TRANSPORT MEMBRANAIRE 2

Potention de membrane

C’est la différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

En pratique :

• si on dit que la cellule est à -70 mV,

• cela veut dire que l’intérieur est plus négatif que l’extérieur.

Potentiel d’équilibre (ou potentiel de Nerst)

= potentiel membranaire pour lequel le flux net d’un ion donné est nul.

Autrement dit :

• l’ion continue éventuellement à bouger dans les deux sens,

• mais au total, il y a autant d’ions qui entrent que d’ions qui sortent,

• donc flux net = 0.

Très important :

• chaque ion a son propre potentiel d’équilibre

• par exemple : EK, ENa, ECl, ECa

Canaux ioniques structure G

= protéines transmembranaires qui forment un pore à travers la membrane.

• constitués de plusieurs sous-unités ou domaines transmembranaires organisés autour d’un pore central.

Idée simple

Un canal ionique, c’est comme une porte spécialisée dans la membrane :

• il laisse passer certains ions,

• il s’ouvre et se ferme,

• il peut être très sélectif.

Canaux sélectifs

Ils transportent surtout un seul type d’ion.

Exemple :

• un canal sodique laisse surtout passer Na⁺

• un canal potassique laisse surtout passer K⁺

Quand le cours écrit : PNa >>> PK,→ ça veut dire que la perméabilité au sodium est très supérieure à celle du potassium.

Canaux non sélectifs

laissent passer plusieurs ions, souvent de même charge.

Exemple :

• un canal cationique non sélectif peut laisser passer Na⁺ et K⁺, parfois aussi Ca²⁺.

Ouverture et fermeture d un canal: l’activation: reposant sur une. Changementt de conformation

la forme spatiale de la protéine.

Quand la forme change :

• soit le pore s’ouvre,

• soit il se ferme,

• soit il devient inactivé.

Les 3 états à connaitre

• Fermé Le canal ne laisse pas passer l’ion.

• Ouvert: Le canal laisse passer l’ion.

• Inactivé (réfractaire) : Le canal ne conduit plus, même si le stimulus d’ouverture est encore là.→!!! important pour les canaux sodiques du potentiel d’action. !!!

C est quoi un courant ici?

Un courant, c’est un déplacement de charges électriques.

Comme les ions sont chargés :

• si des Na⁺ entrent,

• si des K⁺ sortent,

• si des Cl⁻ entrent ou sortent,

cela correspond à un courant.

Ce que montre le patch clamp et ce qu il faut comprendre n

Le signal enregistré montre des changements brusques :

• quand le canal s’ouvre : le courant apparaît

• quand le canal se ferme : le courant disparaît

Ce qu’il faut comprendre

• l’amplitude du courant reflète la conductance

• la durée reflète la probabilité d’ouverture

Conductance vs proba d’ouverture

• Conductance: Capacité du canal à laisser passer le courant.

• Probabilité d’ouverture: Chance qu’un canal soit ouvert à un instant donné.

Canaux voltages dépendants

Ils s’ouvrent quand le potentiel de membrane change.

Très importants dans :

• neurones

• muscles

• cœur

Canaux activé par ligands

Ils s’ouvrent quand une molécule se fixe dessus.

Exemples :

• acétylcholine

• glutamate

Très importants dans :

• synapses

• jonction neuromusculaire

Canaux modulés par médiateurs intracellulaires

Ils sont contrôlés par des molécules à l’intérieur de la cellule :

• cAMP

• protéines G

• Ca²⁺

• IP3
  etc.

Canaux sensoriels/physicochimiques

Ils répondent à :

• lumière

• température

• tension mécanique

• substances chimiques

Role fonctionnel de ces différents canaux

• Voltage-activés→ transport et décodage de l’information

• Ligand-activés → transmission rapide d’une cellule à l’autre

• Modulés → transmission plus lente et intégration

• Sensoriels → détection des signaux

Senseurs exemples

• photosenseurs : vision

• mécanosenseurs : audition, toucher, proprioception

• chimiosenseurs : goût, odorat, CO₂, pH

• osmosenseurs : osmolarité

• thermosenseurs : température

En gros :
stimulus externe ou interne → ouverture d’un canal → changement du potentiel membranaire → message nerveux

Les thermosenseurs TRP : TRPV1= chaud

TRPV1 s’active :

• par la chaleur élevée

• par la capsaïcine (molécule du piment)

Donc quand tu manges du piment, ton corps a l’impression d’un stimulus thermique douloureux.

