Canaux ioniques et ouverture (gating)
- Concept
- Priorité pour les examens : moyenne
Les canaux sont des pores protéiques qui s'ouvrent et se ferment pour laisser passer un ion précis en quelques microsecondes.
Aussi appelé: Canaux voltage-dépendants, Canaux ligand-dépendants
De quoi s'agit-il
Un canal ionique est une protéine dotée d'un pore rempli d'eau et d'un filtre de sélectivité qui ne laisse passer presque qu'un seul type d'ion. Son ouverture est contrôlée par une porte qui répond au voltage, à un ligand (neurotransmetteur, second messager), à l'étirement, ou reste partiellement ouverte (canaux de fuite). La séquence d'ouverture et d'inactivation des canaux Na⁺ et K⁺ voltage-dépendants génère le potentiel d'action et constitue la cible des anesthésiques locaux, de plusieurs antiarythmiques et de nombreuses toxines.
Données clés
- La sélectivité dépend de la taille du pore ainsi que de la charge de l'ion et de sa couche d'hydratation, pas seulement de sa taille.
- Un canal isolé s'ouvre en tout ou rien ; le courant total dépend du nombre de canaux ouverts simultanément.
- Les petites fibres amyéliniques (douleur, température, système autonome) sont bloquées par les anesthésiques locaux avant les grosses fibres motrices.
- Canalopathies : mucoviscidose (canal Cl⁻ CFTR), syndromes du QT long, myotonies et certaines épilepsies.
Fonctionnement, étape par étape
- Au repos, le canal Na⁺ est fermé et prêt : porte d'activation fermée, porte d'inactivation ouverte.
- La dépolarisation jusqu'au seuil ouvre la porte d'activation en une fraction de milliseconde ; le Na⁺ entre.
- Quelques millisecondes plus tard, la porte d'inactivation se ferme ; le canal cesse de conduire bien que la membrane reste dépolarisée.
- Lors de la repolarisation, les portes se réinitialisent et le canal peut s'ouvrir de nouveau (fin de la période réfractaire absolue).
Action potential
Rest −70 mVThreshold −55 mVPeak +35 mVDuration ≈ 1–2 ms
Tap a phase (the pills above or its band) or a refractory period (ARP, RRP) at the base of the plot.
- Mainly Na⁺
- Mainly K⁺
- Rest
- Threshold
- ARP: absolute refractory period
- RRP: relative refractory period
Types de porte
| Type | Ouvert par | Exemples |
|---|---|---|
| Voltage-dépendant | Une variation du potentiel de membrane | Canaux Na⁺, K⁺ et Ca²⁺ du nerf et du muscle |
| Ligand-dépendant | La fixation d'une molécule | Récepteur nicotinique, GABA-A, glutamate (NMDA, AMPA) |
| Mécanosensible | Étirement ou pression | Récepteurs du toucher, cellules ciliées de l'oreille interne, barorécepteurs |
| De fuite | Ouvert presque en permanence | Canaux K⁺ qui fixent le potentiel de repos |
Corrélation clinique
- Anesthésiques locaux en tissu infecté : le pH acide augmente la forme ionisée, qui ne peut pas traverser la membrane, et l'effet s'affaiblit.
- La lidocaïne comme antiarythmique : elle bloque plus fortement les canaux Na⁺ dans le tissu ischémique, dépolarisé et à décharge rapide.
- Hypocalcémie : avec moins de Ca²⁺ extracellulaire, les canaux Na⁺ s'ouvrent avec un stimulus moindre, d'où paresthésies et tétanie.
Testez-vous
Réfléchissez à la réponse, puis touchez la question pour la voir.
Pourquoi un neurone ne peut-il pas émettre un nouveau potentiel d'action pendant la période réfractaire absolue ?
Ses canaux Na⁺ sont inactivés ; aucune dépolarisation ne les ouvre tant que la membrane ne s'est pas repolarisée et que les portes ne se sont pas réinitialisées.
Pourquoi les anesthésiques locaux bloquent-ils la douleur avant la force motrice ?
Les fibres de la douleur sont fines et peu ou pas myélinisées : bloquer un court segment de membrane suffit. Les fibres motrices sont épaisses et exigent le blocage de plusieurs nœuds.
Que signifie un blocage « dépendant de l'utilisation » ?
Le médicament se fixe mieux aux canaux ouverts ou inactivés ; les cellules qui déchargent plus souvent (fibres de la douleur, tachyarythmie) sont davantage bloquées.
Pourquoi l'anesthésie locale agit-elle mal dans un abcès ?
Le pH acide fait passer davantage de médicament sous forme ionisée, qui ne peut pas traverser la membrane pour atteindre son site à l'intérieur du canal.
Thèmes liés
- Le potentiel d'action nerveux
- Périodes réfractaires et excitabilité
- Le potentiel de membrane de repos
- Transmission synaptique
- La jonction neuromusculaire
- Transport membranaire : diffusion, canaux et transporteurs
En pharmacologie
Contenu pédagogique de physiologie ; ce n'est ni un guide diagnostique ni un guide thérapeutique et il ne remplace pas l'avis d'un professionnel de santé. Les valeurs sont des références approximatives. Aucune posologie n'est indiquée.
Sources: Physiology, Sodium Channels (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2023).
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Modèle représentatif, à des fins éducatives uniquement.