Un potentiel d’action est le changement de la charge relative à travers la membrane de certaines cellules trouvées chez les animaux et les plantes. Les cellules qui subissent des potentiels d’action sont appelées cellules excitables et comprennent les cellules nerveuses, les cellules musculaires et les cellules du système endocrinien – ou système de production d’hormones. La génération de potentiel d’action est le processus qui provoque le changement de charge à travers la membrane.
Il y a quatre étapes de base qui sont impliquées dans la génération de potentiel d’action. Lorsqu’un potentiel d’action ne se produit pas, la cellule est dite en phase de repos. Dans une cellule nerveuse, la charge relative à l’intérieur de la cellule est d’environ -70 millivolts (mV) à ce stade. Le potentiel de repos de la cellule est maintenu par des ions chargés trouvés à l’intérieur et autour de la cellule. Pour les cellules nerveuses, les ions potassium chargés positivement se trouvent avec la membrane cellulaire, tandis que les ions sodium chargés positivement et les ions chlorure chargés négativement se trouvent à l’extérieur de la cellule.
Les niveaux des ions trouvés à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule sont contrôlés par des portes et des pompes à ions. Pendant la phase de potentiel de repos des cellules nerveuses, les ions potassium sont pompés dans la cellule et les ions sodium sont pompés. La concentration de ces ions les uns par rapport aux autres est ce qui provoque la charge à travers la membrane. A ce moment, la cellule est dite polarisée.
Pour qu’un potentiel d’action soit déclenché, la charge à l’intérieur de la cellule doit être inversée. Lorsqu’un stimulus est appliqué à la cellule, il peut provoquer une dépolarisation. La génération de potentiel d’action a besoin d’un stimulus qui atteint ou dépasse un certain niveau de seuil. Si le seuil n’est pas atteint, le potentiel d’action ne sera pas généré. La taille du potentiel d’action est la même que le seuil soit atteint ou dépassé, de sorte que la génération de potentiel d’action est appelée un « événement tout ou rien ».
Lors de la dépolarisation, les canaux ioniques s’ouvrent de sorte que les ions sodium se précipitent dans la cellule. Cela provoque une inversion de charge des cellules. Pour les cellules nerveuses, le seuil de génération de potentiel d’action est une charge de +40 mV. Cela se fait en moins de deux millisecondes, soit deux millièmes de seconde. Dès que le potentiel d’action a été généré, la repolarisation de cette zone de la membrane cellulaire commence.
Une fois qu’un potentiel d’action a été déclenché au sein d’un de ces types de cellules, il est dit qu’il s’auto-propage. Cela signifie que le potentiel d’action dans une zone de la membrane stimule les cellules à commencer le processus de génération de potentiel d’action dans la section adjacente de la membrane. En conséquence, le potentiel d’action se déplace le long de la cellule.