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Potentiel de repos




  1. #1
    somasimple

    Potentiel de repos

    Bonjour,

    je viens de lire sur cette page :
    http://passeport.univ-lille1.fr/site...e%20repos.html

    Or, il se trouve qu'au repos, très peu de canaux au sodium et au calcium sont ouverts. Il en résulte que le potentiel de repos est principalement du à une sortie de potassium de la cellule, ce qui a pour effet de négativer le milieu intracellulaire aux abords de la membrane
    Est-ce toujours correct que les ions K+, sortant passivement de la cellule, sont à l'origine de la plus grande partie du potentiel de repos ?

    -----


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  3. #2
    jordant

    Re : Potentiel de repos

    Bonjour, à ma connaissance oui, le potentiel de membrane au repos est d'environ -70 mV, la valeur peut varier selon le type cellulaire et l'organisme et s'établit effectivement entre le potentiel d'équilibre de Na+ (+58 mV) et celui de K+ (-80 mV). Avec plus de canaux K que de canaux Na donc une conductance Gk>>GNa, donc malgré un gradient électrochimique de Na plus important que celui de K on a Em= (Gk*Ek+GNa*ENa)/(Gk+GNa) qui est proche de Ek.

  4. #3
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Il serait donc possible de s'affranchir des problèmes d'éléctroneutralité sans recourir à l'oxydo-réduction et possible de mobiliser des ions sans aucun apport externe d'énergie ?
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein


  5. #4
    jordant

    Re : Potentiel de repos

    Les compartiments intra et extra cellulaire sont électroneutres, il y a autant de charges positives que de charges négatives.
    Ce qui permet l'établissement d'un potentiel de membrane (Em) non nul et stable, c'est la différence de composition entre ces deux compartiments, je me focaliserai sur les ions Na+ et K+ notamment:
    Il y a environ 14 mM de Na à l'intérieur pour 140 à l’extérieur,
    et 125 mM de K+ à l'intérieur pour 5 à l’extérieur.
    Cette différence de concentrations entre les deux compartiments est à l'origine d'un gradient de concentration: Le Na aurait tendance à rentrer et le K à sortir, or il s'agit d'ions donc il faut prendre en compte également le gradient électrique pour déterminer le mouvement de ces ions:

    1) On utilise l'équation de Nernst pour déterminer le potentiel éléctrique (E) à l'équilibre d'un ion qui est la suivante à 20°C: (58/n)*log([ion extracellulaire]/[ion intracellulaire]) avec n la charge de l'ion considéré. Ce potentiel quantifie la force électrique permettant de compenser exactement la force de diffusion induite par le gradient de concentration.

    Pour Na+ on a: 58/1*log(140/14) = + 58 mV

    2) Dès qu'on a obtenu le potentiel électrique à l'équilibre de l'ion il suffit de calculer le potentiel électrochimique de l'ion qui tient compte des deux types de gradients en faisant: Em - ENa = -70 - 58 = -128 mV ; Em - EK = +10 mV
    La charge indique le sens du gradient et la valeur quantifie sa force, on a une charge négative pour (Em-ENa) donc on a une entrée de Na+ (peu d'entrée de Na malgré un important gradient car peu de canaux Na+)
    Et on a donc à l'inverse une sortie de K+ (sortie importante malgré un faible gradient car beaucoup de canaux k+)

    En fait plus la membrane est perméable à un ion donné plus Em est proche du E de cet ion, sachant que la membrane plasmique à une forte perméabilité potassique on a Em proche de Ek.
    C'est la formule de mon message précédant: Em= (Gk*Ek+GNa*ENa)/(Gk+GNa) avec G la conductance, donc la perméabilité des ions.

    Puisque la sortie de K+ est prédominante sur l'entrée de Na+, "l'intérieur deviens moins positif" donc on a une accumulation de charge négative sur la surface interne de la membrane et une accumulation de charge positive sur la surface externe. J'ai utilisé des guillemets car les compartiments sont toujours éléctro-neutres, c'est juste que les charges + et -, qui ensemble sont globalement neutres, se regroupent au niveau de la membrane pour établir un potentiel de membrane, on néglige le changement minime de concentration dû aux mouvements des ions car très peu d'ions sortent pour établir un Em, ils sont vite "freinés" car les ions K+ étant positifs et "l'extérieur devenant positif": ça se repousse.

    En résumé:

    La quantité d'ion K+ sortant n'est pas suffisante pour mettre à mal l'électroneutralité des compartiments puisqu'ils sont très rapidement freinés.
    L’énergie qui permet le mouvement des ions est le gradient électrochimique qui dépend du gradient de concentration entre les deux compartiments et du potentiel électrique des ions.
    Dernière modification par jordant ; 03/12/2017 à 16h42.

