Propriétés membranaires passives et transporteurs ioniques - Cours 1 Flashcards
Qu’est-ce qui permet la génération d’un potentiel membranaire?
- Canaux passifs (leak or resting or non-gated channels)
- Molécules chargées non-diffusibles
- Mécanismes de maintien de l’équilibre ionique
Quels sont les différence de concentration ionique entre intra et extracellulaire dans un neurone?
Extracellulaire : Plus de Na+, Cl- et Ca2+
intracellulaire : Plus d’anions, de K+
Qu’est-ce qui détermine le potentiel d’équilibre?
Le point d’équilibre électrochimique
Les variations de conductance ionique sont dues principalement à quoi?
À l’ouverture de canaux voltage-dépendants ou de récepteurs canaux
Quel est le terme?
Résulte de la séparation de charges opposées
Un potentiel électrique (V)
Unité de mesure : millivolts (mV)
Quel est le terme?
Est un déplacement de charges
Un courant électrique (I)
Unité de mesure : microampères (uA)
Quel est le terme?
Est une mesure de «l’opposition » au déplacement des charges
La résistance (R)
Unité de mesure : ohms
Quel est le terme?
Est la mesure de la capacité des charges à se déplacer et est inversement proportionnel à la résistance
La conductance (g)
Unité de mesure : siemens (S)
Quel est la loi d’Ohm?
V = RI
Un canal potassium voltage-dépendant pourrait être symbolisé dans un circuit électrique par…
Une résistance
Le gradient électrochimique de potassium équivaut à…
Une source de courant (e.g. batterie)
Quels sont les ions étant les principaux responsables du courant passif au potentiel de repos?
Na+
K+
Cl-
Qu’est-ce qu’un conducteur?
Représente la capacitance membranaire
Qu’est-ce que la capacitance?
Isolant se trouvant entre 2 milieux conducteurs, de charge différente
Un petit neurone a une petite capacitance
Qu’est-ce qui explique que l’amplitude des réponses passives diminue en fonction de la distance?
Ce phénomène est du à :
* La résistance membranaire (Rm) = « fuite » de courant à travers la membrane
* Résistance axoplasmique (résistance axiale, Ra) = résistance du cytoplasme
Quelle est la formule de la constante d’espace?
λ ~ 𝑅𝑚/𝑅𝑎, soit l’endroit où il y a perte du 2/3 du courant initial
Qu’est-ce qu’une unité membranaire?
La liaison entre la capacitance et la résistance, soit un canal ionique
Quelle est la liaison entre le Ra est le diamètre de l’axone?
La Ra est inversement proportionnelle au diamètre de l’axone :
* Grand diamètre axonal = petite Ra = grande λ
* Petit diamètre axonal = grande Ra = petite λ
Quelle est la liaison entre λ et le diamètre de l’axone?
λ est proportionnel au diamètre de l’axone
Quelle est la formule de la constante de temps?
τ = Rm.Cm, soit le temps nécessaire pour que la tension au bord de la membrane atteinte les 2/3 de la valeur maximale que la membrane atteindra après une injection de courant
Quelles sont les différences entre canaux et pompes ?
- Le passage des ions est passif dans les canaux et suit le gradient de concentrations ionique. Le passage est actif dans les pompes et se fait contre le gradient ionique.
- Le transport ionique est beaucoup plus rapide via les canaux (107/s versus 103/s)
Qu’est-ce que le transport actif primaire?
Les pompes utilisent l’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP pour forcer le déplacement des ions contre leur gradient de concentration
Qu’est-ce que le transport actif secondaire?
Transport actif secondaire : les échangeurs et co-transporteurs déplacent un ion contre son gradient en utilisant l’énergie fournie par le gradient d’un autre ion.
Quelle est la différence entre échangeurs et co-transporteurs?
Échangeurs:
* Passage en sens opposé de deux ions
* Implique des ions de même polarité
Co-transporteurs:
* Passage d’ions dans le même sens
* Implique des ions de charges opposées
Comment fonctionne la Na/K ATPase?
a. Liaison de 3 ions Na+ en position cytoplasmique
b. Phosphorylation
c. Changement de conformation
d. Relargage du Na+
e. Liaison de 2 ions K+ en position extracellulaire
f. Déphosphorylation
g. Changement de conformation et retour à l’état originel
Quelle est la physiologie de la pompe Na+/K+?
- 10 domaines transmembranaires
- Site de liaison du K+ et Na+
- Site de liaison de l’ATP
- Site de liaison de l’ouabaïne
Que fait la oubaïne?