= l’ouverture de TRPV1 laisse entrer des cations, ce qui provoque une dépolarisation et participe au signal de douleur/chaleur.

Les thermosenseurs TRP : TRPM8=froid

TRPM8 s’active :

• par le froid

• par le menthol

C’est pour ça que le menthol donne une sensation de fraîcheur.

Le toucher : les canaux piezo 1 et 2

Leur rôle: Ils s’ouvrent lors d’une déformation mécanique de la membrane. Ils participent à :

• toucher

• pression

• proprioception

Proprioception

• C’est la capacité à savoir où se trouvent les parties de notre corps dans l’espace, même sans les regarder.

• perte de fonction de PIEZO2 entraîne des troubles de proprioception.

Donc : force mécanique → ouverture de Piezo → entrée d’ions → signal nerveux

Les canaux potassiques

• ont un potentiel d’équilibre très négatif ≈ -90 mV

• stabilisent le potentiel de membrane

• diminuent l’excitabilité cellulaire

• participent à l’activité rythmique

• existent dans pratiquement toutes les cellules

Pourquoi les canaux K+ influences autant le potentiel de repos?

Parce que dans beaucoup de cellules au repos :

• la membrane est beaucoup plus perméable au K⁺ qu’au Na⁺

• donc le potentiel de membrane se rapproche de EK

Or :

• EK ≈ -90 mV

Donc le potentiel de repos est généralement :

• négatif

• proche de EK

• mais pas exactement égal à EK

sélectivité des canaux K+: pourquoi K+ passe mais pas Na+?

Car dans le filtre de sélectivité :

• les ions K⁺ perdent leur enveloppe d’eau,

• puis sont stabilisés par des atomes d’oxygène du filtre,

• à une distance parfaitement adaptée à K⁺.

Le Na⁺, pourtant plus petit, ne passe pas bien.

Pourquoi ?

Parce que le problème est : est-ce que l’ion peut être stabilisé correctement après avoir perdu ses molécules d’eau ?

• Pour K⁺ : oui, le filtre compense bien la perte d’hydratation

• Pour Na⁺ :

  • non, le filtre ne reproduit pas la bonne géométrie

  • il ne peut pas être stabilisé correctement

  • donc il ne traverse pas

Quand y a t il un courant?

quand :

• un ion traverse la membrane

• et que son mouvement net n’est pas nul

Si Vm=Ei (Vm=potentiel de membrane/Ei= potentiel d’équilibre de l’ion)

Si le potentiel de membrane est exactement égal au potentiel d’équilibre de l’ion :

• les forces chimiques et électriques s’équilibrent

• flux net = 0

• donc pas de courant net

Si Vm ≠ Ei

Alors les forces ne s’équilibrent pas :

• l’ion a une force motrice

• il y a un flux net

• donc il y a un courant

Force électromotrice et loi d’ohm formule

Ii = (Vm - Ei) × gi

C’est une version de la loi d’Ohm appliquée à un ion.

Signification des termes

• Ii = courant de l’ion i

• Vm = potentiel de membrane

• Ei = potentiel d’équilibre de cet ion

• gi = conductance membranaire pour cet ion

(vm-Ei)= force électromotrice: défintion: et si (+) Vm est éloigné de Ei?

• plus la force motrice est grande,

• plus le courant peut être important.

Gi= conductance

Elle dépend :

• du nombre de canaux ouverts

• de la conductance unitaire

• de la probabilité d’ouverture

Courant positif = courant sortant: cela correspond à? Et exemples?,

Cela correspond à :

• sortie de charges positives

• entrée de charges négatives

Exemple :

• sortie de K⁺

• entrée de Cl⁻

Courant négatif= courant entrant: cela correspond à? Exemple?

Cela correspond à :

• entrée de charges positives

• sortie de charges négatives

Exemple :

• entrée de Na⁺

• entrée de Ca²⁺

• sortie de Cl⁻

Potentiel de repos : defintion et condition au repos

Le potentiel de repos est l’état stable du potentiel de membrane d’une cellule.

