodium est transitoire car les canaux sodiques voltages sensibles possèdent un système d'inactivation (système ball and chain).
A ce niveau tu te situes sur le pic de dépolarisation.
Cette dépolarisation entraine l'ouverture des canaux potassiques voltages-sensibles afin de rétablir le potentiel de membrane. On a une sortie de charges positives donc une repolarisation membranaire. Seulement les canaux potassiques voltages-sensibles ne possèdent pas de système d'inactivation donc on observe une légère hyperpolarisation suite à leur ouverture puis un rétablissement du potentiel de membrane.

Voila toutes les étapes qui se déroulent lors de l'apparition d'un PA qui obéit donc à la loi du tout ou rien c'est à dire qu'un PA a lieu uniquement si il y a dépassement du seuil d'activation.
Vu ce que tu me dis je pense que les canaux potassiques non voltage-dépendants ne font pas partie de ton cours.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Alicianee]

Oui il s'agit bien des cellules excitables et en particulier des neurones
Merci beaucoup pour ta réponse mais mes questions portent sur ce que font les ions potassium pendant la phase ascendante du PA et non pendant la phase descendante.
Dans les QCM, l'exercice est : "Au voisinage d'un endroit qui donne lieu à une pointe de PA en phase ascendante, les mouvements des ions potassium :
- ont lieu à travers des canaux potassium voltage-sensibles ?
- sont sortants ?
- donnent un courant de plus forte intensité que le courant de repos ?
- provoquent une augmentation du potentiel de membrane local ?"

[Meiosis]

Bonjour,

Parce qu'en cours on a écrit I(K+) = 0 pendant la phase ascendante...

Comment veux-tu avoir un flux net nul de potassium entre -70mV et +30mV (phase ascendante) ? Puisque la pile d'équilibre du potassium est de -80mV (voire -90mV) et que IK+ = GK*(Em-Ek) avec GK la conductance potassique, Em le potentiel de membrane et Ek la pile d'équilibre du potassium.
Et donc IK+ = GK*(-70+80) = 10Gk. Gk n'est pas nul mais est positif donc IK+ ne peut pas être nul, encore moins pendant la phase ascendante d'entrée du sodium.

C'est impossible. Et pour cause il y a toujours des canaux de fuite au potassium ouverts (d'où Gk non-nul), ils sont d'ailleurs responsables dans l'établissement du potentiel de repos (en partie).

Donc dans la cellule au repos il y a toujours du K+ qui sort.
Lorsque du Na+ entre, encore plus de potassium sort car tu éloignes le potentiel de la pile d'équilibre du potassium, le courant sortant positif est plus grand.
Sauf que les canaux potassiques voltage dépendants ne s'ouvrent pas tout de suite mais vers -10mV un truc du genre, donc ce n'est pas tout de suite qu'il y a repolarisation (le courant sortant par les canaux de fuite n'est pas assez fort pour contrebalancer l'entrée de sodium).

Mais quand les canaux sodiques s'inactivent on revient à -80mV et ensuite à -60mV (potentiel de repos) quand la situation initiale est rétablie (canaux de fuite potassiques ouverts + sodiques de fuite uniquement, cellule plus perméable au potassium qu'au sodium au repos).

Dans les QCM, l'exercice est : "Au voisinage d'un endroit qui donne lieu à une pointe de PA en phase ascendante, les mouvements des ions potassium :
- ont lieu à travers des canaux potassium voltage-sensibles ?
- sont sortants ?
- donnent un courant de plus forte intensité que le courant de repos ?
- provoquent une augmentation du potentiel de membrane local ?"

La pointe de PA c'est à +30mV, à ce stade les canaux potassiques voltage-dépendants sont déjà ouverts donc la première est correcte.
La deuxième est correcte (cf équation ci-dessus, signe de IK+ positif donc courant sortant par convention, uniquement valable pour un cation).
La 3ème aussi (la driving-force augmente, voir explication avant, on s'éloigne de la pile d'équilibre du potassium).
IK+ = GK*(30+80) = 110Gk contre 10Gk au repos avec un Gk plus grand que celui au repos de plus (car en plus des canaux de fuite on a ceux voltage-dépendants ouverts).
La 4ème est assez piège car souvent "augmentation du potentiel" = pas augmentation dans le sens algébrique mais dans le sens "on polarise encore plus côté intra par rapport à l'extra" donc diminution. Si on prend dans ce sens alors c'est vrai aussi.

J'espère qu'il n'y a pas une seule vraie réponse. ^^

[Alicianee]

Mais bien sûr, moi aussi ça me laisse perplexe mais dans le cours, on a un graphique qui représente I(K+) en fonction du temps et la droite reste sur 0 d'ordonnée sauf au moment de la phase descendante... Mais ça doit être pour la conductance des canaux voltage-sensibles...

Et pour le QCM, les canaux potassiques voltages-sensibles ne s'ouvrent, je crois, qu'après le sommet du PA, c'est-à-dire une fois qu'on a atteint + 58mV...
Ok pour la deuxième et la troisième
Pour la quatrième, je pense que c'est dans le sens algébrique, donc en soit, c'est le sodium pas le potassium qui provoque une augmentation du potentiel de membrane local...

En tout cas, merci pour tes réponses !

[Meiosis]

Mais bien sûr, moi aussi ça me laisse perplexe mais dans le cours, on a un graphique qui représente I(K+) en fonction du temps et la droite reste sur 0 d'ordonnée sauf au moment de la phase descendante... Mais ça doit être pour la conductance des canaux voltage-sensibles...

C'est probable, je me rappelle avoir vu une droite IK+ en fonction du voltage chez moi, c'était du patch-clamp.
Mais ça revient au même : je pense que ton prof n'a pris en compte que la conductance des canaux voltage-dépendants.
Parce que de toute façon il y a plusieurs types de canaux dans une cellule et les autres ne nous intéressent pas trop.

Et pour le QCM, les canaux potassiques voltages-sensibles ne s'ouvrent, je crois, qu'après le sommet du PA, c'est-à-dire une fois qu'on a atteint + 58mV...

On n'atteint jamais 58mV car les canaux sodiques s'inactivent avant, et même s'ils ne s'inactivaient pas je ne crois pas qu'on atteindrait la pile d'équilibre du sodium (qui est de 60mV environ) car la perméabilité sodique n'est pas assez importante malgré tout (voir avec l'équation de Goldman).
Mais de toute façon ils s'inactivent avant, on atteint 30mV, c'est pour ça qu'on dit qu'un PA a une amplitude constante de +100mV (de -70mV à 30mV ça fait 100mV).

C'est donc que les canaux potassiques s'ouvrent avant mais je n'ai plus la valeur exacte.

Pour la quatrième, je pense que c'est dans le sens algébrique, donc en soit, c'est le sodium pas le potassium qui provoque une augmentation du potentiel de membrane local...

Je pense que non justement. Pour "preuve" : des réponses vues sur ce forum et sur quelques sites. Quelqu'un pourra confirmer (ou infirmer).