Se lie à la pompe Na+ / K+ et bloque l’hyperpolarisation consécutive, ce qui altère le gradient de sodium et potassium pouvant mener à un arrêt cardiaque
Qu’est-ce qui permet la régulation du Na+ et K+?
Pompes ATPases : Pompe Na+-K+
Échangeurs d’ions :
-Échangeur Na+/Ca2+
-Cotransporteur Na+-K+-Cl-
-Cotransporteur K+-Cl-
-Échangeur Na+/H+
-Transporteur Na+/neurotransmetteur
Qu’est-ce qui permet la régulation du Ca2_?
Pompe Ca2+
Échangeur Na+/Ca2+ (NCX)
Mitochondrie, protéine tamponnade, réticulum endoplasmique
Échangeur Na+/Ca2+/K+ (NCKX)
Quels sont les particularités de NCX?
- 3 gènes pour NCX: 1 – 2 – 3
- mécanisme principal de régulation du Ca2+ cytoplasmique
- activité électrogénique
Quel est la physiologie de la pompe Ca2+?
Échange calcium contre hydrogène
* 10 domaines transmembranaires
* Site de liaison du Ca2+
* Site de liaison de l’ATP
* Site de phosphorylation
Comment fonctionne la pompe Ca2+?
Liaison de 2 Ca2+
Liaison de l’ATP
Phosphorylation
Le changement de conformation provoque la libération de 2 Ca2+
Ajout de 2 H+
Comment se fait l’imagerie calcique?
Indicateur calcique GCaMP :
* Fusion d’une GFP modifiée, la calmoduline et du peptide M13 (myosine light chain kinase)
* Liaison du Ca2+ → changement de conformation, permet à la GFP d’émettre de la fluorescence
Quelles pathologies peuvent arrivées suite à un dérèglement de la pompe à calcium?
- AVC
- Ischémie
- Épilepsie
- Neurodégénérescence
- Sclérose en plaque
Comment se fait la régulation du Cl-?
- Sortie de chlore : KCC2 (potassium-chloride cotransporter 2)
- Entrée de chlore : NKCC1 (Sodium-potassium-chloride cotransporter 1)
Interdépendance : les mêmes ions sont utilisés par plusieurs transporteurs/échangeurs/pompes
Quelle est la physiologie des transporteurs de Cl-?
Famille de transporteurs à 12 domaines transmembranaires
Comment la régulation du chlore change au cours du développement?
Neurone immature : Plus de NKCC1, donc plus de Cl- intracellulaire. Réponses GABAergiques dépolarisantes
Neurones matures : Plus de KCC2, donc plus de Cl- extracellulaire. Réponses GABAergiques hyperpolarisantes
Comment se fait la régulation des H+?
- Échangeurs Na+/H+ (famille SLC9):
- Membranaires - pH intracellulaire
- Intracellulaires - pH des organelles
12 domaines transmembranaires - Transporteurs HCO3- (famille SLC4):
- dépendants du Na+
- indépendants du Na+
14 domaines transmembranaires - ATPase vacuolaire (V-ATPase)
À quoi servent les ATPase vacuolaire?
Chargée de l’acidification des organelles intracellulaires
Quels sont les organelles les plus acides?
Lysosomes (Moins de 5.5 de pH)
Vésicules sécrétoires (synaptiques) (5.5 de pH)
Quelle est la physiologie des ATPases vacuolaires?
14 sous-unités au total (certaines en plusieurs exemplaires)
Domaine V1 = hydrolyse de l’ATP
* Formé des sous-unités A-H
* A et B = sites d’hydrolyse
* C-H = « tige » ou « stalk » reliant V1 à V0
Domaine V0 = translocation des H+
* Formé des sous-unités a, d, e, c, c’ et c’’
* c-c’-c’’ forment un anneau
* À noter: les 2 hémi-canaux
Comment fonctionne une ATPase vacuolaire?
a) Entré d’un proton par l’hémi-canal côté cytoplasmique
b) Liaison du proton sur les résidus E (acide glutamique)
c) L’hydrolyse de l’ATP fait tourner l’anneau c-c’’. H+ déchargé par protonation d’un résidu R (arginine)
d) Sortie du proton côté intra-vésiculaire via l’hémi-canal
Comment les H+ sont liés au transport des neurotransmetteurs?
Dépendance inégale aux composantes chimique et électrique du gradient de protons
* Monoamines / Ach : pH
* Glutamate : électrique
* GABA : moins clair…
