Petites question en électrophysiologie

[invite7094fe3d]

Bonsoir,

Je ne sais pas du tout si je suis dans la bonne section pour mon message. J'aimerais avoir quelques réponses à mes questions si c'est possible. Ce sont des points de cours que je n'ai pas très bien compris.
Merci d'avance pour l'aide et les explications que vous pourrez m'apporter

1) Première question

Tout d'abord, on a noté :

"Répartition des ions de part et d’autre de la membrane cellulaire :

- Les cations :
- principal cation à l’intérieur de la cellule : K+
- principal cation à l’extérieur de la cellule : Na+
- Les anions :
- ions phosphates et protéines chargées négativement à l’intérieur de la cellule
- Cl- avec la sodium à l’extérieur de la cellule"

Ensuite on note que la cellule est polarisée. Je ne comprends pas puisqu'il y a des charges négatives et positives des deux côtés, donc compensation, non ? Les Cl- ne compensent-ils pas les Na+ et les K+ les protéines et phosphates ?

Deuxième question

"-Membrane semi-permeable sépare deux compartiments donc les concentrations en cations (C+) et en anions (A-) sont plus importantes dans un compartiment.
-La permeabilité de la membrane aux cations conduit à une séparation des charges et au développement d’une différence de potentiel qui s’oppose au passage ultérieur du cation."

Je ne comprends pas comment cela s'oppose au passage ultérieur du cation.

"- A l’équilibre, ce gradient électrique arrive à annuler la diffusion du cation selon son gradient de concentration et le flux ionique s’arrête."

Là je ne comprends pas non plus.

Dernière question

Concernant le passage des ions dans les canaux ioniques : ils vont vers le côté où ils sont moins concentrés pour essayer de créer un équilibre ou pas ?

Merci d'avoir pris le temps de me lire et bonne fin de soirée
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[Guillaume69]

Ensuite on note que la cellule est polarisée. Je ne comprends pas puisqu'il y a des charges négatives et positives des deux côtés, donc compensation, non ? Les Cl- ne compensent-ils pas les Na+ et les K+ les protéines et phosphates ?

Et bien non, puisque la cellule est polarisée Les concentrations de part et d'autre de la membrane de chaque espèces chimiques sont à prendre en compte.
Et une fois la "somme" de toutes les charges faite... On obtient une différence de charge !

Pour la deuxième question, on essaie de t'amener vers ce qu'est le potentiel de repos.
Ce qu'il faut comprendre, c'est qu'il y a deux choses en jeu.

Le gradient chimique : deux quantités chimiques inégalement réparties tendent à s'également répartir. Cela signifie, concrètement, que si tu places une solution d'ions Cl- dans un compartiment, et une autre solution deux fois moins concentrée dans un compartiment adjacent, les deux étant séparés par une membrane hemiperméable (= la membrane plasmique et ses canaux de fuite), on tend vers un état d'équilibre qui est l'égalité des concentrations dans les deux compartiement.
Le gradient électrique, puisque les espèces chimiques sont chargées (ions).
Il se trouve que dans l'exemple simple que je viens de cité, les deux gradients agissent dans le même sens, mais en réalité ce n'est pas le cas.
Complexifions l'expérience. Supposons que ma membrane hémiperméable est perméable aux Cl- mais pas aux Na+. Je place une solution de Cl- et de Na+ dans le compartiment 1, et de l'eau dans le compartiment 2.
Des Cl- vont donc passer de 1 vers 2... Mais pas les Na+, puisque la membrane n'est pas perméable à ces ions.
Au bout d'un moment que se passe t-il ? Les Cl- voudraient bien continuer à passer... Mais ils sont retenus par le gradient électrique (force de type coulombienne, les Na+ "retiennent" les Cl-) ; en effet, le compartiment 1 est plus positif que le compartiment 2, puisque des charges négative le fuit, et que les charges positives y restent !

Donc on peut bien dire que le gradient électrique "retient" les ions Cl- qui tendent à diffuser selon leur gradient, de 1 vers 2.

Et on atteint une situation d'équilibre où :
Les quantités chimiques ne sont pas égales (plus d'ions Cl- dans 1 que dans 2, aucun ion Na+ dans 2).
Les quantités électriques ne sont pas égales (compartiment 1 positif, compartiment 2 négatif).

A cette situation d'équilibre, on peut mesurer un potentiel : c'est le potentiel de repos.

Je termine, et je dépasse donc le cadre de la question mais ce serait dommage de s'arrêter là.
Dans la cellule il y a des canaux de fuite. Donc ça veut dire que les ions, lentement, peuvent diffuser librement. Donc comme le potentiel de repos n'est pas nul (il est négatif), certains vont vouloir sortir, d'autre entrer, etc. jusqu'à ce qu'on se retrouve avec : de ions tous bien répartis parfaitement et un potentiel nul !

