Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 La membrane cellulaire sépare 2 milieux : - le milieu extracellulaire, - le milieu intracellulaire Ces 2 milieux diffèrent par : -

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Les concentrations ioniques de part et d’autre de la membrane. Il existe des différences de concentrations ioniques entre le milieu extra-cellulaire et le milieu intracellulaire.

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Concentrations relatives des ions Na+, K+ et Cl- de part et d ’autre de la membrane de l ’axone. [Na+] [K+] [Cl-] [Na+] [K+] [Cl-] e Mb i

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 A.Observation : distribution asymétrique des ions de part et d’autre de la membrane B. Question : Comment les gradients de concentrations restent-ils constants ? C. 2 Hypothèses : 1/ les ions ne peuvent pas traverser la membrane 2/ la mb est perméable aux ions mais il existe des mécanismes qui permettent le maintien des différences de concentrations

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Démarche expérimentale : Expériences par les ions marqués 1955 Hodgkin et ¨Keynes axone géant de Calmar

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Conclusion : la membrane est perméable à tous les ions inorganiques dans les 2 sens Na+ Cl- K+ Ca++

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Concentrations relatives des ions Na+, K+ et Cl- de part et d ’autre de la membrane de l ’axone. [Na+] [K+] [Cl-] [Na+] [K+] [Cl-] e Mb i Gradient de concentration

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 1/ On constate une entrée d’ions Na+ (qui suivent leur gradient de concentration). Cette entrée d’ions Na+ consomme-t-elle de l’énergie ? S’agit-il d’un transport actif ? Comment répondre à cette question ? En utilisant une molécule, le dinétrophénol (DNP) qui bloque la synthèse de l’ATP dans la mitochondrie. Observation : avec le DNP, l’entrée d’ions Na+ se poursuit Conclusion : l’entrée d’ions Na+ est un processus passif

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Il existe donc dans la membrane une structure qui consomme de l’ATP et qui permet la sortie permanente d’ions Na+ afin de maintenir constante la différence de concentration. Cette sortie de Na+ est couplée à l’entrée de K+. Cette structure est la pompe Na+/K+

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 2. Il existe une différence de potentiel entre les 2 faces de la membrane

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 d’après Neurobiologie Cellulaire C. Hammond, ed. Doin, épuisé 

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Différence de potentiel entre la face interne et la face externe de la membrane, Vm (Vi - Ve) = Différence de potentiel de membrane Potentiel de membrane (abus de langage)

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Vm (Vi-Ve) Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Vp Dépolarisation Vs t Vo Hyperpolarisation

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Etat de repos Vm = Vo Etat de base

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Concentrations relatives des ions Na+, K+ et Cl- de part et d ’autre de la membrane de l ’axone. [Na+] [K+] [Cl-] [Na+] [K+] [Cl-] e Mb i + - Gradient électrique

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Concentrations relatives des ions Na+, K+ et Cl- de part et d ’autre de la membrane de l ’axone. [Na+] [K+] [Cl-] [Na+] [K+] [Cl-] e Mb i + - Gradient de concentration Gradient électrique Gradient résultant

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Le flux d’ions, c, dû au gradient de concentration : - ne varie ni en sens, ni en amplitude au cours de l’activité du neurone - est indépendant du potentiel de membrane - a une valeur constante.

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Le flux d’ions, e, dû au gradient électrique : - varie en sens et en amplitude avec le potentiel de membrane Le Flux net d’une espèce ionique : Flux net = Flux c+ Flux e

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Potentiel d’équilibre d’un ion, E ion Le potentiel d’équilibre d’un ion est la différence de potentiel (ddp) qu’il faudrait appliquer de part et d’autre de la membrane pour que le gradient électrique de cet ion s’oppose très exactement en direction, en sens et en amplitude au gradient de concentration de cet ion, chaque ion étant pris séparément. Autrement dit, au potentiel d’équilibre de cet ion, le flux net de cet ion est nul. Il s’exprime par la relation de Nernst.

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 l’équation de Nernst R T [ion]e E ion= ln Z F [ion]i R : cste des gaz parfaits 8,314 T : température absolue Z : valence de l’ion F : cste de Faraday 96 500 C

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Quelques exemples de Potentiel de repos Vo Axone géant de Calmar = -70 mV Vo f.m. de Mammifère = - 80 mV Vo f.m. de Grenouille = - 90 mV

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Cours d’Electrophysiologie Générale n°1

Cours d’Electrophysiologie Générale n°1 Les ions sont les PORTEURS de charge des milieux biologiques où les électrons ne circulent pas librement comme dans un métal ! Il n’y a pas de courant d’électrons. C’est grâce au déplacement des porteurs de charge (ions) que naît le courant bio-ionique dans les milieux biologiques.