(Transport des molécules à travers les membranes cellulaires) Osmose, les canaux ioniques, le potentiel membranaire

12/02/2023

1ère parti : Osmose 2éme partie : Les canaux ioniques 3éme partie : Le potentiel membranaire

Première partie : L'Osmose

Osmose : qu'est-ce que c'est ?

L'osmose est le passage de molécules de solvant, en général de l'eau, à travers une membrane semi-perméable, depuis le milieu le moins concentré (hypotonique) en solutés vers celui le plus concentré (hypertonique).

Ce phénomène s'arrête lorsque les deux liquides séparés par la membrane ont atteint la même concentration. On parle alors de milieux isotoniques. La pression hydrostatique due à la différence de hauteur d'eau entre ces deux milieux compense alors la pression osmotique.

L'Osmose

Source : La science en vidéo

Deuxième partie : Les canaux ioniques

Canaux ioniques : qu'est-ce que c'est ?

Chez les cellules animales et végétales, ce sont de petits pores transmembranaires constitués de protéines qui sont responsables du transport des ions. Les canaux ioniques permettent le transport des ions tels que : Na+, K+, Ca+ ou Cl- Ils présentent souvent une séléctivité aux ions, permettant à certains ions de passer mais pas à d'autres.

Les canaux ioniques

Source : Pathognomonique

Troisième partie : Le potentiel membranaire

Le potentiel de membrane

Introduction

Supposons que vous disposiez d'une grenouille morte. (Oui, c'est un peu dégoûtant, mais c'est pour l'exemple.) Que se passerait-il si vous stimuliez électriquement le nerf qui innerve la patte de la grenouille ? Eh bien, la patte morte bougerait !C'est ce qu'a découvert le scientifique italien Luigi Galvani dans les années 1700, un peu par accident lors de la dissection d'une grenouille. Aujourd'hui, on sait que la patte de la grenouille se contracte parce que les neurones (les cellules nerveuses) transmettent des informations par le biais de signaux électriques.Comment les neurones d'un organisme vivant produisent-ils des signaux électriques ? À la base, les neurones génèrent des signaux électriques par de brèves modifications contrôlées de la perméabilité de leur membrane cellulaire à des ions particuliers (comme le Na+Na+start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript et le K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript). Avant de regarder en détail comment ces signaux sont générés, il faut d'abord comprendre comment la perméabilité de la membrane fonctionne dans un neurone au repos (qui n'envoie ni ne reçoit aucun signal électrique). [Qu'est-ce que la perméabilité ?]Dans cet article, on va voir comment un neurone établit et maintient une tension stable à travers sa membrane, c'est-à-dire un potentiel de membrane au repos.

Le potentiel de membrane au repos

Imaginez que vous avez deux électrodes et que vous en placez une à l'extérieur et l'autre à l'intérieur de la membrane plasmique d'une cellule vivante. En faisant ça, vous mesureriez une différence de potentiel électrique (ou de tension) entre les électrodes. Cette différence de potentiel électrique s'appelle le potentiel de membrane.

Comme la distance, la différence de potentiel se mesure par rapport à un point de référence. Dans le cas de la distance, le point de référence peut être une ville. Par exemple, on peut dire que Boston est à près de 306306306 kmkmstart text, k, m, end text au nord-est, mais seulement si on sait que notre point de référence est la ville de New York, aux États-Unis.Pour le potentiel de membrane d'une cellule, le point de référence est l'extérieur de la cellule. Dans la plupart des neurones au repos, la différence de potentiel à travers la membrane est d'environ 303030 à 909090 mVmVstart text, m, V, end text (un mVmVstart text, m, V, end text représente 1/10001/10001, slash, 1000 volts), avec l'intérieur de la cellule plus négatif que l'extérieur. Cela signifie que les neurones ont un potentiel de membrane au repos (ou simplement, potentiel de repos) d'environ −30−30minus, 30 mVmVstart text, m, V, end text à −90−90minus, 90 mVmVstart text, m, V, end text.Comme il y a une différence de potentiel à travers la membrane cellulaire, la membrane est dite polarisée.

Si le potentiel de membrane devient plus positif qu'il ne l'est au potentiel de repos, on dit que la membrane est dépolarisée.
Si le potentiel de membrane devient plus négatif qu'il ne l'est au potentiel de repos, on dit que la membrane est hyperpolarisée.

Tous les signaux électriques que les neurones utilisent pour communiquer sont soit des dépolarisations, soit des hyperpolarisations du potentiel de membrane au repos.

D'où vient le potentiel de membrane au repos ?

Le potentiel de membrane au repos est déterminé par la répartition inégale des ions (particules chargées) entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, et par la perméabilité variable de la membrane à différents types d'ions.

Types d'ions présents dans les neurones

Dans les neurones et dans le liquide qui les entoure, les ions les plus abondants sont :

Chargés positivement (cations) : sodium (Na+Na+start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript) et potassium (K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript)
Chargés négativement (anions) : chlorure (Cl−Cl−start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript) et anions organiques

Dans la plupart des neurones, le K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript et les anions organiques (comme ceux rencontrés dans les protéines et les acides aminés) sont présents à des concentrations plus élevées à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur. À l'inverse, le Na+Na+start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript et le Cl−Cl−start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript ont généralement des concentrations plus élevées hors de la cellule. Cela signifie qu'il existe des gradients de concentration stables à travers la membrane pour les types d'ions les plus abondants.

Les points clés :

Un neurone au repos (sans signal) est caractérisé par une tension à travers sa membrane que l'on appelle un potentiel de membrane au repos, ou simplement le potentiel de repos.
Le potentiel de repos est déterminé par les gradients de concentration en ions de part et d'autre de la membrane et par la perméabilité de la membrane à chaque type d'ion.
Dans un neurone au repos, il y a des gradients de concentration à travers la membrane pour le Na+Na+start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript et le K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript. Les ions descendent leur gradient par le biais de canaux, ce qui aboutit à la séparation des charges et crée le potentiel de repos.
La membrane est beaucoup plus perméable au K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript qu'au Na+Na+start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, donc le potentiel de repos est proche du potentiel d'équilibre du K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript (le potentiel qui serait généré par le K+K+start text, K, end text, start superscript, plus, end superscript si c'était le seul ion du système).