Chapitre 3 : Les Canaux Ioniques - PDF

Les canaux ioniques : Ils ont deux caractéristiques : - Perméabilité ionique - Sélectivité Elles peuvent avoir leur canal ouvert ou fermé on parle de fonctionnement binaire.On dit que les canaux ioniques sont activés par le voltage. Principe d\'électroneutralité en extracellulaire et en intr...

Les canaux ioniques : Ils ont deux caractéristiques : - Perméabilité ionique - Sélectivité Elles peuvent avoir leur canal ouvert ou fermé on parle de fonctionnement binaire.On dit que les canaux ioniques sont activés par le voltage. Principe d\'électroneutralité en extracellulaire et en intracellulaire. La différence de potentiel entre l\'intérieur et l\'extérieur sera à l\'origine de la polarité cellulaire. Électroneutralité : même quantité d\'anion à l\'extérieur que de cation à l\'extérieur et même quantité d\'anion à l\'intérieur que de cation à l\'intérieur Équilibre osmotique = iso-osmolaire de chaque côté de la membrane. Évite l\'entrée et la sortie de liquide. Diffusion passive : si différence de concentration, flux de molécule d\'un point A à un point B grâce aux forces de diffusion qui dépend de son coefficient de solubilité. I- Potentiel électro chimique : Liquation de NERNST 1. potentiel électrochimique : potentiel d\'équilibre R = 8,31 J.K-1.mole-1 T = température en Kelvin F = 96500 C. mole-1 Z = valence Dans le cas d\'une barrière perméable : - Passage de K+ et de Cl- - Passage bidirectionnel de K+ et de Cl- - Équilibre - Pas de flux net - Pas de différence de potentiel Dans le cas d\'une barrière sélective : - Pas de passage de chlore - Passage bidirectionnel de K+ - Équilibre - Flux net - Pas de différence de potentiel Gradient de concentration : Ici les concentrations entre les deux milieux n\'est pas la même. Gradient de concentration = du plus concentré au moins concentré. On a donc un passage de potassium du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. Flux de I vers II → Afin de rétablir l\'équilibre Gradient électrique : Flux de K+ dans le sens inverse du gradient de concentration. Le gradient électrique du potassium s\'oppose au gradient de concentration. Donc si le flux est de I vers II selon le gradient de concentration alors selon le gradient électrique le flux est de II vers I, il s\'installe un équilibre, l\'équilibre électro-chimique. Potentiel électrochimique : Si T= 20 ° C, RT/F = (8,31 \* 293)/96500 = 25,2 mV A retenir : La différence de concentration est crée par l\'espèce ionique perméable. Électroneutralité au niveau macroscopique. Le coefficient directeur de la droite correspond à RT/ZF.  Pour toute variation de 10 fois \[K+ \]e/\[K+ \]i donc variation de RT/F Si T = 20°C donc RT/zF = 58 mV. II- Potentiel membranaire de repos : Équation de Goldman-Hodgkin-Katz 1. Relation potentiel membranaire de repos (Vm) et le potentiel d\'équilibre (Ek) Axone : Ek = -75 mV ENa = +55mV Vm=-70 mV Muscle : Ek = -100 mV ENA =+45 mV Vm =-90 mV Potentiel de membrane : - Différent de ENa et EK - Tend vers EK PNa : perméabilité sodique PK : perméabilité potassique La perméabilité au chlore est négligeable donc à 20°c : Si on a pas de perméabilité sodique (PNA =0)  Si on a pas de perméabilité potassique  (PK =0) Au repos PK \>\> PNa donc Vm est proche de EK Évolution des perméabilités en fonction du temps : Potentiel d\'action : changement des perméabilités en fonction du temps. III- Pompe Na+/K+ Transporteurs actifs : - Pompes ATPase, échangeur - Consommation d\'énergie - Contre le gradient de concentration *Découverte* : les globules rouges sont polarisés car il y a des différences de concentration entre sodium et potassium. Et en les conservant au frais, on s'est aperçu que les cellules éclataient car la pompe Na+/K+ ne fonctionnaient plus et donc les concentrations n'étaient plus conservées. → *Expérience de Hodgink et Keynes sur l'axone de calmar* : Ils ont regardé un flux de sodium radioactif dans l'axone. Ils ont lavé pour ne garder la radioactivité que dans le milieu interne. Ils ont observé de la radioactivité dans le milieu externe qui vient forcément de l'interne. Il y a donc un efflux de sodium radioactif dans l'axone. Ils ont enlevé le potassium EC et ils se sont aperçu qu'il y avait moins de passage de sodium (diminution de l'efflux de sodium par élimination de K+ externe). Donc l'efflux de sodium est fonction du K+ extérieur. Puis ils ont mis du DNP (dinitrophénol) et ont observé son effet bloqueur : inhibition de l'efflux de sodium (= plus de passage de sodium) en bloquant la production d'ATP, donc l'ATP a un rôle majeur. **\~** Donc preuve que la pompe Na+/K+ faisait rentrer du K+ et sortir du Na+ contre leur gradient de l\'énergie. **\~** Fonctionnement : C'est un protéine transmembranaire qui peut changer de conformation. La conformation permet à des ions d'accéder aux sites de fixations internes. 3 sodiums viennent se fixer, puis de même pour l'ATP qui va créer une hydrolyse (passage de ATP en ADP et Phosphate inorganique = Pi). Cela donne une impulsion qui change la conformation de la pompe Na+/K+. L'intérieur de la pompe est accessible à l'extérieur. Le sodium sort en EC et 2 potassiums vont se fixer le Pi toujours fixé va partir de la pompe et cela va entraîner un changement de conformation vers l'intérieur. Le potassium se détache. Système toutefois très lent. → La pompe Na+/K+ génère une petite dépolarisation car 3Na+ sortent et 2 K+ rentrent mais c\'est très lent et donc peu d\'impact Structure : - Site de liaison pour le Na+ et le K+ - Site de fixation de l\'ATP - Site de liaison des inhibiteurs Relation structure fonction : permet de comprendre l\'origine des pathologies. Il y a 3 potassiums qui rentre et 2 sodiums qui sortent. Inhibiteur de la pompe Na/K : - DNP : 2,4-dinitrophénol - Glycoside - Cyanures DNP : 2,4 -dinitrophénol - Inhibiteur du métabolisme cellulaire - Agent découplant - Arrêt de la synthèse d'ATP - Bloque l'efflux Na+ mais pas l'influx Na+ - Augmente l'activité métabolique - Production de chaleur Glycoside : - Ouabaine - Digitaline ou Digoxine - Insuffisance cardiaque - Cardiotonique - Anti-arythmique - Forte dose : poison mortel Les cyanures : - Toxique - Fixation sur les atomes de fer Résumé : - Petite contribution au potentiel de membrane (10%) - Pas d\'activité lors d\'un potentiel d\'action - Utilise 70% de l\'énergie cellulaire - Contrôle du volume cellulaire - hydrolyse \~ 100 molécules d\'ATP/sec A SAVOIR - Formule de Nernst - Calcul d'un équilibre électrochimique - Formule de GHK - Fonctionnement de la pompe Na- K