Gradient électrochimique

[invite7b2d06c2]

Bonjour,
J'ai du mal à comprendre (même après d'interminables recherches sur le sujet) comment se font les échanges ioniques à travers une membrane. De ce que j'ai compris il y a mise en place d'un gradient électrochimique (concentration + électrique opposés) qui tend pour chaque ion vers 0 donc vers l'équilibre (en gros chaque ion se déplace de façon à faire tendre le potentiel de membrane (Vm) vers son potentiel d'équilibre de Nerst (E ion). Si j'ai bien compris E ion représente le potentiel (est-ce que je peux traduire ça par "l'énergie" ? ) qu'il faut à l'ion pour être en équilibre malgré l'asymétrie de concentration de part et d'autre de la membrane (donc au plus l'asymétrie est importante, au plus E ion sera grand). Ce qui me pose problème c'est que je ne comprend pas bien pourquoi les échanges ne se font pas par gradient de concentration uniquement? Imaginons un système avec une membrane contenant des canaux ioniques K+ et Na+ et des ions K+ et Na+ de part et d'autre de cette membrane. On met initialement les ions K+ majoritairement en intracellulaire et les ions Na+ majoritairement en extracellulaire: intuitivement je dirais que les ions suivent le gradient de concentration et que donc à la fin on a la moitié du K+ et du Na+ d'un coté et l'autre moitié des deux ions de l'autre coté. Pourtant ce n'est pas ce qui se passe en pratique, si j'ai bien compris en réalité on a chaque ion qui veut faire tendre le potentiel de membrane vers son potentiel d'équilibre et donc on a finalement Vm = (EK + ENa)/2 (je parle bien d'un cas imaginaire sans transporteur actif, juste des canaux Na+ et K+). Je crois que ce qui m'échappe c'est le lien entre le fait que les ions doivent faire tendre Vm vers leur potentiel de Nerst et le fait que les ions sont sensés se répartir selon leur gradient de concentration. Au final ce qui m'aurait semblé plus logique (et qui apparemment est faux) c'est que E ion soit un gradient électrique qui s'oppose au gradient de concentration et qu'il soit de plus en plus fort au fur et à mesure qu'on se rapproche de l'équilibre. Ainsi on aurait E ion max quand l'ion serait réparti de manière égale de part et d'autre d'une membrane c'est à dire à l'équilibre. Je vois bien que je fais erreur quelque part donc cela m'aiderait beaucoup si quelqu'un pouvait m'éclairer.
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[Sethy]

Je peux me tromper, mais pour moi une chose est sûre, il n'y a pas de gradient électrique.

Les ions + ne vont passer la membrane que si :
- d'autres ions+ font le chemin inverse,
- des ions- passent simultanément.

Toujours selon moi, la meilleur preuve est qu'il n'est pas possible de réaliser une pile basée sur ce principe.

Si on prend deux électrodes de Platine qui plongent dans les deux compartiments séparés par la membrane en question, il n'y aura pas apparition d'un courant.

[Lycaon]

bonjour
Tout à fait par hasard ,je me suis intéressé à ce sujet (par curiosité) récemment.
J'ai ainsi découvert la complexité du potentiel de membrane qui résulte pour 20% de la pompe Na+,K+ et 80%à la diffusion passive de K+ et Na+le long de leur gradient de concentration.Avant d'égarer l'adresse ,je t'indique un lien .
http://api.viglink.com/api/click?for...mp%3Bf%3Dfalse
la partie concernant le potentiel de membrane commence à la page 61.
Voici quelques éleéments que j'ai retenus
Les ions K+ et Na+ peuvent traverser la membrane de façon passive sous l'effet de gradients électrique ou de concentration
Il peuvent aussi traverser la membrane de façon active grâce aux pompes à sodium potassium mettant en jeu lATPase
la concentration en Na+ est plus grande dans le LEC que dans le LIC (liquides extracellulaire et intracellulaire)
La concentration en K+ est plu grande dans le LIC que dans le LEC

Les ions K+ considérés seuls auraient tendance à quitter la cellule ,mais au fur et à mesure de leur passage dans le LEC ,comme le LIC s'appauvrit en charges positives et que les charges négatives du LIC ne peuvent pas traverser la membrane,un gradient électrique croissant s'établit entre les 2 faces de la membrane.
Il y a donc deux forces opposées dues au gradients de concentration en K+ et au gradient électrique.Cela aboutirait à une différence de potentiel de -90mV entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane.,la face interne étant négative par rapport à la face externe.

Si l'on considère les ions Na+ seuls ,ceux-ci ont tendance à pénétrer dans la cellule sous l'effet du gradient de concentration et de l'attraction des anions du LIC.
Il y a cependant des anions dans le LEC ,tels Cl- qui font qu'un gradient électrique croissant s'oppose au gradient de concentration.Lorsque l'équilibre serait atteint ,il y aurait une différence de potentiel de +60mV entre la face externe et interne,la face interne étant positive.

Cependant,l'effet des ions K+ sur le potentiel de membrane est beaucoup plus important que celui des ions Na+car la membrane est 75 fois plus perméable aux ions K+ que Na+
On constate que le potentiel de repos de la cellule est de - 70mV.
Les ions K+ ont donc toujours tendance à fuir vers l'extérieur pour que le potentiel tende vers -90 mV et les Na+ ont tendance à fuir vers l'intérieur sous l'effet des anions du LIC.
La compensation de ces fuites est due aux pompes K+ .Na+
Voilà ce que j'ai compris,mais je ne suis pas spécialiste du tout dans ce domaine.
Bonne lecture des pages indiquées par le lien

[invite7b2d06c2]

Merci pour vos réponses, Sethy je parlais en fait du cas où il y a un déséquilibre de concentration des ions de part et d'autre d'une membrane.
Lycaon le livre que vous m'avez transmis est très clair merci beaucoup la page 65 couplée à ce site: http://nte-serveur.univ-lyon1.fr/duc...tiel_repos.htm a répondu à toutes mes interrogations !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Lycaon]

J'ai lu avec intérêt le document que vous indiquez.
Les deux documents sont en effets complémentaires certains détails étant plus clairs dans l'un que dans l'autre .
Bonne continuation.