Potentiel d'équilibre d'un ion et équation de Nerst

[invite8d27bda6]

Bonjour,

Je me rend compte qu'il y a une grande incohérence dans ce que je croyais avoir compris jusque là au sujet des potentiels d'équilibre ioniques
En fait, dans le cours on indique que l'équation de Nerst permet de calculer le potentiel d'équilibre ionique à partir des concentrations intra et extra cellulaires.
Par exemple, pour le potassium on a à l'extérieur 5mmol/L et à l'intérieur 150mmol/L ce qui nous donne un potentiel de -90mV.
Pour le sodium, on trouve +60mV.
Alors déjà je ne vois pas du tout en quoi on peut obtenir un potentiel d'équilibre à partir de ces concentrations qui ne sont même pas équilibrées ! Pour moi, si les ions sont dispersés de cette manière, c'est à cause de la pompe Na/K ATPase. Autrement, il n'y aurait pas d'écart aussi important entre l'interieur et l'exterieur de la cellule, si ? Je croyais que c'était la pompe qui générait tout ça...
Ensuite, on rajoute que puisque la membrane est largement plus perméable au potassium qu'au sodium on a un potentiel qui se rapproche du potentiel d'équilibre du potassium.
Je vois où ils veulent en venir mais là encore, quelque chose m'échappe. Pour moi, les concentrations que j'ai donné au début correspondent à l'état initial, au moment où la pompe "travaille". Sinon, il y a un hic : comment se fait-il que les potassium, pourtant en large excés à l'intérieur resteraient plutot à l'intérieur au lieu de suivre leur gradient de concentration ? Et de la même manière, pourquoi le sodium resterait "coincé" à l'extérieur ?
Est-ce parce que :
La perméabilité du sodium est réduite, d'où une accumulation à l'extérieur de la cellule ce qui se traduit par un excédent de charges + qui repoussent les potassium ?
(c'est un peu confus, je vous l'accorde)
En fait, je pense que depuis le départ, j'ai du mal à concevoir comment le potentiel de membrane peut rester constant alors que la perméabilité vis-à-vis du sodium et du potassium n'est pas la même car ça signifie qu'il n'y a pas autant de charges + qui sortent de la cellule que la cellule en reçoit (grâce au Na) d'où une "hyperpolarisation" constante. Où alors je dois simplement tenir compte du gradient électrique qui empêche au potassium de traverser la membrane ?
Comme vous pouvez le constater, c'est encore un peu flou ^^
J'accepterais des explications bien volontiers !
Merci d'avance !
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[invite8d27bda6]

Alors déjà je ne vois pas du tout en quoi on peut obtenir un potentiel d'équilibre à partir de ces concentrations qui ne sont même pas équilibrées !

C'est vrai que si les concentrations étaient parfaitement équilibrées, il n'y aurait pas du tout de potentiel Mais ce que je veux dire c'est que pour moi ces concentrations sont entretenues par la pompe, elles ne sont pas "spontanées" donc calculer un potentiel à partir de ces données me paraît un peu absurde.

[noir_ecaille]

Ces petites molécules et atomes ont une particularité : ce sont des électrolytes. En tant que tels, ils participent au courant lorsqu'on applique une champ électrique à leur solvant. Il faut garder à l'esprit que ce sont des électrolytes, parce qu'ils se déplacent en fonction des charges ou d'un champ électrique plutôt que de leur concentration -- on peut dire qu'il y a compétition entre ces deux paramètres dans un liquide lambda.
https://en.wikipedia.org/wiki/Electrochemical_potential

For example, if a glass of water has sodium ions (Na⁺) dissolved uniformly in it, and an electric field is applied across the water, then the sodium ions will tend to get pulled by the electric field towards one side. We say the ions have electric potential energy, and are moving to lower their potential energy. Likewise, if a glass of water has a lot of dissolved sugar on one side and none on the other side, each sugar molecule will randomly diffuse around the water, until there is equal concentration of sugar everywhere. We say that the sugar molecules have a "chemical potential," which is higher in the high-concentration areas, and the molecules move to lower their chemical potential.

De fait, on ne parle plus vraiment de gradient de concentration au profit du gradient électrochimique, plus à même d'expliquer le comportement des électrolytes en présence

En se plaçant à la surface (externe) de la cellule, on peut mesurer ce potentiel -- ou s'amuser à décompter les "charges" ioniques sur le dessin de part et d'autre de la membrane et calculer la différence. Si différence il y a, on est en présence d'un champ électrique