mécanisme
pour la grande majorité des solutés, les concentrations intracellulaires et extracellulaires diffèrent. En conséquence, il est souvent une force motrice pour le mouvement des solutés à travers la membrane plasmique. La direction de cette force motrice implique deux composantes: le gradient de concentration et le gradient électrique. En ce qui concerne le gradient de concentration, un soluté passera d’une zone où il est plus concentré à une zone distincte avec une concentration plus faible., En ce qui concerne le gradient électrique, un soluté chargé se déplacera d’une zone avec une charge similaire vers une zone séparée avec une charge opposée. Tous les solutés sont affectés par des gradients de concentration, mais seuls les solutés chargés sont affectés par des gradients électriques.
En l’absence d’autres forces, d’un soluté qui peut traverser une membrane fera jusqu’à ce qu’il atteigne l’équilibre. Pour un soluté non chargé, l’équilibre aura lieu lorsque la concentration de ce soluté deviendra égale des deux côtés de la membrane., Dans ce cas, le gradient de concentration est le seul facteur qui produit une force motrice pour le mouvement des solutés non chargés. Cependant, pour les solutés chargés, la concentration et les gradients électriques doivent être pris en compte, car les deux influencent la force motrice. On dit qu’un soluté chargé a atteint un équilibre électrochimique à travers la membrane lorsque son gradient de concentration est exactement égal et opposé à celui de son gradient électrique., Il est important de noter que lorsque cela se produit, cela ne signifie pas que les concentrations de ce soluté seront les mêmes des deux côtés de la membrane. Pendant l’équilibre électrochimique pour un soluté chargé, il y a généralement encore un gradient de concentration, mais un gradient électrique orienté dans la direction opposée l’annule. Dans ces conditions, le gradient électrique pour un soluté chargé donné Sert de différence de potentiel électrique à travers la membrane. La valeur de cette différence de potentiel représente le potentiel d’équilibre pour ce soluté chargé.,
dans des conditions physiologiques, les ions contribuant au potentiel membranaire au repos atteignent rarement l’équilibre électrochimique. L’une des raisons en est que la plupart des ions ne peuvent pas traverser librement la membrane cellulaire car elle n’est pas perméable à la plupart des ions. Par exemple, Na+ est un ion chargé positivement qui a une concentration intracellulaire de 14 mM, une concentration extracellulaire de 140 mM et une valeur potentielle d’équilibre de +65 mV., Cette différence signifie que lorsque L’intérieur de la cellule est 65 mV plus élevé que l’environnement extracellulaire, Na + sera en équilibre électrochimique à travers la membrane plasmique. De plus, K+ est un ion chargé positivement qui a une concentration intracellulaire de 120 mM, une concentration extracellulaire de 4 mM et un potentiel d’équilibre de -90 mV; cela signifie que K+ sera en équilibre électrochimique lorsque la cellule est inférieure de 90 mV à l’environnement extracellulaire.
à l’état de repos, la membrane plasmique présente une légère perméabilité au Na+ et au K+., Cependant, la perméabilité pour K+ est beaucoup plus grande en raison de la présence de canaux de fuite K+ intégrés dans la membrane plasmique, qui permettent à K + de diffuser hors de la cellule en bas de son gradient électrochimique. En raison de cette perméabilité accrue, K+ est proche de l’équilibre électrochimique et le potentiel de membrane est proche du potentiel D’équilibre K+ de -90 mV. La membrane cellulaire au repos a une très faible perméabilité au Na+, ce qui signifie que Na+ est loin de l’équilibre électrochimique et que le potentiel membranaire est loin du potentiel D’équilibre Na+ de +65 mV.,
Les potentiels D’équilibre pour Na+ et K+ représentent deux extrêmes, le potentiel membranaire au repos de la cellule se situant quelque part entre les deux. Étant donné que la membrane plasmique au repos a une perméabilité beaucoup plus grande pour K+, le potentiel membranaire au repos (-70 à -80 mV) est beaucoup plus proche du potentiel d’équilibre de K+ (-90 mV) que pour Na+ (+65 mV)., Ce facteur soulève un point important: plus la membrane plasmique est perméable à un ion donné, plus cet ion contribuera au potentiel membranaire (le potentiel membranaire global sera plus proche du potentiel d’équilibre de cet ion « dominant »).
Na+ et K+ n’atteignent pas l’équilibre électrochimique. Même si une petite quantité d’ions Na+ peut entrer dans la cellule et que les ions K+ peuvent quitter la cellule via les canaux de fuite K+, La pompe Na+/K+ utilise constamment de l’énergie pour maintenir ces gradients., Cette pompe joue un rôle important dans le maintien du gradient de concentration ionique en échangeant 3 ions Na+ de l’intérieur de la cellule, pour chaque 2 ions K+ introduits dans la cellule. Il faut souligner que bien que cette pompe n’apporte pas une contribution significative à la charge du potentiel membranaire, elle est cruciale dans le maintien des gradients ioniques de Na+ et K+ à travers la membrane. Ce qui génère le potentiel de membrane de repos est le K+ qui s’échappe de l’intérieur de la cellule vers l’extérieur via la fuite des canaux K+ et génère une charge négative à l’intérieur de la membrane vs l’extérieur., Au repos, la membrane est imperméable à Na+, car tous les canaux Na+ sont fermés.
