Dépolarisation
Chaque cellule de notre corps possède une membrane cellulaire qui la sépare de l’environnement extérieur du tissu. La concentration des différents ions à travers la membrane cellulaire est différente.
En conséquence, une polarité s’établit des deux côtés de la membrane. C’est ce qu’on appelle le potentiel de membrane.
La plupart des cellules ont plus d’ions négatifs sur la face interne
de la membrane. Ainsi, la plupart des cellules ont un potentiel de membrane négatif.
La dépolarisation est un processus par lequel les cellules subissent un changement de potentiel de membrane. C’est un processus de déplacement de la charge électrique qui se traduit par une charge négative moindre à l’intérieur de la cellule.
Dans cet article, nous aborderons la physiologie de la
dépolarisation, les canaux ioniques qui participent à ce processus et comment différentes
cellules subissent une dépolarisation. Nous aborderons également certains médicaments qui peuvent modifier
le processus de dépolarisation.
Physiologie de la dépolarisation
Le processus de dépolarisation dépend fortement de la nature électrique intrinsèque des cellules. Afin de comprendre le processus de dépolarisation, nous devons comprendre le concept de potentiel de membrane au repos.
Potentiel de membrane au repos
Lorsqu’une cellule est au repos, le potentiel à travers sa membrane cellulaire
est appelé potentiel de membrane au repos. Pour la plupart des cellules, le
potentiel membranaire de repos est négatif par rapport à l’extérieur de la cellule.
Le processus de génération du potentiel de membrane de repos
implique des canaux ioniques passifs, des pompes ioniques et des canaux ioniques à tension
dépendante. Les cellules utilisent ces machines pour maintenir une forte concentration d’ions négatifs
à l’intérieur des cellules. En conséquence, le potentiel membranaire négatif est maintenu.
Les facteurs contribuant au potentiel membranaire de repos
comprennent les éléments suivants :
Anions organiques
Habituellement, les cellules ont des anions organiques plus abondants à l’intérieur des cellules tels que les ions oxalate, etc. La charge négative de ces anions négatifs contribue au potentiel de repos de la membrane.
Canaux K+
La plupart des cellules de l’organisme possèdent des canaux K+ abondants dans leurs membranes. Dans le cadre habituel, des ions potassium dix fois plus abondants sont présents à l’intérieur de la cellule que dans l’espace extracellulaire.
Ces ions potassium ont un gradient de diffusion dirigé vers l’espace extracellulaire. Ainsi, ils continuent de diffuser à travers les canaux K+ ouverts et quittent les cellules. Cette perte d’ions chargés positivement contribue encore plus au potentiel de membrane de repos négatif à l’intérieur de la cellule.
Pompe sodium-potassium
La pompe sodium-potassium contribue beaucoup au potentiel de membrane de repos. La concentration d’ions sodium est plus importante à l’extérieur de la cellule qu’à l’intérieur. A l’inverse, la concentration d’ions potassium est plus à l’intérieur de la cellule qu’à l’extérieur.
Donc, le gradient de diffusion du sodium est dirigé vers l’intérieur de la cellule et celui du potassium est dirigé vers l’extérieur de la cellule.
La pompe sodium-potassium est une pompe à énergie qui utilise l’ATP pour pomper les ions sodium et potassium contre leur gradient de concentration. Pour deux ions potassium pompés à l’intérieur de la cellule, trois ions sodium sont pompés à l’extérieur.
Il en résulte une perte nette d’ions positifs de la cellule.
Tous les facteurs susmentionnés contribuent à
l’établissement et au maintien d’un potentiel membranaire négatif à l’intérieur de la cellule.
Processus de dépolarisation
Après avoir compris le concept de potentiel de membrane de repos
, nous allons maintenant aborder le processus de dépolarisation.
Une cellule a la capacité de subir une dépolarisation après avoir établi un potentiel de repos. La dépolarisation provoque le changement rapide du potentiel membranaire d’un état négatif à un état positif.
Le processus de dépolarisation commence par un stimulus. Ce stimulus peut être un simple toucher, une lumière, une particule étrangère ou même un stimulus électrique. Ce stimulus provoque une variation de tension dans la cellule.
Cette variation initiale de tension entraîne l’ouverture de
canaux sodiques et calciques fixés par la tension à l’intérieur de la membrane cellulaire. Les
ions chargés positivement s’engouffrent dans ces canaux. En conséquence, l’intérieur de
la cellule devient plus positif. Le potentiel de la membrane passe de l’état négatif à
l’état positif.
Dépolarisation dans différentes cellules
Le principe de base de la dépolarisation est le même que celui décrit dans la rubrique de la physiologie. Cependant, les différentes cellules de l’organisme répondent à des stimuli différents et utilisent des canaux ioniques différents pour subir le processus de dépolarisation. Tout ceci est en cohérence avec la fonction de cette cellule.
Nous aborderons le processus de dépolarisation en
référence aux neurones, aux cellules endothéliales et aux cellules cardiaques.
