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Neurone au repos Lorsque le neurone est au repos il n'est pas à l'état d'équilibre avec le liquide extracellulaire. Les ions ne sont pas répartis également de chaque côté de sa membrane. On trouve plus d'ions sodium, calcium et chlore à l'extérieur qu'à l'intérieur du neurone et les ions potassium sont plus nombreux à l'intérieur qu'à l'extérieur. La répartition inégale des ions sodium et potassium est due à l'action de la pompe sodium-potassium enchâssée dans la membrane neuronale. La pompe retourne les ions Na+ vers l'extérieur et ramène les ions K+ à l'intérieur du neurone.
Ce déséquilibre entraîne une différence de potentiel entre le milieu interne et le milieu externe. De façon générale, l'intérieur du neurone au repos est chargé négativement alors que l'extérieur est chargé positivement. La différence s'évalue à -70 mV en faveur de l'intérieur du neurone. On le dit polarisé(le signe « – » indique que le cytoplasme est chargé négativement alors que la face externe est chargée positivement.)
Potentiel d'action Dans la membrane neuronale, en plus des pompes à sodium-potassium, on trouve aussi des canaux ioniques. Ces canaux sont spécifiques, c'est-à-dire qu'ils ne laissent passer qu'une sorte d'ion. La membrane contient donc des canaux à sodium, à potassium, à calcium et à chlore. Un stimulus provoque l'ouverture des canaux à sodium et à potassium. Toutefois, les canaux à sodium s'ouvrent plus rapidement que les canaux à potassium. Il s'ensuit donc une entrée massive des ions sodium à l'intérieur du neurone. Cette entrée massive de cations débalance les charges momentanément. L'intérieur du neurone devient donc positif tandis que l'extérieur devient négatif.
Ce renversement des charges se nomme dépolarisation. Les canaux à sodium se referment pendant que les canaux à potassium s'ouvrent. Le potassium, chargé positivement, quitte l'intérieur du neurone ce qui renverse à nouveau les charges. Le neurone se repolarise, c'est-à-dire que l'intérieur redevient chargé négativement. Cependant, les canaux à potassium restent longtemps ouverts. Il y a donc beaucoup plus de K+ qui quittent le neurone que cela est nécessaire. La potentiel descend donc à moins de -70 mV. C'est l'hyperpolarisation. Puis, le potentiel de repos est rétabli par les pompes sodium-potassium qui retournent le Na+ à l'extérieur et ramènent le K+ à l'intérieur.
Il faut noter que, pour qu'il y ait production d'un potentiel d'action, l'entrée de Na+ doit élever suffisamment le potentiel pour atteindre un seuil généralement égal à -55 mV. Autrement dit, si le stimulus ne permet pas d'atteindre -55 mV, il n'y aura pas de production d'un potentiel d'action dans le neurone. L'amplitude du potentiel d'action est toujours la même. Cela veut dire que le neurone produit toujours des potentiels d'action d'égales intensités. Ou bien il en produit un, ou bien il n'en produit pas du tout. C'est la loi du tout ou rien.
