Cours d’Electrophysiologie Générale n°1

La membrane cellulaire sépare 2 milieux :

- le milieu extracellulaire,

- le milieu intracellulaire

Ces 2 milieux diffèrent par :-

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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.

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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

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A.Observation : distribution asymétrique des ions de part et d’autrede 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

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Démarche expérimentale :

Expériences par les ions marqués

1955 Hodgkin et ¨Keynes axone géant de Calmar

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Conclusion : la membrane est perméable à tous les ions inorganiquesdans les 2 sens

Na+

Cl-

K+

Ca++

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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

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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

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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+

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2. Il existe une différence de potentiel entre les 2 faces de la membrane

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d’après Neurobiologie Cellulaire C. Hammond, ed. Doin, épuisé 

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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°1Vm (Vi-Ve)

tVo

Vp

Vs Dépolarisation

Hyperpolarisation

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Etat de repos Vm = Vo

Etat de base

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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

+

-

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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

+

-

Gradient de concentration

Gradient résultant

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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.

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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

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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.

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l’équation de Nernst

R T [ion]e

E ion= ln Z F [ion]i

R : cste des gaz parfaits 8,314T : température absolue Z : valence de l’ionF : cste de Faraday 96 500 C

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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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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.