Pourquoi plus de pompe Na+/K+ = potentiel membranaire nul ?

[Meiosis]

Bonsoir,

Il y a quelque chose que je ne comprends vraiment pas. On dit que la ouabaïne inhibe la pompe et que quand cette situation ne dure pas longtemps on dépolarise que de quelques mV mais si ça dure plus longtemps on arrive à un potentiel membranaire stable de 0mV, car il y a égalisation des concentrations en K+ et Na+ de part et d'autre de la membrane.

Mais je ne comprends pas ce 0mV. Si la pompe ne fonctionne pas on va gagner des charges + du sodium qui ne pourra plus sortir de la cellule par la pompe (donc dépolariser) mais aussi perdre des charges + du potassium qui ne pourra plus revenir dans la cellule (donc hyperpolariser), au final cela revient au même et on devrait rester à -60mV non ?

Je dois oublier quelque chose, merci de m'aider..
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[Loupsio]

Bonjour,

Je dois oublier quelque chose

Je crois que tu oublie le gradient électrique,
certes il y a le gradient chimique, mais les mouvements sont influencés par le gradient électrochimique, donc au final il y aura équilibre chimique et équilibre électrique,
donc autant de Na+ de part et d'autres de la membrane, autant de K+ de part et d'autres, et surtout autant de charges positives de chaque cotés

[Meiosis]

Ce que je ne comprends pas c'est que même au repos, pour moi il y a autant de charges positives de chaque côté (alors qu'on est à -60mV) je m'explique, voilà un dessin.


++++++ sodium ++ potassium

______________________________ __________ membrane plasmique

++ sodium ++++++ potassium

Donc 8 de chaque côté, sauf qu'après égalisation des concentrations en inhibant la pompe elles ne seraient plus réparties pareil.

++++ sodium ++++ potassium

______________________________ ___________ membrane plasmique

++++ sodium ++++ potassium

Toujours 8 de chaque côté, voilà pourquoi selon moi on devrait être toujours à -60mV.

[Loupsio]

Oui mais nan,
si c'était le cas comme tu le décris, alors on ne devrait pas etre toujours a -60, on devrait etre toujours a 0 (dans les deux cas)

car tu place autant de charge de part et d'autres de tes membranes, c'est faux
si on simplifie en ne prenant que Na+ et K+ (les autres étant minoritaires)
tu as à dans le milieu extracellulaire :
144 mM de Na+ et 4 mM de K
et dans le milieu intracellulaire tu as :
160 mM de K+ et 10 mM de Na

un nombre de moles (par litre) était directement un nombre d'atomes (ou d'ions), alors on peut regrouper en quantité d'ions positifs
en milieu extra :
148 mM de cations
en milieu intra :
172 mM de cations

tu vois bien que la répartition des charges est différente, et qu'on a pas autant de charges positives de part et d'autres, c'est ce qui créé le gradient électrique que je mentionnais plus haut

la somme des gradient électrique et chimique vaut -70 (environ), et les ions vont suivre a la fois ce gradient électrique et leur propre gradient chimique, (ton premier schema en corrigeant le nombre de charges)
au repos après équilibre du gradient électrique et chimique, la ddp sera de 0 (ton deuxième schema)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Meiosis]

en milieu extra :
148 mM de cations
en milieu intra :
172 mM de cations

Donc il y a plus de charges positives en intra qu'en extra, pourtant on dit toujours que c'est le contraire, sinon au repos on aurait +xx mV et non -60mV.

[Loupsio]

Oui parce que j'ai simplifié en ne prenant que Na/K pour montrer que la quantité de part et d'autre n'était pas la même,
il faut aussi prendre en compte les anions qui rentrent en compte dans la charge globale de part et d'autre de la membrane, et les protéines chargées qui seraient a proximité de la membrane
la somme de toute ces charges résulte en un compartiment extracellulaire legerement "plus positif" et un compartiment intracellulaire légèrement 'moins positif" si je ne dis pas de bêtises

[Meiosis]

Ah ok je vois, merci.

Par contre, toujours en rapport avec ça, je me posais une question.
Si on diminue la concentration en potassium du milieu extracellulaire on augmente la valeur du PM au repos (dépolarisation) car il y a moins de charges positives dans le milieu extra par rapport à l'intra, on passera à -20mV par exemple au repos.

Supposons que la membrane ne soit perméable qu'au potassium. D'après l'équation de Nernst le rapport [K+]extra/[K+]intra diminuerait, donc la pile d'équilibre du K+ diminuerait aussi. Comme la membrane n'est perméable qu'au potassium le PM tendrait vers la pile d'équilibre du K+ et comme cette pile a diminué alors normalement le PM devrait diminuer => donc hyperpolarisation, cela est de plus logique car on augmente le gradient électrochimique en supprimant des charges + du milieu extra et en diminuant la concentration en K+ du milieu extra, donc au repos plus de potassium pourrait sortir de la cellule par les canaux de fuite au K+ = hyperpolarisation. En regardant la valeur du courant Ik = Gk(Em-Ek) on voit aussi un plus grand courant sortant positif si Ek, la pile d'équilibre, diminue. Pour un Em donné (par exemple -60mV) => là encore selon ce raisonnement hyperpolarisation.

Du coup ça contredit mon premier raisonnement qui parle de dépolarisation, je ne comprends pas la faille dans celui-ci.