Mais ce n'est pas ce qui se passe ^_^ La cellule maintien son potentiel de repos (c'est donc un équilibre en permanence ré-équilibré ^^) en permanence, en faisant sortir les ions qui rentrent spontanément (Na+) et en faisant entrer ceux qui sortent (K+), pour ajuster le potentiel.
Et ceci donc, contre les potentiels de Na+ et de K+ ; donc de manière active, en dépensant de l'ATP : c'est le rôle de canaux spéciaux = les pompes Na+/K+.
Il y a aussi des pompes à protons qui entrent en jeu dans certains types cellulaires.

Dernière subtilité ; la pompe Na+/K+ est elle-même electrogénique, elle participe à une dizaine de mV dans le potentiel de repos

Concernant le passage des ions dans les canaux ioniques : ils vont vers le côté où ils sont moins concentrés pour essayer de créer un équilibre ou pas ?

Je pense qu'avec tout ça tu auras trouvé la réponse à cette question.
Les ions circulent librement (= de manière passive, sans dépense d'énergie, de manière spontanée) à travers les canaux.
Ils suivent donc leur potentiel chimique, lequel dépend du gradient électrochimique (une part électrique et une part chimique).

Par contre, lorsque l'on parle de pompes (qui sont, en toute rigueur également des canaux ^^), il s'agit d'un transport actif (=non spontané)
De l'ATP est dépensé (= de l'énergie fournie) pour que les ions puissent se déplacement à l'encontre de leur gradient électrochimique, en remontant les potentiels chimiques.

J'utilise volontairement différents termes à chaque fois. Selon l'approche de ton prof (plus ou moins thermochimique, plus ou moins rigoureuse) différents termes peuvent être utilisés ; j'admet qu'en saisir les nuances n'est pas forcément très simple

[invite7094fe3d]

Oui, effectivement ce n'est pas facile de comprendre tout cela !
Merci infiniment de la réponse très complète !
C'est très clair !

[invite7094fe3d]

Il y a maintenant un autre élément que je ne saisis pas bien : c'est au niveau du potentiel d'action des cellules myocardiques ventriculaires.
Le potentiel se décompose en 5 phases allant de 0 à 4.

J'ai marqué que pendant la phase 2, la conductance g(K) augmente avec la dépolarisation de la cellule et donc accélère la repolarisation. J'en déduis que le courant ionique I(K) est sortant puisqu'il y a repolarisation. Mais comment se fait-il qu'il soit plus important lors de la dépolarisation ?
Je précise qu'en parallèle, il y a un courant entrant I(Ca), donc c'est lui qui dépolarise et augmente la conductivité de l'ion potassium si j'ai bien compris ?

Mon hypothèse : le calcium provoquant la dépolarisation de la cellule, l'extérieur devient moins positif et donc les K+ davantage attirés à l'extérieur de la cellule, ce qui se traduit par une augmentation de sa conductivité g(K).
Mon raisonnement est-il bon ?

Merci de votre aide !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Guillaume69]

Je précise qu'en parallèle, il y a un courant entrant I(Ca), donc c'est lui qui dépolarise et augmente la conductivité de l'ion potassium si j'ai bien compris ?

Oui c'est ça.

Pour savoir dans quel sens va un type d'ion, il suffit de revenir à la formule suivante :

I = g(E-Ek) avec g conductance (toujours positive), E potentiel de membrane et Ek potentiel d'équilibre de l'ion k considéré.

Le potentiel d'équilibre du potassium, c'est aux alentours de -70mV, donc c'est bien une sortie ; et sortie d'autant plus rapide (I augmente) lorsque E augmente, c'est à dire lors de la dépolarisation calcique.

Le raisonnement sur l'extérieur "moins positif" à la suite de l'entrée des Ca2+... Ca va bien pour moyen mnémotechnique je pense, mais je suis pas certain que ce soit très rigoureux ^^
Décrire les mouvements d'ions de manière rigoureuse, c'est manipuler les notions de potentiels, de force électromotrice, de loi d'Ohm appliquées à la cellule.

[invite7094fe3d]

Merci beaucoup pour les réponses et les explications qui m'ont bien aidé à comprendre !

[invite39bb9887]

slt ,
j'avais le meme probleme et maintenant je crois que je viens de tous comprendre !!! merci bien .
en faite , j'ai une autre question, est ce que la membrane hemiperméable laisse passer les petit ions de Na+ et Cl- ??? encore merci

[Guillaume69]

slt ,
j'avais le meme probleme et maintenant je crois que je viens de tous comprendre !!! merci bien .
en faite , j'ai une autre question, est ce que la membrane hemiperméable laisse passer les petit ions de Na+ et Cl- ??? encore merci

Quelle "membrane hémi-perméable" ? La membrane plasmique ?

La membrane elle-même (juste les lipides) : non.
Ce sont les canaux qui permettent ce passage, uniquement lorsqu'ils sont ouverts ...