Potentiel d'équilibre d'un ion & Différence de potentiel

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Petite So'
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Potentiel d'équilibre d'un ion & Différence de potentiel

Message par Petite So' »

Bonjour,

J'ai une petite question.

Pourquoi dans certains exercices, tous les potentiels d'équilibres des ions sont égaux, et égaux à la différence de potentiel entre les deux compartiments, et dans d'autres cas, on a des valeurs totalement différentes (et dans ce cas, on nous demande généralement le sens du Flux net) ?

Je ne sais pas si je suis suffisamment claire sur ce qui me pose problème, je peux essayer de reformuler en donnant des exemple d'exos si besoin.

Merci d'avance !
K3 : 3ème année en Masso-Kinésithérapie à l'IFMK (AP-HP) de la Pitié-Salpêtrière.

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Sikoa
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Re: Potentiel d'équilibre d'un ion & Différence de potentiel

Message par Sikoa »

Bonjour ! :)

Pour commencer, Il faut bien comprendre que le potentiel d'équilibre d'un ion correspond à la ddp qu'il faudrait imposer à la membrane pour compenser le flux diffusif (autrement dit pour que le flux net soit nul).
Il nous permet de savoir qui de Je ou de Jd est le plus important lorsqu'on impose une certaine ddp à la membrane.

Je donne un petit exemple au cas où, tu peux aussi aller voir l'exercice 2 de l'ED 2. ^^
Si on a deux compartiments avec dans le premier 135 mmol/L de Na+ et 20 mmol/L dans le second (on suppose qu'il y a d'autres ions qui assure l'électroneutralité).
Le potentiel d'équilibre du sodium vaut : -60 * log (135/20) =- 60 mV.

Ainsi, si on applique une ddp de -60mV, le flux électrique compensera le flux diffusif (|Je| = |Jd|, Je et Jd sont de sens opposé) et Na+ sera en équilibre électro-diffusif de part et d'autre de la membrane.
Si on applique une ddp de -70mV, le flux diffusif sera le même, en revanche le flux électrique sera plus important (|Je| > |Jd|, Je et Jd toujours de sens opposé).
Si la ddp est de -30mV, le flux électrique sera plus faible, donc c'est le flux diffusif qui l'emporte (|Je| < |Jd|, Je et Jd toujours de sens opposé).
Si on ramène la ddp à 0mV, il n'y aura plus de flux électrique (|Je|= 0 < |Jd|).

Si maintenant on passe au-dessus de 0mV le flux électrique change de sens. Pour une ddp de 30mV on a |Je| < |Jd|, et Je et Jd sont dans le même sens.
Pour une ddp supérieure en valeur absolue au potentiel d'équilibre du Na+, le flux électrique sera plus important que le flux diffusif (|Je| > |Jd|, et Je et Jd dans le même sens).
Bref, la question principale est pourquoi dans certains cas les potentiels d'équilibre des ions sont égaux entre eux et à la ddp membranaire et pas dans d'autres.
Il faut d'abord différencier les situations où on est à l'équilibre et celles où on ne l'est pas.

Par exemple, on prend 2 compartiments avec les concentrations suivantes (en mmol/L) :

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          Compartiment 1   Compartiment 2
[K+]          12               125
[Na+]         132              52
[Cl-]         150              19
On est avant l'équilibre, chaque ion a un potentiel d'équilibre différent puisque pour chaque ion il faudrait une certaine ddp pour que le flux électrique créé compense le flux diffusif. Si on laisse les compartiments s'équilibrer (donc sous une ddp nulle), on a :

Code : Tout sélectionner

          Compartiment 1   Compartiment 2
[K+]          68,5             68,5
[Na+]         92               92
[Cl-]         84,5             84,5
A ce moment là, on est à l'équilibre et les potentiels d'équilibre des ions sont égaux entre eux et à la ddp membranaire.

C'est aussi ce qui se passe lorsqu'on laisse les compartiments s'équilibrer mais qu'ils sont soumis à une ddp non nulle (par exemple dans l'exercice 2 du CBG). Si on impose une ddp de -30mV :
- Avant l'équilibre, chaque ion a son potentiel d'équilibre, différents des autres et de la ddp.
- Après l'équilibre, on a le tableau suivant :

Code : Tout sélectionner

          Compartiment 1   Compartiment 2
[K+]          104,1            32,9
[Na+]         139,8            44,2
[Cl-]         128,4            40,6
On remarque alors que tous les potentiels d'équilibre des ions sont identiques et correspondent à la ddp.

C'est ce qui se passe lorsqu'on applique de manière artificielle une ddp à la membrane, ou dans le cas d'un équilibre de Donnan. Dans ce second cas, la ddp résulte de l'existence d'une protéine chargée dans un des compartiments.


Néanmoins, il existe des cas où les potentiels d'équilibre sont différents même lorsque la membrane est à l'équilibre, notamment lorsqu'on s'intéresse au fonctionnement d'une cellule. Ceci traduit en fait l'existence de transport actif.
Si je reprend l'exemple du cours (p9), on a une membrane cellulaire, à l'équilibre, avec une ddp de -90 mV, et avec les concentrations suivantes de part et d'autre de la membrane :

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         Compartiment EC   Compartiment IC
[Na+]          142              10
[K+]            4               155
[Cl-]          112              3,5
Dans ce cas, seul le potentiel d'équilibre du Cl- correspond à la ddp, les potentiels du Na+ et du K+ sont totalement différents. Ceci s'explique par l'existence de transporteurs actifs pour le sodium et le potassium dans la membrane. Ainsi, à l'équilibre on a pas Je = Jd, mais Je + Ja = Jd (pour K+) et Je + Jd = Ja (pour Na+). Du coup, le potentiel d'équilibre de l'ion ne sera pas égal à la ddp à l'équilibre, puisqu'il correspond à la ddp pour laquelle Je = Jd.


Voilà, j'espère que mes explications sont claires et que ça répond à ta question, sinon n'hésite pas ! ;)
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Petite So'
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Re: Potentiel d'équilibre d'un ion & Différence de potentiel

Message par Petite So' »

Merci beaucoup pour ton explication, tout est parfaitement clair !

Vraiment, merci :)
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