Condition au repos

Au repos, la somme des courants est nulle : IK + INa + ICl = 0

Ça veut dire :

• il peut exister plusieurs courants en même temps,

• mais leur somme algébrique est nulle,

• donc le potentiel reste stable.

Conductances relatives et calcul de potentiel de repos

• gK = 80 %

• gNa = 15 %

• gCl = 5 %

Donc la membrane au repos est surtout perméable au K⁺.

Calcul du potentiel de repos

Vm = EK × 0,8 + ENa × 0,15 + ECl × 0,05

avec :

• EK = -90 mV

• ENa = +65 mV

• ECl = -35 mV

Ce qui donne environ :
Vm = -64 mV

Dépolarisation, hyperpolarisation, repolarisation

a) Dépolarisation Le potentiel devient :

• moins négatif

• ou plus positif

Exemple :
-70 mV → -40 mV

b) Hyperpolarisation: Le potentiel devient :

• encore plus négatif

Exemple :
-70 mV → -80 mV

c) Repolarisation: C’est le retour vers le potentiel de repos après une dépolarisation ou une hyperpolarisation.

Exemple :
+30 mV → -70 mV

Canaux sodiques: leur potentiels d’équilibre

positif, autour de +60 à +65 mV.

Deux grands types de canaux sodiques

1. Canaux sodiques voltage-activés (Nav): Présents surtout dans :

• neurones

• cœur

Ils servent à :

• déclencher et propager les potentiels d’action

2. Canaux sodiques amiloride-sensibles (ENaC) Présents surtout dans :

• rein

• colon

• poumon

Ils servent au : transport vectoriel du sodium dans les épithéliums

Donc :

• Nav = signal électrique excitable

• ENaC = transport épithélial de sodium

Des mutations de Nav peuvent provoquer

• paralysie périodique

• arythmies cardiaques

• épilepsie

• migraine

• neuropathie périphérique

• douleurs chroniques

Défintion du potentiel d’action

changement stéréotypé, rapide et transitoire du potentiel de membrane dans une cellule excitable.

Le cours précise :

• c’est un état dynamique

• où le potentiel monte puis redescend

Mécanisme générale du potentiel d’action

Étape 1 : activation très rapide des canaux Nav

Les canaux sodiques voltage-dépendants s’ouvrent très rapidement.

Conséquence :

• Na⁺ entre massivement

• Vm devient plus positif

• Vm se rapproche de ENa

→ dépolarisation

Étape 2 : inactivation des canaux Nav + activation plus lente des canaux Kv

Les canaux Na⁺ s’inactivent rapidement, pendant que les canaux K⁺ voltage-dépendants s’ouvrent plus lentement.

Conséquence :

• K⁺ sort

• Vm redescend

• Vm se rapproche de EK

→ repolarisation

Étape 3 : parfois hyperpolarisation transitoire

Si les canaux K⁺ restent ouverts un peu trop longtemps :

• Vm peut devenir plus négatif que le repos

→ hyperpolarisation post-potentiel

Canaux calciques : potentiel d’éq? Gradient? Pourquoi he matters?

• potentiel d’équilibre d’environ +120 mV.

• gradient de concentration énorme, de l’ordre de 10 000.→ Ça veut dire que le Ca²⁺ a une tendance immense à entrer dans la cellule si des canaux s’ouvrent.

• Pourquoi c’est important ?

  • Parce que l’entrée de Ca²⁺ ne sert pas seulement à changer Vm.

  • Elle sert surtout à augmenter la concentration intracellulaire en calcium, ce qui déclenche une réponse cellulaire.

Calcium= signal intracellulaire

Stimulus → signal calcique → réponse

Autrement dit :

• un signal ouvre des canaux Ca²⁺

• le Ca²⁺ intracellulaire augmente

• cette augmentation agit comme un messager intracellulaire

Le calcium peut déclencher :

• contraction

• sécrétion

• transcription génique

• autres activités cellulaires

Idée clé

• Le Na⁺ sert surtout à faire du signal électrique rapide.

• Le Ca²⁺ sert beaucoup à transformer ce signal en réponse cellulaire concrète.

Bcp de toxines et médicaments cuvkes kes canaux sodiques

• tetrodotoxine (fugu) : canaux sodiques

• toxines d’araignée, scorpion, mamba

• bungarotoxine

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