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Canaux ioniques - Ivanès
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- Tours - Université François-Rabelais
Cours rédigé "Canaux ioniques " à Tours
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UE 3 - Physiologie IVANESLes canaux ioniques
Objectifs :
Connaître les déterminants du potentiel de repos.
Connaître la structure et la fonction des canaux ioniques.
Connaître les techniques d’exploration des canaux ioniques (patch clamp).
Connaître le potentiel graduel.
Connaître le potentiel d’action.
I. Introduction
A) Système nerveux :
Le système nerveux a pour fonction de :
- Recueillir
- Distribuer
- Intégrer
Donc nécessité de transmission de l’information
Le cœur est un organe qui se contracte de façon régulière, homogène et structurée nécessite de la
transmission d’un signal.
Les cellules excitables (neurones, cellules musculaires, cellules glandulaires) produisent des signaux
électriques pour propagés l’information et pour les transmettent à d’autres cellules grâce aux jonctions
intercellulaires (dont synapses).
Ces signaux dépendent en dernier ressort d’un changement de potentiel électrique de repos entre les 2 faces
de la membrane.
La transmission se fait à l’images des fils électriques, et l’impulsion correspond au potentiel d’action.
Les cellules générant des potentiels d’action = cellule avec une membrane excitable :
- Différence de potentiel transmembranaire
- Potentiel de repos : -60mV
- Potentiel d’action : renversement de situation de la répartition des charges de part en part de la
membrane (passe d’une charge négative à une charge positive).
II. Potentiel de membrane = de repos.
A) Potentiel de membrane :
Séparation des charges de part et d’autre de la M.
Différence du nombre relatif d’anions (-) et de cations (+) dans le milieu extracellulaire et le milieu
intracellulaire.
Ce potentiel de M est généré car il y a un déséquilibre de concentration ionique.
- En intracellulaire : beaucoup de K, de protéines qui ont une charge négative.
- En extracellulaire : beaucoup de sodium et de chlore qui ont une charge positive.
Le potentiel de membrane : on met des ions dans la cellules (K et protéines) et à l’extérieur (sodium et
chlore) de même quantité, on n’a pas de différence de charges.
B) Charges :
Identiques se repoussent.
Opposées sont réunies.
- Pour les séparer → énergie.
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, UE 3 - Physiologie IVANES
- Force d’attraction entre elles peut fournir un travail = potentiel pour faire un travail.
Séparation des charges opposées = potentiel de membrane.
Unité de potentiel = Volt. Au niveau cellulaire : microvolt.
Il y a un déséquilibre de concentration ionique : différent en extracellulaire (surtout charges +) et
intracellulaire.
On a des concentrations ioniques dans les 2 milieux.
C) La membrane plasmique :
La MP est une bicouche de phospholipides qui est lipidique donc elle
constitue une barrière sélective, elle isole le milieu intracellulaire du
milieu extracellulaire et comporte un certain nombre de protéines ayant
des fonctions de transport, de signalisation, d’ancrage, de catalyse, ….
Elle constitue une M presque imperméable. Si elle était totalement
imperméable, il y a la même quantité d’ions à l’intérieur qu’à l’extérieur. Elle serait aussi poreuse.
Si un ion ne peut pas passer la M, on va avoir besoin de transporteurs pour favoriser les échanges.
Il y a différents types de transporteurs.
Il y a la pompe sodium/potassium qui fonctionne avec de l’ATP, il lui faut de l’énergie pour fonctionner et
elle va avoir un rôle très important pour le maintien de l’homéostasie
cellulaire.
On va avoir des échangeurs sodium-protons, des co-transporteurs
notamment avec le glucose, on va avoir les canaux ioniques.
Les co-transporteurs du glucose : quand le transporteur va faire passer
une molécule de glucose de part et d’autre de la M, il va y avoir aussi du
sodium qui va passer.
Les canaux ioniques qui ont un fonctionnement qui vont être dépendant d’un
ligand ou d’un système d’activation.
Une M imperméable sépare 2 milieux très différents.
Il y a une nécessité de transport de substances à travers la M des protéines spécialisées.
Et si on avait autant d’ions de part et d’autre ? Pas de différence de potentiel donc pas de genèse d’un
potentiel d’action.
Diffusion de l’ion de la région avec la plus grande concentration vers la région avec la plus faible
concentration.
On ajoute des canaux K+ : diffusion selon le gradient de concentration, le potassium va sortir de la
cellule.
Diffusion dépend aussi de :
La température (agitation thermique) : plus la température est élevée, plus les molécules sont
agitées, plus elles vont s’entre choquées et moins elles vont diffuser facilement.
La masse moléculaire des particules qui diffusent : plus la masse moléculaire est élevée plus le
déplacement de la molécule est lent.
La surface de diffusion (diamètre en pores) : plus la surface de diffusion des pores et des
canaux est grande, plus le transport sera facile.
La vitesse de diffusion est limitée par le choc moléculaire. Le temps de diffusion est
proportionnel au carré de la distance : Plus la distance est grande, plus le temps sera long.
On ne peut pas avoir un équilibre parfait car le gradient de concentration fait sortir le potassium
de la cellule MAIS le gradient électrique va faire que les charges identiques se repousse donc
certains ions K+ vont rerentrer dans la cellule.
A l’équilibre :
- Extracellulaire : accumulation des charges + en surplus sur la membrane.
- Intracellulaire : accumulation des charges – en surplus sur la membrane.
Le gradient de concentration + électrique = gradient électrochimique a ainsi permis une
répartition asymétrique de l’ion d’où une différence transmembranaire de potentiel.
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