Cours 3. Potentiels membranaires

Question 1

Qu’est-ce qu’un potentiel membranaire, au sens large?

Answer 1

C’est la séparation des charges de part de d’autre de la membrane, exemple charge - à l’intérieur et charge + à l’extérieur des membranes cellulaires

Question 2

Quels facteurs déterminent la valeur du potentiel membranaire?

Answer 2

• différence de concentration d’ions spécifiques
• perméabilité sélective de la membrane

Question 3

Quelles sont les seules cellules à pouvoir répondre à une différence de potentiel? (donc produire un potentiel d’action)

Answer 3

Cellules nerveuses et musculaires

Question 4

Quelle est la différence entre les potentiels membranaires de membranes non sélective, sélective et très sélective?

Answer 4

Non-sélect. = potentiel nul, 0mv

Sélective = Potentiel non nul, mais peut être faible

Très sélect. = potentiel membranaire fort, plus fort que celui de la memb. sélective

Question 5

Qu’est-ce que ce tableau permet de déterminer? Quelles informations nous donne-t-il?

Answer 5

• Le milieu extracellulaire contient beaucoup plus d’ions Na+ que d’ions K+
• Le milieu intra contient bcp plus d’ions K+ que d’ions Na+
• La membrane est beaucoup plus perméable aux ions K+ qu’aux ions Na+

Question 6

Quand peut-on parler d’un potentiel d’équilibre de l’ion?

Explique.

Answer 6

Potentiel d’équilibre E_x = lorsque les force des gradients chimique et électrique s’égalisent.

Le flux net de l’ion est nul.

Ni les concentrations de l’ion ni les charges ne sont égales, mais les forces de chacun sont équivalentes.

Ex. E_k+ = -90mv

Question 7

Pourquoi, si le potentiel de membrane est de -90mv lorsque le flux d’ions K+ est nul, la valeur ne reste-t-elle pas toujours à -90?

Answer 7

À cause du flux d’ions Na+ en plus de K+.

Le flux de Na+ est beaucoup moins important, c’est pourquoi il fait varier le potentiel de membrane de seulement 20mv.

Question 8

Quelle est l’équation de Nernst?

Que permet-elle de déterminer?

Answer 8

E_x = 58/Z log (Cx_extra/Cx_intra)

Nous indique le potentiel d’équilibre d’un ion en fonction d’une constante (58), de sa valence (Z), et des concentrations de l’ion de part et d’autre de la membrane.

Question 9

Il est établi que la constante d’équilibre d’entrée/sortie des ions est 58.

En se basant sur l’équation de Nernst, quel est l’effet d’une baisse de concentration d’ion positif à l’intérieur de la membrane sur le potentiel d’équilibre?

Explique ton raisonnement.

Answer 9

Une hausse du potentiel d’équilibre (- négatif, valeur diminue mais valeur négative)

Équation Ex = 58/Z log(Cextra/Cintra)… donc si intra diminue, valeur du log augmente, donc potentiel d’équilibre augmente.

Question 10

À quoi sert l’équation de Goldman Hodgkin Katz?

Quelle est-elle?

Que prend-t-elle en compte?

Answer 10

Sert à calculer le potentiel de repos de la membrane.

Vm = 58^_(constante) ln ((P_NaC_{Na ext.}/P_NaC_{Na int.}) + (P_KC_{K ext.}/P_KC_{K int.}))

Elle prend en compte la perméabilité des ions ainsi que leurs concentrations.

Question 11

Pourquoi la valeur de Vm est-elle plus près de celle de E_K+ que de celle de E_Na+, mais tout de même pas exactement celle de E_K+?

Answer 11

Parce que la perméabilité de la membrane aux ions K+ est beaucoup plus élevée que la perméabilité aux ions Na+.

Na+ joue tout de même un rôle mineur dans la neutralisation de la charge des ions K+, mais son rôle est loin d’être aussi grand que celui des ions K+.

Question 12

Quel est l’effet permanent de la valeur du potentiel de repos de la membrane sur l’entrée/la sortie des ions K+?

Answer 12

Valeur de Vm = -70 mv et E_K+ = -90 mv

Valeur Vm est plus grande que E_K+, donc cause la sortie des ions K+ en permanence

Question 13

Quel est l’effet permanent de la valeur du potentiel de repos de la membrane sur l’entrée/la sortie des ions Na+?

Answer 13

Vm = -70 mv et E_Na+ = +60 mv

La valeur de Vm étant plus petite que E_Na+, elle cause la sortie des ions Na+ de la cellule en permanence.

Question 14

Pourquoi est-ce que l’impact de la concentration en ions Na+ n’affecte pas le potentiel de repos de la membrane, même après une augmentation de x1000 la concentration?

Answer 14

Parce que le nombre de canaux de fuite n’augmente pas, lui.

Ce sont les canaux de fuite en faible quantité dans la membrane qui régit le transport des ions Na+.

Question 15

Tenant compte de l’équation de Goldman-Hodgkin-Katz, quelle(s) variable(s) de l’équation affectera le plus la valeur de Vm suite à un changement important?

Explique pourquoi cette variable et pas les autres.

Answer 15

C’est la variable de la concentration en ions K+ (surtout extracell., car intérieur est régulé).

