Dans ce dernier chapitre portant sur la biophysique des solutions, nous introduirons la notion de potentiel de membrane dans le cas simple de la diffusion ionique non active.

Diffusion ionique

Outre le gradient de concentration, un gradient électrique existe au niveau des membranes cellules. En effet, le milieu intracellulaire chargé négativement vient s'opposer au milieu extracellulaire chargé positivement. En pratique la rupture d'équilibre électronique qu'entraine la diffusion passive d'un ion quelconque vient mettre en place un gradient de charges, induisant une migration électrique en sens inverse. Pour faire simple, l'électroneutralité au sein d'un même compartiment est indispensable, c'est - à - dire le moment où la somme des concentrations équivalentes est nulle. Les ions vont donc migrer de manière à assurer cette propriété, quitte à créer un déséquilibre des charges de part et d'autre de la membrane. ll en résulte une rupture de neutralité électrique entrainant l'apparition d'une différence de potentiel électrique. Dans le cas d'une cellule organique, il existera un excès d'ion chlorure dans le compartiment IC et d'ion potassium dans le compartiment EC. 

A l'équilibre, les flux de diffusion passive et diffusion ionique se compensent. Le potentiel électrochimique de membrane crée est équivalent à une pile électrique et peut s'exprimer par la formule de Nerst. Elle permet de calculer, pour chaque ion diffusible, son potentiel d'équilibre qui dépend notamment de ses concentrations dans chaque compartiment. Cela va notamment nous permettre d'étudier précisément le comportement de chaque ion dans un phénomène de déséquilibre.

Equilibre de Donnan

L'effet Gibbs - Donnan, mis en évidence en 1924, est un cas particulier de ce cours, mais prédominant en PASS. Il concerne deux compartiments contenant des protéines non diffusibles et des ions diffusibles séparés d'une membrane dialysante. Placez vous dans la situation où certains ions peuvent franchir la membrane, et d'autres étant bloqués, comme c'est le cas des protéines. Dès lors il vous faudra prendre en compte tous les élements afin de pouvoir définir le nouvel équilibre. Il vous faudra respecter certains dogmes, permettant ensuite de calculer les concentrations de chaque composé ou encore les différents potentiels. En physiologie, les protéines intracellulaires chargées négativement viennent donc attirer les cations capables de franchir la membrane afin de se rapprocher vers l'électroneutralité.

La fin de cette vidéo est allouée à l'explication complète d'un exemple d'équilibre de Donnan, présentant la méthode nécessaire pour aborder ce type d'exercice.