Electrophysiologie de la membrane Présenté par: Dr Bendaoud I

I) Introduction La membrane plasmique est dotée d’une perméabilité sélective, elle laisse passer les ions ( Na+, K+…) mais ne laisse pas traverser les protéines et les molécules phosphates qui se retrouvent dans le cytosol. Ce qui va la rendre polarisée: le côté extérieur est chargé positivement ( par accumulation des ions positifs Na++++) et le côté intérieur est chargé négativement ( présence des protéines et phosphates). Cette différence de charge est appelée : potentiel de membrane.

II) Rappel sur les canaux et pompes ioniques les canaux ioniques : Permettent aux ions de se déplacer dans le sens du gradient de Concentration. Dans les neurones , il existe 2 types de canaux : Les canaux ioniques à fonction passive Les canaux ioniques à fonction active

II) Rappel sur les canaux et pompes ioniques ( suite) Canaux ioniques à fonction passive ( canaux ouverts): Ces canaux sont toujours ouverts, donc les ions diffusent continuellement. Canaux ioniques à fonction active: ( canaux fermés) Ces canaux sont toujours fermés et ne s’ouvrent qu’en réponse à un signal. Il en existe 3 types : Canaux ioniques ligand-dépendants: s’ouvrent après fixation du ligand. Ex: canaux Cl- Canaux ioniques voltage-dépendants: s’ouvrent après modification du voltage de la membrane ex: canaux K+ Canaux ioniques sensibles à d’autres stimulus: sont retrouvés dans les tissus spécialisés, on retrouve les mécanorécepteurs ( sensibles aux sensations tactiles) et les thermorécepteurs ( sensibles à la modification de température).

II) Rappel sur les canaux et pompes ioniques ( suite) Remarque : Les canaux ioniques à Na+ voltage-dépendants sont uniques parce qu’ils contiennent 2 vannes, l’une d’activation, et l’autre d’inactivation. Et peuvent sous 3 formes : Phase de repos: La vanne d’activation est fermée, les ions Na+ ne peuvent pas entrer même si la vanne d’inactivation est ouverte Phase d’activation : Les 2 vannes sont ouvertes, les ions Na+ entrent dans la cellule. Phase d’inactivation: La vanne d’inactivation est fermée, les ions Na+ ne peuvent pas pénétrer même si la vanne d’activation est ouverte.

II) Rappel sur les canaux et pompes ioniques ( suite) 2) Les pompes ioniques : Les pompes déplacent les ions contre le gradient de concentration . Et permettent surtout de rétablir et de maintenir le potentiel de membrane. Ex: pompe Na+/K+ ATPase

III) Etablissement du potentiel de membrane: a) Définition : La différence relative entre les charges de part et d’autre de la membrane représente le potentiel de membrane. Afin de mesurer le potentiel de membrane de la cellule, un voltmètre est placé dans un neurone. 2 électrodes sont placées de part et d’autre de la membrane. Le voltmètre indique un potentiel de -70mV. (entre - 40mV à – 90mV)

III) Etablissement du potentiel de membrane: ( suite) b) Mécanisme d’établissement du potentiel de membrane: Le potentiel de membrane est principalement le résultat de la perméabilité de la membrane aux ions.( principalement Na+ et K+). La diffusion du K+ constitue le facteur le plus important dans l’établissement de la valeur du potentiel de membrane ( ou potentiel de repos chez le neurone). Les ions K+ se trouvant en plus grande concentration dans le cytoplasme diffusent vers l’extérieur, par les canaux ioniques à fonction passive.

III) Etablissement du potentiel de membrane: ( suite) Mais la charge négative à l’intérieur de la cellule attire le K+, et les charges positives à l’extérieur les repoussent, ce qui réduit le flux de K+. La sortie du potassium de la cellule abaisse le potentiel à - 90mV. L’entrée de sodium dans la cellule à travers les canaux sodique à fonction passive, établit le potentiel à -70 mV. Mais cette entrée est limitée par le nombre restreint de canaux. Pour maintenir ce potentiel, la pompe Na+/K+ fait sortir 3 Na+ et entrer 2 K+.

IV) Modifications du potentiel de membrane: Dans certains cas, le potentiel de membrane subit des modifications. Ces modifications sont primordiales pour activer certaines cellules, qui passent à l’état excité. Remarque: Les cellules qui peuvent être excitées sont appelées: cellules excitables et sont représentées par les neurones et les cellules musculaires. La dépolarisation : Lorsque les neurones sont stimulés, les canaux ioniques ligand- dépendant et voltage-dépendant s’ouvrent et laissent entrer le Na+.

Augmentation du potentiel : dépolarisation Augmentation du Na+ intracellulaire

Lorsque le potentiel atteint -55mV Potentiel d’action Ouverture des canaux Na+ voltage dépendants +++ Inversion de polarité

IV) Modifications du potentiel de membrane: ( suite) La charge de la cellule devient plus positif ( -60mV): on parle alors de dépolarisation. Lorsque le potentiel atteint le seuil d’excitabilité ( -55mV), le potentiel d’action PA est créé. Les canaux sodique voltage dépendant s’ouvrent et restent ouverts jusqu’à inversion de la polarité. Le PA est alors transmis pour créer l’influx nerveux. Si le seuil d’excitabilité n’est pas atteint ( -55mV) , il n’y aura pas de PA, la cellule n’est pas excité et donc pas d’influx nerveux.

IV) Modifications du potentiel de membrane: ( suite) Remarque : On dit que le PA suit la loi du tout ou rien, si le seuil d’excitabilité est atteint, le PA se propage, mais si le seuil n’est pas atteint, le potentiel d’action n’est pas obtenu. b) Repolarisation : Consiste à ramener le neurone à son potentiel de repos. Suite à la dépolarisation, les canaux sodiques se ferment et deviennent inactivées, les canaux potassique voltage dépendant s’ouvrent et le potassium sort du neurone pour abaisser le potentiel à -70 mV.

IV) Modifications du potentiel de membrane: (suite) c) Hyperpolarisation : Lorsque le potentiel de membrane est inférieur à – 70 mV, le neurone est dit : hyperpolarisé. Les canaux potassique voltage dépendant restent ouverts, le potassium continu à sortir de la cellule ce qui fait abaisser le potentiel en dessous de – 70 mV. d) Retour au potentiel de repos: Les canaux potassiques voltage-dépendants se ferment, et les pompes Na+/K+ rétablissent le potentiel.

IV) Modifications du potentiel de membrane: ( suite) Remarque : La période réfractaire: Correspond à la période qui suit la production du potentiel d’action et au cours duquel l’axone est incapable de générer un second potentiel d’action. La période réfractaire comporte 2 phases : La période réfractaire absolue La période réfractaire relative

IV) Modifications du potentiel de membrane: ( suite) Période réfractaire absolue : Correspond à la période de dépolarisation et repolarsation. Durant laquelle aucun PA ne peut être générer. Période réfractaire relative: Correspond à la période d’hyperpolarisation. Durant cette période un potentiel d’action peut être généré à condition que la stimulation soit suffisamment importante.