Le potentiel membranaire au repos est la différence de tension des fluides à l’intérieur d’une cellule et à l’extérieur d’une cellule, qui se situe généralement entre -70 et -80 millivolts (mV). Toutes les cellules ont cette différence, mais elle est particulièrement importante par rapport aux cellules nerveuses et musculaires, car tout stimulus qui modifie la tension et la rend différente du potentiel membranaire au repos est ce qui permet aux cellules de transmettre des signaux électriques. Si les cellules n’avaient pas la différence de tension, alors elles seraient neutres et ne transmettraient aucune information.
Contexte
Toutes les cellules ont une membrane qui sert de barrière entre le fluide à l’extérieur d’elles et celui à l’intérieur, et qui contrôle quels types de particules peuvent entrer et sortir de la cellule. Certaines particules, comme l’oxygène, peuvent traverser la membrane par elles-mêmes, mais d’autres plus grosses ont besoin de canaux spéciaux pour passer. Certains de ces canaux ne laissent entrer et sortir qu’un seul type de particule et ne poussent ni ne tirent activement les particules dans aucune direction, tandis que d’autres peuvent prendre plusieurs types de particules et les pousser activement dans ou hors de la cellule. Les deux types peuvent être ouverts ou fermés à des moments précis par la cellule pour contrôler le flux de particules.
Potentiel de repos
Lorsqu’une cellule est au repos, le fluide à l’intérieur est un peu plus négatif que le fluide à l’extérieur, qui a généralement une charge de 0 mV. Cela est dû à des particules chargées électriquement appelées ions. Les ions qui causent la différence de tension sont le type de particules qui ont besoin de canaux pour traverser la membrane, et comprennent des choses comme le potassium (K+) et le sodium (Na+). Lorsqu’une cellule est au repos, elle contient une concentration de gros ions négatifs à l’intérieur, ainsi que du K+ et un peu de Na+. L’extérieur de la cellule est entouré de Na+ et d’un peu de K+, entre autres.
Étant donné que les fluides veulent idéalement avoir différents types de particules dispersés uniformément à travers eux, le K+ à l’intérieur de la cellule veut sortir de celle-ci et le Na+ veut entrer à l’intérieur, de sorte que les ions soient uniformément répartis. Ils ne peuvent cependant pas le faire, car les canaux qui permettent au Na+ de traverser la membrane sont fermés lorsque la cellule est au repos, et ceux pour le K+ sont juste légèrement ouverts, ce qui ne laisse échapper qu’un peu de K+. De plus, il existe un troisième type de canal qui pousse activement tout Na+ supplémentaire hors de la cellule et récupère tout K+ qui s’y échappe. Cela signifie que la tension légèrement négative à l’intérieur de la cellule est maintenue, créant le potentiel membranaire au repos.
Potentiels d’action
Un potentiel d’action est la façon dont les cellules transmettent des informations électriques et se produit en réponse à un stimulus. Si une cellule au repos reçoit suffisamment de stimulus pour amener la charge du fluide à l’intérieur jusqu’à -55 mV, alors les canaux qui laissent passer Na+ s’ouvrent, provoquant l’écoulement d’une grande quantité de Na+ dans la cellule. Cela augmente encore la charge du fluide à l’intérieur, jusqu’à environ +30 mV. Une fois que le fluide atteint cette charge, les canaux Na+ se ferment et les canaux K+ s’ouvrent complètement, laissant le K+ s’écouler hors de la cellule. Cependant, ces canaux mettent plus de temps à s’ouvrir que les canaux Na +, de sorte que le liquide cellulaire reste chargé positivement pendant un petit moment.
Période réfractaire
Une fois que les canaux K+ sont complètement ouverts, une grande quantité de K+ sort de la cellule, ramenant sa tension interne à environ -90 mV. C’est ce qu’on appelle l’hyperpolarisation, et empêche le stimulus de revenir et d’affecter à nouveau la même cellule, puisque le fluide est maintenant à une tension beaucoup plus basse, ce qui signifie qu’un stimulus beaucoup plus important serait nécessaire pour le ramener à -55 mV. Après cela, les canaux qui absorbent le K+ et rejettent le Na+ commencent à fonctionner et ramènent finalement la cellule au potentiel membranaire de repos de -70 mV.