LE SYSTEME NERVEUX

Le neurone est une cellule excitable. Cette propriété repose sur une différence de potentiel existant entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

Cette DDP, appelée potentiel de repos est due à une inégale répartition des ions Na⁺ et K⁺ de part et d’autre de la membrane cellulaire. Les ions Na⁺ sont majoritaires à l’extérieur de la cellule alors que les ions K⁺ sont plus nombreux à l’intérieur.

Au même titre que les fibres musculaires et certaines cellules glandulaires, le neurone est une cellule excitable.

Au repos, il existe une différence de potentiel d’environ 70 mV entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

Ce potentiel membranaire de repos du neurone est dû à une différence de charge entre le compartiment intracellulaire, chargé négativement,et le compartiment extracellulaire, chargé positivement.

Cette différence de charge résulte d’une inégale répartition des ions de part et d’autre de la membrane.

Ions	Milieu extracellulaire (mM)	Milieu intracellulaire (mM)
Na⁺	150	15
K ⁺	5.5	150
Cl ^-	125	9

La concentration en ions sodium est dix fois plus importante à l’extérieur (150 mmoles/L) qu’à l’intérieur de la cellule (15 mmoles/L).

A l’inverse, les ions potassium sont nettement plus nombreux dans la cellule (150 mmoles/L) qu’à l’extérieur (5,5 mmoles/L).

Ces 2 types d’ions jouent un rôle majeur dans le maintient du potentiel de repos et dans l’établissement du potentiel d’action. Le flux net d’un ion à travers la membrane est la différence entre le flux d’ions entrant dans la cellule et celui en sortant.

Selon leur concentration les ions sodium ont tendance à rentrer dans la cellule et les ions potassium ont tendance à en sortir. Sans un autre mécanisme que la simple diffusion, les concentrations ioniques s’équilibreraient de part et d’autre de la membrane et le potentiel de membrane s’annulerait.

Il existe cependant un transport actif, nécessitant l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP, qui refoule les ions contre leur gradient de concentration.

Ce mécanisme fait intervenir un transporteur appelé "pompe sodium / potassium ATP dépendante", lequel transfère en permanence 2 ions K+ du milieu extracellulaire vers le milieu intracellulaire et rejette parallèlement 3 ions Na+ du milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire (Fig7). Ainsi la différence de concentration persiste et le potentiel de membrane également, les flux nets de ces 2 ions au repos sont nuls.

Le potentiel de membrane est la résultante de 2 forces opposées ; 1) le gradient de concentration qui tend à faire passer un ion du compartiment ou sa concentration est la plus forte vers le compartiment où elle est la plus faible, 2) le gradient électrique lié à la charge de l’ion et qui s’oppose à ce passage. La résultante de ces 2 forces est le gradient électrochimique, il est nul à l’équilibre.

NERST a défini le potentiel intermembraire pour lequel le flux net d’un ion est nul. Il s’agit du potentiel d’équilibre d’un type ionique (Tabl. 2). Ce dernier dépend des concentrations ioniques intra et extracellulaire selon l’équation suivante :

Potentiel d’équilibre de l’ion x (Ex)

= - RT / zF log ( [xi] / [xe] )

= - 61 . z-1 log ( [xi] / [xe] )

Ions	Potentiel d’équilibre (mV)
E k ⁺	- 94
E Na ⁺	+ 28
E Cl ^-	- 66
E repos	- 70

Au repos la membrane cellulaire du neurone est 60 fois plus perméable au potassium qu’au sodium.

Le potentiel intermembranaire résulte d’une différence de concentration concernant les ions pour lesquels la membrane est la plus perméable.

Au repos le potassium joue donc le rôle prépondérant et le potentiel intermembranaire dans ces conditions s’assimile à une pile de concentration au potassium, son potentiel d’équilibre étant assez proche (- 90 mv) du potentiel de repos de la membrane (- 70 à – 80 mV).

La membrane est peu perméable au sodium. Le potentiel d’équilibre du sodium est de + 60 mV et par conséquent très éloigné de celui de la membrane au repos.