Quel est le potentiel membranaire au repos?

Le potentiel membranaire au repos ou potentiel de repos se produit lorsque la membrane d'un neurone n'est pas altérée par des potentiels d'action excitateurs ou inhibiteurs.

Cela se produit lorsque le neurone n'envoie aucun signal, étant dans un moment de repos. Lorsque la membrane est au repos, l'intérieur de la cellule présente une charge électrique négative par rapport à l'extérieur.

Le potentiel de membrane au repos est d'environ -70 microvolts. Cela signifie que l'intérieur du neurone est inférieur de 70 mV à l'extérieur. De plus, il y a plus d'ions sodium à l'extérieur du neurone et plus d'ions potassium à l'intérieur.

Que signifie le potentiel membranaire?

Pour que deux neurones puissent échanger des informations, il est nécessaire de donner des potentiels d'action. Un potentiel d'action consiste en une série de modifications de la membrane axonale (prolongement ou "câble" du neurone).

Ces changements provoquent le déplacement de divers produits chimiques de l'intérieur de l'axone vers le fluide qui l'entoure, appelé liquide extracellulaire. L'échange de ces substances produit des courants électriques.

Le potentiel de membrane est défini comme la charge électrique sur la membrane des cellules nerveuses. Spécifiquement, il fait référence à la différence de potentiel électrique entre l'intérieur et l'extérieur du neurone.

Le potentiel membranaire au repos implique que la membrane est relativement inactive, reposant. Il n'y a aucun potentiel d'action qui vous affecte à ce moment.

Pour étudier cela, les neuroscientifiques ont utilisé des axones de calmar en raison de leur grande taille. Pour vous donner une idée, l'axone de cette créature est cent fois plus grand que le plus grand axone d'un mammifère.

Les chercheurs placent l'axone géant dans un récipient contenant de l'eau de mer, ce qui lui permet de survivre quelques jours.

Afin de mesurer les charges électriques produites par l'axone et ses caractéristiques, deux électrodes sont utilisées. L'un d'eux peut fournir des courants électriques, tandis qu'un autre sert à enregistrer le message de l'axone. Un type d'électrode très fin est utilisé pour éviter tout dommage à l'axone, appelé microélectrode.

Si une électrode est placée dans l'eau de mer et une autre dans l'axone, on observe que celle-ci a une charge négative par rapport au liquide extérieur. Dans ce cas, la différence de charge électrique est de 70 mV.

Cette différence est appelée potentiel membranaire. C'est pourquoi on dit que le potentiel membranaire quiescent d'un axone de calmar est de -70 mV.

Comment se produit le potentiel membranaire au repos?

Les neurones échangent des messages électrochimiques. Cela signifie qu'il existe différentes substances chimiques à l'intérieur et à l'extérieur des neurones qui, lorsque leur entrée dans les cellules nerveuses augmente ou diminue, donnent lieu à des signaux électriques différents.

Cela se produit parce que ces produits chimiques ont une charge électrique, ce qui explique pourquoi ils sont appelés "ions".

Les principaux ions de notre système nerveux sont le sodium, le potassium, le calcium et le chlore. Les deux premiers contiennent une charge positive, le calcium a deux charges positives et le chlore, une charge négative. Cependant, il existe également des protéines chargées négativement dans notre système nerveux.

D'autre part, il est important de savoir que les neurones sont limités par une membrane. Cela permet à certains ions d'atteindre l'intérieur de la cellule et de bloquer le passage des autres. C'est pourquoi on dit que c'est une membrane semi-perméable.

Bien que les concentrations des différents ions tentent d'équilibrer les deux côtés de la membrane, certains d'entre eux ne peuvent que traverser leurs canaux ioniques.

Lorsqu'il existe un potentiel de membrane au repos, les ions potassium peuvent facilement traverser la membrane. Cependant, les ions de sodium et de chlore ont plus de difficultés à passer. Dans le même temps, la membrane empêche les molécules de protéines chargées négativement de quitter l'intérieur du neurone.

En outre, la pompe sodium-potassium est également démarrée. C'est une structure qui déplace trois ions sodium à l'extérieur du neurone pour chaque deux ions potassium qui y entrent. Ainsi, dans le potentiel de membrane au repos, davantage d'ions sodium sont observés à l'extérieur et plus de potassium à l'intérieur de la cellule.

Altération du potentiel membranaire au repos

Cependant, pour que les messages soient envoyés entre les neurones, il faut que le potentiel de membrane change. C'est-à-dire que le potentiel de repos doit être modifié.

Cela peut se produire de deux manières par dépolarisation ou hyperpolarisation. Ensuite, nous verrons ce que chacun d'eux signifie:

Dépolarisation

Supposons que dans le cas précédent, les chercheurs placent un stimulateur électrique dans l'axone qui modifie le potentiel de la membrane dans un endroit spécifique.

L'intérieur de l'axone ayant une charge électrique négative, si une charge positive est appliquée à cet endroit, une dépolarisation se produirait. Ainsi, la différence entre la charge électrique provenant de l'extérieur et celle de l'intérieur de l'axone serait réduite, ce qui signifie que le potentiel de membrane diminuerait.

En dépolarisation, le potentiel membranaire s'immobilise pour être réduit à zéro.

Hyperpolarisation

Alors que, dans l'hyperpolarisation, il y a une augmentation du potentiel membranaire de la cellule.

Lorsque plusieurs stimuli dépolarisants sont donnés, chacun d'eux modifie un peu plus le potentiel membranaire. Quand il atteint un certain point, il peut être inversé brusquement. C'est-à-dire que l'intérieur de l'axone atteint une charge électrique positive et que l'extérieur devient négatif.

Dans ce cas, le potentiel membranaire au repos est dépassé, ce qui signifie que la membrane est hyperpolarisée (plus polarisée que d'habitude).

L'ensemble du processus peut durer environ 2 millisecondes, puis le potentiel de la membrane revient à sa valeur normale.

Ce phénomène d'inversion rapide du potentiel de la membrane est connu sous le nom de potentiel d'action et implique la transmission de messages à travers l'axone jusqu'au bouton terminal. La valeur de la tension qui produit un potentiel d'action est appelée "seuil d'excitation".

Références

1. Carlson, N.R. (2006). Physiologie du comportement 8ème édition Madrid: Pearson.
2. Chudler, E. (s.f.). Lumières, caméra, potentiel d'action. Récupéré le 25 avril 2017 à la faculté de Washington: faculty.washington.edu/,
3. Potentiel de repos (s.f.) Récupéré le 25 avril 2017 sur Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. Le potentiel membranaire (s.f.) Récupéré le 25 avril 2017 de la Khan Academy: khanacademy.org.