Neurons
Les neurones peuvent subir une dépolarisation en réponse à un certain nombre de stimuli tels que la chaleur, la chimie, la lumière, un stimulus électrique ou physique. Ces stimuli génèrent un potentiel positif à l’intérieur des neurones.
Lorsque le potentiel positif devient supérieur au potentiel seuil, il provoque l’ouverture des canaux sodiques. Les ions sodium s’engouffrent dans le neurone et provoquent le passage du potentiel membranaire de négatif à positif.
La dépolarisation d’une petite partie du neurone génère
un fort influx nerveux. L’influx nerveux se déplace sur toute la longueur du
neurone jusqu’à la borne synaptique.
Une fois que l’influx nerveux atteint la borne synaptique, il provoque la libération de neurotransmetteurs. Ces neurotransmetteurs se diffusent à travers la fente synaptique. Ils agissent comme un stimulus chimique pour le neurone post-synaptique. Ces neurotransmetteurs, à leur tour, provoquent la dépolarisation des neurones postsynaptiques.
Cellules endothéliales
Les cellules endothéliales vasculaires tapissent la surface interne des vaisseaux sanguins. Ces cellules ont la capacité structurelle de résister aux forces cardiovasculaires. Elles jouent également un rôle important dans le maintien de la fonctionnalité du système cardiovasculaire.
Ces cellules utilisent le processus de dépolarisation pour modifier leur résistance structurelle. Lorsque les cellules endothéliales sont dans un état dépolarisé, elles présentent une diminution marquée de la force structurelle et de la rigidité. En état de dépolarisation, les cellules endothéliales provoquent également une diminution marquée du tonus vasculaire des vaisseaux sanguins.
Cellules cardiaques
La dépolarisation des myocytes cardiaques entraîne la contraction des cellules et donc la contraction du cœur.
La dépolarisation commence d’abord dans le nœud SA, qui est aussi appelé le stimulateur cardiaque. Le nœud SA possède une automaticité. Le potentiel de membrane au repos du nœud SA est moins négatif que celui des autres cellules cardiaques. Cela provoque l’ouverture des canaux sodiques. Les ions sodium continuent de diffuser dans les cellules du nœud SA.
Lorsque le potentiel de membrane devient supérieur au potentiel seuil, cela provoque l’ouverture des canaux Ca+2. Les ions calcium s’y engouffrent alors, provoquant une dépolarisation.
A partir du nœud SA, la dépolarisation se propage
aux oreillettes et par le nœud AV un faisceau AV aux fibres de Purkinje provoquant
la dépolarisation et la contraction des ventricules.
Muscles squelettiques
L’excitation des muscles squelettiques par les motoneurones provoque l’ouverture des canaux sodiques voltage-gated. L’ouverture des canaux sodiques entraîne la dépolarisation du muscle squelettique.
Le potentiel d’action du motoneurone passe également par les tubules T. Il provoque la libération d’ions Ca2+ du réticulum sarcoplasmique. Ainsi, la contraction du muscle squelettique se produit. L’ensemble de ce processus est également appelé couplage excitation-contraction.
Médicaments qui bloquent le processus de dépolarisation
Il existe certains médicaments qui peuvent bloquer le processus de dépolarisation. Ils provoquent une ouverture persistante des canaux ioniques. Les ions chargés positivement continuent à se diffuser dans les cellules.
En conséquence, les cellules sont incapables de se remettre de la période initiale de dépolarisation. Elles restent dans un état persistant de dépolarisation et ne répondent pas aux stimuli.
Ces médicaments incluent les agonistes nicotiniques tels que
le suxaméthonium et le décaméthonium.
Conclusion/Résumé:
La dépolarisation est un processus qui provoque un changement rapide du potentiel membranaire d’un état négatif à un état positif.
Lorsqu’un certain stimulus est appliqué à une cellule, il
cause un changement de tension initial dans la cellule.
Lorsque le potentiel seuil est atteint, il provoque la
ouverture des canaux ioniques. En conséquence, le potentiel membranaire passe de
l’état négatif à l’état positif.
Pour pouvoir subir une dépolarisation, les cellules doivent
établir et maintenir un potentiel membranaire de repos négatif. Les facteurs qui jouent
un rôle important dans l’établissement du potentiel membranaire de repos sont les suivants :
- Anions organiques
- Canaux K+
- Pompe sodium potassium
Le processus de dépolarisation a différentes
conséquences dans les différentes cellules du corps.
Dans les neurones, la transmission de l’influx nerveux se fait par
le processus de dépolarisation.
Dans les cellules endothéliales vasculaires, le processus de
dépolarisation permet de réguler la rigidité structurelle et le tonus vasculaire.
Dans les muscles cardiaques, la dépolarisation provoque la contraction
des muscles cardiaques.
Les muscles squelettiques répondent également à la dépolarisation par
contraction.
Les agonistes nicotiniques peuvent provoquer une dépolarisation
prolongée des cellules. Ils empêchent les cellules de subir une repolarisation. En conséquence, les cellules ne répondent pas aux nouveaux stimuli.
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