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6.13: Canaux ioniques
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Ion Channels
 
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6.13: Ion Channels

6.13: Canaux ioniques

Ion channels maintain the membrane potential of a cell. For most cells, especially excitable ones, the inside has a more negative charge than the outside of the cell, due to a greater number of negative ions than positive ions. For excitable cells, like firing neurons, contracting muscle cells, or sensory touch cells, the membrane potential must be able to change rapidly moving from a negative membrane potential to one that is more positive. To achieve this, cells rely on two types of ion channels: ligand-gated and voltage-gated.

Ligand-gated ion channels, also called ionotropic receptors, are transmembrane proteins that form a channel but which also have a binding site. When a ligand binds to the surface, it opens the ion channel. Common ionotropic receptors include the NMDA, kainate, and AMPA glutamate receptors and the nicotinic acetylcholine receptors. While the majority of ionotropic receptors are activated by extracellular binding of neurotransmitters such as glutamate or acetylcholine, a few can be intracellularly activated by ions themselves.

When a ligand, like glutamate or acetylcholine, binds to its receptor it allows the influx of sodium (Na+) and calcium (Ca2+) ions into the cells. The positive ions, or cations, follow down their electrochemical gradient, moving from the more positive extracellular surface to the less positive (more negative) intracellular surface. This changes the membrane potential near the receptor, which can then activate nearby voltage gated ion channels to propagate the change in membrane potential throughout the cell.

Another ligand gated ion channel, the GABAA receptor, permits chloride ion (Cl-) into the cells. This actually lowers the membrane potential, limiting the propagating effects and inhibiting the excitable cell.

Voltage-gated ion channels open or close in response to changes in membrane potential, such as when a neighboring ligand-gated ion channel opens. There are several different types of voltage-gated channels that have selective permeability, meaning ions are filtered by size and charge. Voltage-gated calcium channels are important for muscle contraction and neurotransmitter release. Potassium channels work to repolarize the cell membrane after an action potential. Voltage-gated proton channels open during depolarization to remove protons from the cell.

Ion channels may play a role in migraine headaches. The dura mater is a protective covering for the brain. It is innervated by several cranial nerves. It is hypothesized that migraine originates in these nerves. Both ligand- and voltage-gated ion channels in the dura mater may potentiate pain signals by altering membrane potentials.

Les canaux ion maintiennent le potentiel membran cingré d’une cellule. Pour la plupart des cellules, en particulier celles excitables, l’intérieur a une charge plus négative que l’extérieur de la cellule, en raison d’un plus grand nombre d’ions négatifs que les ions positifs. Pour les cellules excitables, comme la mise à feu des neurones, la contraction des cellules musculaires, ou les cellules tactiles sensorielles, le potentiel de la membrane doit être en mesure de changer rapidement en passant d’un potentiel de membrane négative à un potentiel plus positif. Pour ce faire, les cellules s’appuient sur deux types de canaux ions : le ligand-gated et la tension-gated.

Les canaux ionaux à portes de Ligand, aussi appelés récepteurs ionotropes, sont des protéines transmembrane qui forment un canal mais qui ont également un site de liaison. Lorsqu’un ligand se lie à la surface, il ouvre le canal ion. Les récepteurs ionotropes communs incluent les récepteurs de glutamate de NMDA, de kainate, et d’AMPA et les récepteurs nicotiniques d’acétylcholine. Alors que la majorité des récepteurs ionotropes sont activés par la liaison extracellulaire des neurotransmetteurs tels que le glutamate ou l’acétylcholine, quelques-uns peuvent être activés par intracellulairement par les ions eux-mêmes.

Lorsqu’un ligand, comme le glutamate ou l’acétylcholine, se lie à son récepteur, il permet l’afflux d’ions de sodium (Na+) et de calcium (Ca2+) dans les cellules. Les ions positifs, ou cations, suivent leur gradient électrochimique, passant de la surface extracellulaire plus positive à la surface intracellulaire moins positive (plus négative). Cela modifie le potentiel de la membrane près du récepteur, qui peut ensuite activer les canaux d’ions à tension fermée à proximité pour propager le changement du potentiel de la membrane dans toute la cellule.

Un autre canal d’ion fermé de ligand, le récepteur GABAA, permet l’ion de chlorure (Cl-) dans les cellules. Cela réduit en fait le potentiel de la membrane, limitant les effets de propagation et inhibant la cellule excitable.

Les canaux d’ions à voltage s’ouvrent ou se ferment en réponse aux changements du potentiel de membrane, par exemple lorsqu’un canal d’ions à commande de ligand voisin s’ouvre. Il existe plusieurs types de canaux à tension qui ont une perméabilité sélective, ce qui signifie que les ions sont filtrés par la taille et la charge. Les canaux calciques à tension sont importants pour la contraction musculaire et la libération des neurotransmetteurs. Les canaux de potassium travaillent à repolariser la membrane cellulaire après un potentiel d’action. Les canaux de protons à tension s’ouvrent pendant la dépolarisation pour enlever les protons de la cellule.

Les canaux ioniques peuvent jouer un rôle dans les migraines. Le dura mater est une couverture protectrice pour le cerveau. Il est innervé par plusieurs nerfs crâniens. On suppose que la migraine provient de ces nerfs. Les canaux d’ion ligand et à tension dans le dura mater peuvent potentialiser les signaux de douleur en modifiant les potentiels de la membrane.


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