Neurophysiologie, potentiel membranaire et potentiel d'action

[Steto08]

Bonjour à tous,

Je vous sollicite car j'ai un petit problème de raisonnement concernant un de mes cours de médecine sur la
neurophysiologie, concernant le potentiel d'une membrane perméable à des ions tels que le K+, le Cl - ou encore le Na+

D'après l'equation de Nerst: E (ext-int) = - RT/zF Log (C ion ext / C ion int)
et en prenant une membrane perméable à l'ion potassium (Vm<0, Eion = -90mV) (Vm étant le potentiel de membrane et Eion, le potentiel d'équilibre du K+)
On dit qu'une augmentation du K+ extra-cellulaire, augmente la Vm et créer donc une dépolarisation (car il y a sorti de K+)

Cependant, arrivé au chapitre sur le potentiel d'action, j'apprend que l'hyperpolarisation dans le potentiel d'action et dû à une sortie de K+

Je ne comprends pas comment, via une sortie de K+ dans les deux cas, on a l'hyperpolarisation et son contraire, la dépolarisation.

Sachant que le professeur nous a dit que tout ce qui passait dans la cellule était compté négativement, et que tout ce qui en sortait était compté positivement.

Merci beaucoup, Cordialement.
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[Loupsio]

le depolarisation est du a l'entrée du Na+ dans la cellule ce qui accumule les charges positives a l'intérieur de la cellule
ceci va activer les canaux potassiques qui vont laisser sortir du K+ ce qui va contrebalancer l'accumulation de charges positives
mais après la fermeture des canaux sodiques voltage dépendants, quelques canaux potassiques restent encore ouverts (fluctuations statistiques) laissant sortir plus de potassium qu'il n'était entré de sodium,
c'est ce surplus de potassium sorti par rapport au Na entré qu'est l'hyperpolarisation,

c'est donc bien dû à la sortie du K+ qu'il y a une hyperpolarisation

[Steto08]

D'accord mais alors pour quelle raison, en augmentant la concentration de potassium à l'extérieur de la cellule, on a une dépolarisation

Serait-ce du fait, qu'étant donné qu'il y a un surplus de charge positive à l'extérieur (dû à la concentration en potassium qu'on a augmenté), le Na+ va venir compenser en rentrant dans la cellule pour "ramener plus de charge positive à l'intérieur" ?

Cordialement

[Gordak]

Salut,

Je pense que ton professeur faisait référence à la concentration extérieure de potassium influe sur le reversal potential du potassium. Si tu augmentes la concentration physiologique du potassium à l'extérieur de la cellule, il s'ensuite que ce reversal potential du potassium augmente. Comme le potentiel de repos d'une cellule est fortement influencé par le reversal potential du potassium (car la perméabilité membranaire au potassium est très grande relativement à celles des autres ions), en l'augmentant, on augmente également le potentiel de repos de la cellule.

Il faut faire très attention. L'équation de Nernst te donne le reversal potential d'une espèce de ion. C'est-à-dire, le potentiel électrique nécessaire afin de maintenir un équilibre de flux d'ions (de l'espèce considérée) entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, donc un flux net nul. Maintenant, si une charge positive quitte la cellule (exemple: un ion K⁺), ceci génère un courant positif qui hyperpolarise la cellule (baisse du potentiel membranaire), indépemment des concentrations intlrieures et extérieures en potassium ! Bien sûr, à tout moment, il y a une quantité de charges qui rentrent et sortent de la cellule, c'est seulement le flux net qu'il faut prendre en compte.

Gordak

[A voir en vidéo sur Futura]

[Steto08]

D'accord, parce qu'en fait je pensais que vu qu'on augmentait la concentration extracellulaire en potassium, pour ré-équilibrer, plus de potassium rentrait dans la cellule, et vu qu'un courant entrant est compté négativement, ca hyperpolarisait et non pas dépolarisait.

