Potentiel membranaire

Question 1

Expliquez pourquoi le potentiel membranaire de repos n’est pas un potentiel de Nernst pour K+.

Answer 1

Potentiel de repos:

• ddp qui est négative entre -10 à -90 mV selon le type cellulaire
• dans cellules non excitables, le potentiel de repos reste stable Vm=Vr

Potentiel d’équilibre de K+=potentien de Nesnt
-pour des valeurs de concentration de K+ > ou = 10mM
=> la membrane se comporte comme état uniquement perméable à K+ et les valeurs de Vm correspondent au PE de K+ (courbe suite parfaitement relation de Nernst pour K+)

-pour des valeurs de K+ <10 mM, la courbe s’écarte de la relation de Nernst pour K+ et les valeurs de Vm ne correspondent pas au potentiel d’équilibre du K+

=> dans les cdts physiologiques où la concentration de K+ EC = 4 à 5 mM, la membrane au repos présente une perméabilité prédominante mais non exclusive au K+
=> on ne peut prendre Vnerst K+
=> perméabilité à d’autres ions dont Na+ et également Cl- et Ca2+

Question 2

Expliquez pourquoi le potentiel de repos du GR est de -10 mV càd une valeur nettement supérieure à celle mesurée au niveau des autres cellules.

Answer 2

-concentration IC Cl- = 80mM (EC= 110 mM)
-DF = Vm - Ecl = 0mV
-Pcl est nettement prédominante par rapport à PK et PNA
=> l’équation du potentiel GHK devient la relation de Nernst pour le Cl-
=> échangeur AE1 (1Cl-/1HCO3-à est la protéique prédominante du GR et il s’agit du transporteur le plus rapide, ce qui explique la perméabilité élevé des GR au Cl-
=>perméabilité au K+ beaucoup plus faible

Question 3

Expliquez pourquoi le potentiel membranaire de repos n’est pas un potentiel d’équilibre électrochimique.

Answer 3

Potentiel de repos
= état stationnaire
= diffusion sélective
= s’annule à l’équilibre lorsque les gradients ioniques sont dissipés
=dépend de la stabilité de gradients ioniques et nécessite l’utilisation permanente d’énergie métabolique (pompe Na+/K+/ATPase)

Question 4

Expliquer le rôle de la Na+/K+/ATPase dans la génération et le maintien du potentiel membranaire de repos.

Answer 4

-potentiel de repos
= potentiel de diffusion stationnaire qui résulte de l’asymétrie de concentrations des différents ions perméants

• reste stable grâce à l’activité de la pompe
• asymétrie des gradients de concentrations ioniques a tendance à se dissiper passivement (fuites)
• la pompe utilise en permanence l’énergie fournie pour compenser les fuites ioniques et établie une distribution ionique de non équilibre
• lorsque pompe et fuite se compensent, flux net = 0 et l’état stationnaire est atteint

Question 5

Une cellule eucaryote est incubée à 37°C, en présence d’ouabaïne 1 mM.

Expliquez l’effet de l’ouabaïne sur le potentiel membranaire de repos, en vous aidant d’un schéma. (voir fiche)

Answer 5

• effet rapide et direct: réduction de +/- 5 mV

- effet lent et indirect: dissipation progressive des gradients ioniques

Question 6

Expliquez pourquoi de faibles variations de la kaliémie peuvent avoir des conséquences cliniques majeures.

Answer 6

-98% pool K+ est IC et 2% EC
=> kaliémie entre 3.5 et 5 mEq/L
=> variation du pool de K+ EC influencent fortement la kaliémie
=> modifient Vr qui dépend étroitement du rapport K+ext/K+ int
=> conséquences cliniques majeures au niveau des cell excitables (symptômes neuromusculaires) et en particulier au niveau des musculaires cardiaques (arythmies et modification ECG caractéristiques)

Question 7

Expliquez l’effet d’un hypokaliémie aigue sur le volume cellulaire et en particulier sur le volume des cellules cérébrales.

?

Answer 7

-hypokaliémie si K+ plasma < 3.5 mEq/L et sévère si <2.5 mEq/L
-ralentissement Na+/K+/ATPase => diminution sortie Na+ et accumulation dans le milieu IC
=> augmentation fuite passive K+
=> passage de l’eau du milieu EC à l’IC
=>augmentation du volume de la cellule
=> hyperpolarisaiton, PA difficile à initier

Question 8

Dessiner le modèle électrique ohmique de la membrane en considérant les 3 ions principaux (Na+,K+ et Cl-), voir fiche, et expliquez brièvement chaque composant du modèle.

Answer 8

• canal ionique = pile (Ei) + conductance (gi) en série
• gradient ionique TM assimilé à une pile dont la FEM = Eion
• voie de passage de l’ion assimilée à une conductance variable (gk) qui tient compte de l’ensemble des canaux de la même espèce ionique
• Ek et gk en série
• différents canaux en parallèles

Question 9

Indiquez la formule permettant de calculer le potentiel membranaire de repos (Vm) en vous basant sur le modèle électrique de la membrane et en considérant les 3 ions principaux (Na+, K+ et Cl-).

Citez et donnez les unités des différents composants de cette formule.

Expliquez comment cette formule est établie et comment elle permet de comprendre l’influence prépondérante du K+ sur la valeur de Vm.

Answer 9

-Vm= (gk/gm). Ek+(gNa/gm. Ena+ (gcl/gm).Ecl
avec
-Vm potentiel membranaire en mV
-gm = conductance membranaire = gna+gk+gcl
-g/gm = conductance fractionnelle
-Ei= potentiels d’équilibre des ions perméants en mV

-voir description question 8
-valeurs de vm sont conditionnées par le rapport des conductances au K+ et Na+ soit par gna/gk
-gk prédomine dans la plupart des cellules
=> la valeur du potentiel de repos se rapproche de Ek se qui explique la valeur négative du potentiel de repos