Pas Na+ car valeur de la perméabilité très faible, alors grand changement n’affecte pas la valeur de Vm

Pas P_K ou P_Na car cette valeur ne change pas.

Question 16

Comment se fait-il que la concentration intra de K+ ne continue pas à baisser et celle de Na+ à augmenter avec l’action des canaux de fuite?

Answer 16

Grâce à l’action de la pompe Na+/K+!!

Elle s’assure du maintient du gradient pour le maintient par le fait même du potentiel membranaire.

Question 17

Quelles sont les différentes phases visible sur un graphique du potentiel d’action?

Quelles valeurs de potentiel sont atteintes?

Answer 17

1. Valeur initiale au repos (-70 mv)
2. +30 mv atteint (donc + 100 mv au total)
3. Redescend sous la valeur de Vm de -70 mv
4. Revient à la normal de -70 mv

Question 18

Quel est le seuil pour qu’un potentiel d’action soit engendré à pleine capacité?

Answer 18

-50 mv (augmentation de 20 mv)

Question 19

Comment se nomment les périodes ayant lieu durant un potentiel d’action?

Combien de temps peuvent-elles durer, si connu?

À quoi ces périodes servent-elles?

Answer 19

1. Période réfractaire absolue (1-2 ms)
2. Période réfractaire relative (temps non connu)

Servent à empêcher une nouvelle polarisation de la membrane au même moment que la membrane est déja excitée.

Un potentiel d’action pourra survenir tout de suite après.

Période relative = permet nouvelle polarisation, mais signal doit être très très fort.

Question 20

Vrai ou faux?

Plus un signal d’excitation est fort, plus un potentiel d’action sera fort sur la membrane.

Answer 20

FAUX

Signal plus fort = augmentation de la fréquence des potentiels d’action, mais potention d’action = toujours +30 mv

Question 21

Pourquoi voudrait-on imposer un courant transmembranaire à une cellule?

Answer 21

Pour qu’elle soit siège d’un potentiel d’action, et ainsi pouvoir évaluer l’action des différentes composantes impliquées dans le mécanisme.

Question 22

Quels types de courants traversent une membrane lors d’un potentiel d’action?

Quelles sont leur fonction?

Answer 22

Les courants précoce et retardé

Précoce = cause l’entrée d’ions dans la cellule (dépolarisation)

Retardé = cause la sortie d’ions dans la cellule (repolarisation)

Question 23

Quelles molécules membranaires sont responsables des entrée/sortie d’ions durant le potentiel d’action?

Answer 23

Les canaux voltage-dépendants

Question 24

Pour quelle raison le courant précoce est nul lorsque le Vm imposé à une membrane est de +52 mv?

Answer 24

Parce que les canaux voltage-dépendants Na+ sont principalement reponsables du courant précoce et la valeur de +52 mv est pratiquement égale à la valeur de E_Na+ (potentiel d’équilibre de l’ion).

Question 25

Pour quelle raison la courbe représentant le courant précoce du graphique suivant ne maintient pas sa tendance à diminuer avec l’augmentation du courant, alors que le courbe du courant retardé continue d’augmenter?

Answer 25

Dans les 2 premiers graphiques, la courbe est plus prononcée à cause de l’augmentation de l’activité des canaux voltage-dépendants de Na+.

Par contre, au 3e graphique, le creux n’est pas davantage prononcé à cause du manque en ions Na+ dans le milieu extracell.

Les canaux continuent de s’ouvrir en plus grande quantité, mais les ions ont tous traversé la membrane, donc l’activité n’augmente pas.

Question 26

Quels ions sont principalement responsable des courants retardé et précoce?

Answer 26

Retardé = K+

Précoce = Na+

Question 27

Nomme les 3 méthodes utilisées pour l’explication du rôle de l’ion Na+ pour le potentiel d’action.

Answer 27

1. Voltage imposé
2. Variation de la concentration en ions Na+ dans milieu externe
3. Méthode chimique avec bloqueurs de courant K+ et courant Na+

Question 28

Pour quelle raison le potentiel d’action ne dépasse jamais la valeur de +30 mv dans des conditions physiologiques?

Answer 28

C’est à cause de la particularité des CVD Na+, qui sont munis d’une chaîne d’acides aminés qui se referme sur l’ouverture du canal et le rend inactif. Il redevient actif lorsque le canal se referme.

Question 29

Que se passe-t-il lorsque des courants négatif ou positif sont injectés à l’intérieur d’une membrane?

Answer 29

Négatif : cause l’hyperpolarisation de la membrane sur un court instant

Positif : cause la dépolarisation brève de la membrane. Si dépolarisation atteint le seuil = potentiel d’action déclenché.

Question 30

Quelles sont les propriétés passives de la membrane?

Que permettent-elles?

Answer 30

La capacitance Cm et la résitance Rm

Permettent la propagation d’un courant et son atténuation avec le temps

Question 31

Quand est-ce que les constantes de temps T et de distance λ sont rencontrées par rapport à un potentiel initial?

Answer 31

Constante de temps = temps pour lequel il y a 63% d’atténuation du potentiel initial

Constante de distance = distance pour laquelle il y a 37% d’atténuation du potentiel initial