Les canaux ioniques se trouvent dans les membranes cellulaires de toutes les cellules biologiques. Les canaux sont formés par des protéines qui créent des pores dans la membrane plasmique. Les pores permettent aux ions qui ne peuvent pas passer directement à travers la membrane cellulaire d’entrer et de sortir des cellules. La plupart des canaux sont constitués de plus d’une protéine et sont en fait des complexes de protéines présentes à l’intérieur de la membrane.
Type d’atome, les ions se différencient par un nombre inégal d’électrons et de protons. L’ion a une charge négative ou positive selon qu’il y a plus d’électrons ou de protons, respectivement. La bicouche phospholipidique qui constitue une membrane cellulaire a sa propre charge et agit en fait comme une barrière aux ions qui la traversent librement. C’est la raison pour laquelle les canaux ioniques sont nécessaires dans les membranes cellulaires.
Les canaux ioniques agissent comme des isolants électriques et fournissent une voie pour que les ions entrent ou sortent d’une cellule. Chaque canal ionique agit comme un catalyseur dans le processus qui déplace l’ion d’un côté de la membrane cellulaire à l’autre. Le canal peut être ouvert ou fermé, la transition entre les deux états se produisant lorsqu’un ion se lie au bon site sur le canal ionique.
Le changement entre l’état ouvert et fermé d’un canal ionique est appelé porte. Des facteurs externes jouent un rôle dans l’ouverture ou la fermeture de la porte. Il existe différents groupes de canaux ioniques et ils peuvent être regroupés en fonction des facteurs externes physiques et chimiques qui jouent un rôle dans l’ouverture et la fermeture de la porte.
Certains canaux ioniques sont « ligand gated » et ceux-ci s’ouvrent et se ferment lorsqu’un ligand, ou un messager chimique tel qu’un neurotransmetteur, se lie à un récepteur sur le canal. Les canaux ioniques dépendants de la tension sont ouverts ou fermés lorsqu’il y a des changements dans la différence de potentiel électrique – ou la tension – entourant le canal. Ce type est le plus souvent trouvé dans les cellules nerveuses et musculaires. Les canaux ioniques dépendants du second messager ont leur activité modulée par un groupe de protéines appelées protéines G. Les canaux mécanosensibles sont stimulés par des stimuli mécaniques externes, comme le toucher et les changements de pression osmotique.
En plus d’être activés par des modulateurs externes, les canaux ioniques peuvent également être sélectifs en ce qui concerne les ions qui traversent le canal. La forme, la taille et la charge d’un ion peuvent affecter l’ouverture ou la fermeture d’un canal et permettre le mouvement à travers la membrane cellulaire. Des exemples courants de canaux spécifiques aux ions comprennent les canaux potassiques, les canaux chlorures, les canaux sodiques et les canaux calciques.