Un potentiel de membrane est la tension qui existe à travers la membrane d’une cellule. Il est également connu sous le nom de potentiel transmembranaire, et il est particulièrement important dans les cellules nerveuses, ou neurones. Le potentiel membranaire est causé par une différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Lorsqu’un neurone est au repos, ce qui signifie qu’il ne déclenche pas d’influx nerveux, l’intérieur de sa membrane cellulaire a une charge négative par rapport à l’extérieur de la cellule. Cela résulte de différentes concentrations d’ions chargés immédiatement à l’intérieur et à l’extérieur de la membrane.
Les potentiels membranaires surviennent parce que les membranes cellulaires ne permettent pas aux ions sodium et potassium de passer librement à l’intérieur et à l’extérieur des cellules et d’atteindre un équilibre. Au lieu de cela, des passages spéciaux appelés canaux ioniques permettent aux ions potassium de traverser la membrane cellulaire, réduisant ainsi la charge positive à l’intérieur de la cellule. Les pompes ioniques dans la membrane utilisent de l’énergie pour pomper les ions sodium hors de la cellule, tout en pompant du potassium. Pour chaque paire d’ions potassium qui sont déplacés dans la cellule par ces transporteurs d’ions, trois ions sodium sont déplacés à l’extérieur, provoquant une perte globale de charge positive de la cellule. Les molécules de protéines chargées négativement à l’intérieur de la cellule sont également empêchées de sortir.
Ensemble, ces facteurs créent une charge négative à l’intérieur de la cellule par rapport à l’extérieur, qui forme le potentiel membranaire. Le potentiel est constant au repos, mais change dans les cellules nerveuses lorsque les impulsions sont transmises d’un neurone à un autre. Au cours de la transmission de l’influx nerveux, ce qu’on appelle un potentiel d’action se produit, où la membrane cellulaire passe par un processus appelé dépolarisation. Après le potentiel d’action, le potentiel membranaire revient à son état de repos normal, qui est normalement mesuré comme une différence de -70 millivolts entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane.
Le potentiel d’action commence lorsqu’un stimulus nerveux arrive dans la cellule, ouvrant des canaux sodiques spéciaux dans la membrane cellulaire. Les ions sodium chargés positivement passent dans la cellule et le potentiel membranaire change, devenant moins négatif. Lorsqu’un point connu sous le nom de seuil d’action est atteint, beaucoup plus de canaux sodiques s’ouvrent et l’intérieur de la membrane cellulaire se charge positivement, l’inverse de la normale.
Autour du pic du potentiel d’action, les canaux potassiques s’ouvrent et le potassium sort de la cellule. Cela rend l’intérieur de la cellule plus négatif de sorte que la membrane est repolarisée. Les canaux de sodium se ferment également à cette époque. Habituellement, la repolarisation dépasse et revient progressivement au potentiel membranaire de repos normal. Ce processus d’inversion du potentiel membranaire pour créer un potentiel d’action est ce qui permet aux impulsions d’être transmises le long des nerfs.