[Loupsio]

tu as une dépolarisation quand le rapport (charge-positives-exterieur/charges-positives'interieurs) diminue,
ce qui est le cas lorsque le Na rentre dans la cellule

si tu rajoute du K extracellulaire tu va augmenter le rapport charges+ ext / charges+ int
c'est donc l'inverse d'une dépolarisation (ici hyperpolarisation)

si le potentiel electrochimique va s'equilibrer en refaisant rentrer du K+ dans la cellule tu retournera au rapport charges+ext / charges+int initial et donc l'entrée favorise le retour au potentiel de repos

[Steto08]

Donc une augmentation de K+ extracellulaire entraine une hyperpolarisation et pas une dépolarisation, sommes nous d'accord ?

[Steto08]

Parce que dans mon cours j'ai noté qu'une augmentation de K+ extracellulaire, augmente la Vm (potentiel de membrane) et donc une dépolarisation (et j'ai noté aussi que quand la Vm augmente, donc que l'on a une dépolarisation, le K+ sort et on a donc une augmentation du K+ extracellulaire), serait-ce donc erroné ?

[Loupsio]

l'accumulation de charges positives a l'exterieur de la cellule va polariser la membrane donc une repolarisation, et une hyperpolarisation quand il est en trop grande quantité

Parce que dans mon cours j'ai noté qu'une augmentation de K+ extracellulaire, augmente la Vm (potentiel de membrane) et donc une dépolarisation

une augmentation de K+ extracellulaire augmente bien le potentiel de membrane puisque la différence de potentiel entre les deux compartiments sera plus grande mais elle sera toujours plus positive a l’extérieur qu'a l’intérieur,
Or la dépolarisation c'est quand tu accumule les charges positives dans la cellule (comme lorsque tu laisse entrer le Na+)

[Gordak]

Il faut faire attention à une chose lorsqu'on parle de potentiel de membrane comme ici. Les concentrations à l'intérieur et à l'extérieur de la membrane restent très stables, ne variant que de 0.001% environ (ordre de grandeur) ! Voir ce lien. Donc, dire que "quand du potassium sort, la concentration extérieure de potassium augmente" ne reflète pas la réalité des événements.

Si on prend en compte les deux événements différents suivant :

1) flux et de potassium sortant de la cellule.
2) concentration extérieure de potassium augmentée.

1) Fait référence à l'augmentation de la perméabilité membranaire donnant lieu à un flux net de potassium sortant de la cellule (grâce au fort gradient chimique). Ceci est vérifiable pour toutes les charges quittant la cellule. Si vous avez fait un peu d'électromagnétisme, vous devriez savoir que si vous prenez un condensateur sphérique, le potentiel entre les deux bornes se mesure en fonction de la charge nette à l'intérieur de la sphère uniquement (ici une cellule, dans les conditions de symétrie). Un flux net de charges quittant/entrant la cellule va donc changer le potentiel électrique membranaire. Si le flux net de charges est sortant, le potentiel diminue, donc hyperpolarisation.

2) Fait référence à des conditions physiologiques différentes. Les cellules du corps ont des concentrations de ions qui peuvent varier. Maintenant, si on prend une cellule présentant des conditions physiologiques où la concentration en potassium à l'extérieur est plus forte que chez la seconde cellule. Ce qui va se passer, c'est que le potentiel de repos électrochimique du potassium sera différent chez ces deux cellules. Vous pouvez calculer ce potentiel électrochimique de repos (reversal potential) du potassium grâce à l'équation de Nernst. Au repos, une cellule est principalement perméable au potassium, ce qui implique que le potentiel de repos est très proche du reversal potential du potassium. Donc, si vous changer les conditions physiologiques d'une cellule (concentrations extérieures en ions), il est plus que probable que son potentiel électrique de repos change.

Gordak

[Steto08]

D'accord j'ai enfin compris !
Merci beaucoup Gordak et Loupsio pour votre patience et votre pédagogie

Et VIVE LA PHYSIO ! ^^