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Le graphique fourni montre comment la différence de potentiel à travers une membrane axonale change au cours d’un potentiel d’action. Que se passe-t-il pendant l’étape 1 ? (A) Un stimulus a déclenché l’ouverture de canaux sodiques voltage-dépendants, et les ions sodium dépolarisent la membrane. (B) Les canaux potassiques voltage-dépendants s’ouvrent et les ions potassium diffusent hors de l’axone. (C) La membrane est au potentiel de repos, qui est maintenu par la pompe sodium-potassium. (D) L’intérieur d’un axone est devenu plus négatif que d’habitude, provoquant une hyperpolarisation.
Pour nous aider à répondre à la question, examinons ce que l’on entend par différence de potentiel à travers la membrane et comment un potentiel d’action modifie la différence de potentiel à chaque étape.
La différence de potentiel fait référence au potentiel de la membrane, qui est la distribution des ions chargés entre l’espace extracellulaire et le cytoplasme du neurone. Lorsqu’un neurone ne déclenche pas de potentiel d’action, le potentiel de la membrane est au potentiel de repos. Ainsi, avant qu’un potentiel d’action ne change le potentiel de la membrane d’un neurone, la différence de potentiel à travers une membrane axonale est le potentiel de repos. Lorsqu’un potentiel d’action est transmis, il y a un changement dans le potentiel électrique qui est provoqué par le mouvement des ions dans et hors du neurone au fur et à mesure du déplacement du potentiel d’action le long de l’axone d’un neurone.
Le potentiel d’action comporte quatre étapes : la dépolarisation, la repolarisation, l’hyperpolarisation et la période réfractaire. Revoyons comment le potentiel de la membrane varie au cours de ces quatre étapes et comment le mouvement des ions crée ces changements dans le potentiel de la membrane.
Le potentiel de repos est maintenu par les pompes sodium-potassium et les canaux potassiques « de fuite ». La pompe sodium-potassium transporte activement trois ions sodium hors du neurone pour deux ions potassium qui entrent, tandis que les canaux de fuite permettent la diffusion passive des ions potassium hors du neurone dans l’espace extracellulaire. Ce mouvement des ions signifie, qu’au repos, le cytoplasme du neurone est chargé plus négativement que l’espace extracellulaire. Il en résulte que le potentiel de repos se situe autour de -70 millivolts.
Le commencement d’un potentiel d’action est la dépolarisation. C’est lorsque le potentiel de la membrane passe de négatif à positif car le cytoplasme du neurone devient chargé plus positivement que l’espace extracellulaire. Lorsque le neurone reçoit un stimulus, les canaux sodiques voltage-dépendants s’ouvrent et les ions sodium affluent dans le cytoplasme selon leur gradient de concentration. Comme les ions de sodium diffusent dans le cytoplasme, davantage de canaux sodiques voltage-dépendants s’ouvrent, ce qui change la différence de potentiel à une valeur de +40 millivolts.
Une fois que le potentiel de la membrane atteint +40 millivolts, les canaux sodiques voltages dépendants se ferment et les canaux potassiques voltage-dépendants s’ouvrent, ce qui permet aux ions de potassium de se répandre rapidement hors du cytoplasme et dans l’espace extracellulaire. Cette étape du potentiel d’action, appelée repolarisation, est le moment quand le cytoplasme du neurone redevient négatif. Cependant, étant donné que tant d’ions potassium s’échappent si rapidement, le potentiel de la membrane dépasse le potentiel de repos ; ceci est connu comme l’hyperpolarisation.
Pendant l’hyperpolarisation, la différence de potentiel atteint environ -75 millivolts. À cette différence de potentiel, un autre influx ne peut pas être envoyé, de sorte que les messages ne se confondent pas et que les influx ne se déplacent que dans une direction. Lorsque la différence de potentiel d’environ -75 millivolts est atteinte, les canaux potassiques voltage-dépendants se ferment et les pompes sodium-potassium commencent à rétablir le potentiel de repos. Cette étape du potentiel d’action est appelée période réfractaire. Peu de temps après cette étape, le neurone est prêt pour le prochain potentiel d’action.
Maintenant que nous avons parcouru les points essentiels sur la variation de charge lors d’un potentiel d’action, nous pouvons voir qu’à l’étape 1 du graphique la différence de potentiel est de -70 millivolts, autrement dit le potentiel de repos. Avec ces informations, nous sommes maintenant prêts à répondre à la question. Par conséquent, lors de l’étape 1, la membrane est au potentiel de repos, qui est maintenu par la pompe sodium-potassium.