  6. #5
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Bonjour,
    Je suis au regret de ne pas adhérer à une partie de votre explication :
    1/ Il n'y a pas de gradient électrochimique CAR ce gradient n'est présent que s'il y a oxydo-réduction, ni de changement de phase.
    2/ A la surface ou pas, le calcul reste le même, l'électroneutralité est violée car la somme des ions n'est plus nulle d'un coté et de l'autre de la membrane.
    3/ Il y a aussi divergence à la fin du processus : modification de la formule chimique et augmentation du déséquilibre => Violoation du principe de le Chatelier.
    4/ Nernst n'a rien à voir avec la diffusion et il n'est pas possible d'utiliser les concentrations car vous ne connaissez pas la taille/volumes des compartiments. Utiliser les concentrations n'est possible que si les volumes sont égaux et les quantités connues.
    Dernière modification par somasimple ; 04/12/2017 à 07h18.
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    jordant

    Re : Potentiel de repos

    Ne connaissant pas votre niveau dans ce domaine je n'étais peut-être pas assez calé sur le sujet pour vous venir en aide, je suis en L2 de biologie et c'est la première année que j'étudie le potentiel de membrane ^^

    Pour moi un gradient électrochimique (ou force electromotrice) s'établit dès qu'il y a une différence de concentration entre deux compartiments et/ou une différence de potentiel entre Em et E d'un ion.
    1) Je ne comprends pas en quoi un gradient est dépendant de réactions d'oxydoreductions (oxydoreduction entre quoi et quoi ?), la notion de changement de phase m'échappe.

    2)En toute rigueur oui l'electroneutralité est violée vu qu'il y a passage d'ions, seulement on m'a appris à négliger ce changement de concentration dû à la diffusion des ions dans les calculs car il serait minime.

    3) De quelle formule chimique parlez-vous ?

    4) Nernst me sert à trouver le potentiel d'équilibre d'un ion afin de calculer une différence de potentiel (Em-Eion) correspondant au gradient électrochimique (=fem) afin de déterminer le sens du mouvement des ions et leur force. En cours je travaillais sur des concentrations ioniques types, elles sont sûrement pas tout le temps vraies effectivement.

  9. #7
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Je réponds au 1 pour le moment :
    Au départ les deux compartiments sont neutres.
    Le gradient des concentrations ne crée une force electrochimique que dans la mesure où il y a une réaction oxydo-reductive mais il n'ya pas de transfert d'ions (tels que vous le supposez) mais d'électrons. C'est ce transfert d'électrons dans un circuit électrique externe qui va créer un mouvement d'ions secondaire car la réaction chimique ne se fait pas à la m^me vitesse car les quantités chimiques ne sont pas les mêmes.
    MAIS, ce mouvement n'existe que s'il y a oxydo-reduction ET circuit électrique et changement de phase (liquide / solide)
    Dans le cas du neurone, rien de cela donc pas de mouvement d'ions car pas d'énergie électromotrice disponible.
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

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  11. #8
    jordant

    Re : Potentiel de repos

    J'ai peu de connaissance en électricité mais je sais que l'on peut modéliser la membrane plasmique sous la forme d'un circuit électrique justement:
    400px-Circuit_electrique_equivalent_cellule.gif

    Avec les résistances Na, K et Cl représentant les canaux ioniques, un condensateur Cm qui représente la bicouche phospholipidique (car elle se comporte comme tel) le courant passant d'abord là où la résistance est la plus faible, c'est-à-dire le condensateur, puis une fois celui-ci chargée (donc avec une résistance maximale) le courant se détourne vers les canaux. C'est peut être un peu approximatif et ça ne répond peut être pas tout à fait à votre question mais je pose ça là si ça peut vous être utile malgré tout

  12. #9
    jordant

    Re : Potentiel de repos

    Avec Cm, la capacité de membrane qui est de 1 microfarad/cm^2

  13. #10
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Je connais tous ces principes électriques mais je sais par experience qu'il est peu facile de faire de l'électricité en milieu humide et quasi-impossible en milieu salé.
    Par contre si un ion bouge il crée un champ électrique même en l'absence de circuit électrique.
    Le neurone est dans ce dernier cas : pas de circuit électrique et la pile membranaire n'est pas branché ET dépendante de l'autre compartiment.
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

  14. #11
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    prenons un exemple simple :
    deux compartiments avec dans l'un 20 ions (10 Na+ 10 Cl-)
    et un autre avec 10 ions ( 5 Na+ et 5 Cl-)

    A chaque fois que l'on fait passer un Na+ dans l'autre compartiment on augmente le déséquilibre chimique car il va manquer un Na, puis 2, puis 3 etc
    On est entrain de séparer la matière contenue dan s un compartiment en ses composants positifs et négatifs sans apport d'énergie : Ce n'est possible par un simple gradient de diffusion.
    La force du gradient de diffusion est inférieure à la force nécessaire pour ôter un électron ou un ion à la matière contenue dans un compartiment.
    Le 1er ion peut à la rigueur passer de l'autre coté mais le deuxième fait face à une force double, le 3 à une force quadruple... et le système se bloque par arrêt de mouvement des ions.
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

  15. #12
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

  16. #13
    somasimple

    Re : Potentiel de repos

    Citation Envoyé par jordant Voir le message
    J'ai peu de connaissance en électricité mais je sais que l'on peut modéliser la membrane plasmique sous la forme d'un circuit électrique justement:
    Pièce jointe 355494

    Avec les résistances Na, K et Cl représentant les canaux ioniques, un condensateur Cm qui représente la bicouche phospholipidique (car elle se comporte comme tel) le courant passant d'abord là où la résistance est la plus faible, c'est-à-dire le condensateur, puis une fois celui-ci chargée (donc avec une résistance maximale) le courant se détourne vers les canaux. C'est peut être un peu approximatif et ça ne répond peut être pas tout à fait à votre question mais je pose ça là si ça peut vous être utile malgré tout
    le point de connection "cyt" est à l’intérieur de la cellule. Il est en l'air comme on dit donc la pile n'est pas branchée => pas de ddp.
    Everything should be made as simple as possible, but not a bit simpler. Albert Einstein

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