[Loupsio]

Mes comptences en physicochimie sont très basiques donc surement qu'il faudrait l'avis de quelqu'un plus performant
mais je dirais que si tu retire du K+ extra, et que le K+ est le seul ion a pouvoir passer la membrane,
alors le gradient chimique du K+ va etre en faveur de sa sortie , ce qui va donc rajouter des charges "+" dans le milieu extra et en retirer dans le milieu intra,
Le milieu extra etant deja plus positif, le fait de faire bouger du K+ de l'intra a l'extra, rend le coté extracellulaire encore plus positif, donc c'est bien une hyperpolarisation pour moi
Après dans les détails de calcul, ca fait trop longtemps que j'en ai pas eu l'utilité pour pouvoir parler niveau calcul

[Meiosis]

En fait je crois que j'ai compris, c'est bien une hyperpolarisation qu'on a en diminuant la concentration en K+ extracellulaire. Seulement au début ça dépolarise et ce n'est qu'après que ça se stabilise en hyperpolarisant, donc on a -80mV au lieu de -60mV par exemple, le temps que le potentiel de repos se stabilise par sortie de K+. Mais ce n'est que mon hypothèse. Après injection de chlorure de potassium j'avais vu qu'on diminuait ce gradient, d'où le fait que le PM se dépolarisait au repos => plus d'excitabilité des cellules musculaires cardiaques (et neurones) => mort par tachycardie.

Pour en revenir au sujet de départ : si j'ai bien compris le -60mV ce n'est pas dû à la sortie de potassium et à la plus grande perméabilité du potassium par rapport au sodium ? Je veux dire ces mouvements d'ions maintiennent le -60mV mais le vrai responsable ce sont les anions organiques côté intra ?

Parce que je ne visualise toujours pas le 0mV...

En refaisant mon schéma :

à -60mV :

++++++ sodium ++ potassium

______________________________ __________ membrane plasmique

++ sodium ++++++ potassium anions organiques (----)

Donc en intra 8 charges + et 4 charges - = 4 charges +. En extra 8 charges +, ok, membrane chargée négativement en intra.

à 0mV :

++++ sodium ++++ potassium

______________________________ ___________ membrane plasmique

++++ sodium ++++ potassium anions organiques (----)

En intra 8 charges + et 4 charges - et en extra 8 charges +, membrane toujours chargée négativement selon moi donc.

[Meiosis]

Je up ce topic à nouveau concernant une question en rapport étroit avec ce sujet : le potentiel de repos.
Je pense que je ne comprends pas certaines choses, d'où mes incompréhensions sur ce sujet, j'aimerais alors éclaircir.

J'ai pu lire qu'au potentiel de repos (prenons -60mV) les flux de potassium et sodium pour les canaux de fuite sont égaux en valeur absolue mais que le flux net est nul car autant d'ions sortent de la cellule que d'ions entrent.

Je pense avoir compris mais je demande confirmation.

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Au potentiel de repos on a un flux net entrant de sodium et sortant de potassium car Ik+ = GK+*(Em-Ek+) = GK+*(-60-(-80)) = 20GK+ (courant sortant positif de cation)
Et INa+ = GNa+*(Em-ENa+) = GNa+*(-60-60) = -120GNa+ (courant entrant négatif de cation)

Nous voyons que le courant de sodium est beaucoup plus important que celui de potassium au repos (120 contre 20), cependant le fait que la membrane soit 50 fois plus perméable au potassium qu'au sodium permet d'avoir GK+ >> GNa+ : au final Ik+ = -INa+ au repos (Ik+INa=0).

Le flux net est nul car autant d'ions sortent de la cellule que d'ions entrent : c'est-à-dire autant de potassium sort que de sodium entre par les canaux de fuite. Cela permet de maintenir le potentiel membranaire de repos à -60mV qui reflète donc un état dynamique en constant équilibre.

La plus grande conductance potassique peut être expliquée par un plus grand nombre de canaux de fuite au potassium ouverts au repos (flèches rouges), comparativement au sodium (flèches vertes) voir schéma :



Ainsi du sodium entre en grande quantité par seulement 2 canaux dans cet exemple, en contre-partie moins de potassium sort par chaque canal mais plus de canaux potassiques ouverts = autant de potassium sort que de sodium entre au potentiel de repos => flux net nul => maintien à -60mV.

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Mes questions sont les suivantes :

1) Mon paragraphe ci-dessus est-il correct ?
2) Si oui je ne comprends donc pas qui est le responsable de ce -60mV. Je vois bien (si c'est correct) que les mouvements de K+ et Na+ par les canaux de fuite permettent seulement le maintien de ce -60mV mais qui en est responsable au départ ? Les anions organiques côté intracellulaire ? Je ne pense pas car le potentiel de membrane ne reflète que une ddp au proche de la membrane, les anions organiques, eux, se situent plus vers l'intérieur de la cellule, loin de la membrane. Et on m'avait déjà fait savoir que ces anions n'intervenaient qu'au second plan pour le potentiel de repos. De plus quand on veut calculer le potentiel de repos on utilise l'équation de GHK (pour deux conductances ou plus comme ici), qui ne dépend que des perméabilités et des concentrations, ne faisant pas intervenir les anions organiques dans la formule.

J'espère que vous pourrez m'aider.