L’équation de Nernst détermine le potentiel de repos des membranes cellulaires dans le corps en tant que facteur de la concentration d’ions à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. Les cellules sont l’unité de base du corps et l’environnement à l’intérieur de la cellule est séparé de l’extérieur par une membrane cellulaire. L’environnement intracellulaire contient une concentration d’ions différente de celle de l’environnement extracellulaire, de sorte qu’une charge électrique se développe et est appelée potentiel de repos. Les ions les plus influents dans la détermination du potentiel de repos sont ceux auxquels la membrane cellulaire est la plus perméable : le sodium et le potassium. Il y a une concentration plus élevée de potassium à l’intérieur de la cellule qu’à l’extérieur de la cellule, et l’inverse est vrai pour l’ion sodium.
Pour de nombreuses cellules du corps, le potentiel de repos reste constant pendant toute la durée de la vie cellulaire. Pour les cellules excitables telles que celles des nerfs et des muscles, cependant, le potentiel de repos se réfère simplement au potentiel membranaire lorsque la cellule n’est pas excitée. Une cellule excitable est une cellule qui génère une impulsion électrique qui fait que la cellule se contracte, dans le cas d’une cellule musculaire, ou déclenche un signal, dans le cas d’une cellule nerveuse.
L’excitation entraîne une modification de la perméabilité de la membrane aux ions, principalement le potassium et le sodium. Cela permet le flux d’ions de la zone de concentration plus élevée vers la zone de concentration plus faible, et ce flux provoque un courant électrique qui modifiera la charge à travers la membrane. Par conséquent, l’équation de Nernst n’est pas applicable dans ce cas, car l’équation de Nernst ne prend en compte que la concentration en ions lorsqu’il n’y a pas de perméabilité à travers la membrane cellulaire.
L’équation de Nernst prend en compte des constantes telles que la constante de Faraday, la constante universelle des gaz, la température absolue du corps et la valence des ions considérés. Le potassium est l’ion le plus couramment considéré dans l’équation. C’est l’ion le plus perméable, c’est pourquoi il traverse le plus la membrane.
L’équation de Nernst a été critiquée car elle suppose qu’il n’y a pas de flux net d’ions à travers la membrane cellulaire. De manière réaliste, il n’y a jamais de flux net d’ions, car les ions s’échappent en raison d’une fuite ou sont activement pompés par la cellule à travers la membrane. Dans de nombreux cas, l’équation de Goldman plus universelle est préférée pour prédire le potentiel de membrane. L’équation de Goldman prend en compte la perméabilité de la membrane aux ions pour une évaluation plus précise du potentiel membranaire, et elle peut être utilisée pour les cellules excitables et non excitables.