L’hyperpolarisation se produit lorsque la différence de potentiel électrique entre les deux côtés d’une membrane cellulaire change de manière significative, entraînant un potentiel électrique important à travers la membrane. Plus précisément, la valeur du potentiel électrique à travers la membrane devient plus négative, ce qui signifie que la charge à l’intérieur de la membrane de la cellule est plus négative que la charge à l’extérieur de la membrane. Ce processus est couramment observé en neurosciences car les neurones sont activés par des processus impliquant des changements de potentiel électrique. Le contraire de l’hyperpolarisation est la dépolarisation, dans laquelle le potentiel d’une cellule devient plus positif, ce qui signifie qu’il y a beaucoup moins de charge négative à l’intérieur de la membrane cellulaire.
Les processus électrochimiques sont généralement responsables de l’apparition d’une hyperpolarisation à travers les membranes cellulaires. Les concentrations de divers produits chimiques sur les différents côtés d’une membrane peuvent provoquer le développement d’un potentiel électrique à travers la membrane. Généralement, lorsque le potentiel électrique atteint un certain point, un processus biologique sera initié, tel que le déclenchement d’un neurone. Après ce point, la membrane a tendance à revenir à son potentiel de repos, ou au potentiel électrique avant que tout stimuli ne provoque l’événement électrochimique. Dans les neurones, ce processus se produit en continu ; les stimuli provoquent une polarisation sur une membrane, et lorsque le degré de cette polarisation franchit un certain seuil, le neurone se déclenche et retourne à son potentiel de repos.
Un neurone ne se déclenchera pas tant que son potentiel électrique n’aura pas dépassé un certain seuil. Une fois le seuil atteint, le potentiel électrique augmente considérablement, permettant au neurone d’envoyer un signal électrique à d’autres parties du corps. L’hyperpolarisation se produit après ce pic de potentiel ; le potentiel électrochimique devient brièvement négatif, passant en dessous du potentiel de repos, avant de revenir au potentiel de repos. Habituellement, cette étape d’hyperpolarisation ne dure qu’une brève fraction de seconde.
L’hyperpolarisation et les potentiels électriques à travers les membranes impliquent en général le transfert d’électrons dans les ions. Un ion est un atome qui a une charge positive ou négative. Les ions potassium et chlore sont couramment impliqués dans les potentiels électrochimiques; leurs concentrations relatives déterminent l’amplitude du potentiel cellulaire électrochimique. Au stade de repos, le potassium se trouve à l’intérieur de la membrane cellulaire; lors de l’exposition à un stimulus, le potassium s’échappe et les ions chlore négatifs pénètrent dans la cellule à travers la membrane. Parfois, les ions sodium et calcium provoquent également des potentiels cellulaires électrochimiques à travers les membranes cellulaires.