Comment les cellules accumulent le potassium à l’intérieur, comment l’ATPase sodium-potassium entretient cet écart cycle après cycle, et quelle allégation l’Union européenne a autorisée pour le potassium.
Entrer dans le parcoursSchéma : pour chaque molécule d’ATP scindée, la pompe fait sortir trois ions sodium et fait entrer deux ions potassium.
Placez une fine électrode de mesure dans une fibre musculaire squelettique au repos : l’appareil indique une tension d’environ moins 85 à moins 90 millivolts. L’intérieur de la cellule est donc négatif face au liquide qui l’entoure. Loin d’être un sous-produit, cette tension est le point de départ sans lequel la fibre ne pourrait tout simplement pas répondre à un signal.
Elle naît d’une répartition inégale de particules chargées. La fibre renferme quelque 150 millimoles de potassium par litre, le liquide situé entre les cellules à peine 4 à 5. Le sodium suit le schéma inverse. Un tel écart ne se crée pas de lui-même et ne durerait pas davantage de lui-même : par les canaux ouverts, les ions fuient sans relâche dans le sens de l’égalisation.
Cette page accompagne le potassium dans son passage à travers la membrane. Elle montre quelle pompe crée l’écart, quels canaux le changent en tension électrique et ce qui survient après un signal pour que la fibre revienne à son état initial.
Vue du dehors, une fibre musculaire se contente de bouger. À l’échelle de son enveloppe se joue pourtant une séquence minutée avec précision, où des ions se déplacent en quelques millisecondes. On y repère trois temps.
L’ATPase sodium-potassium se compte par milliers dans la membrane de chaque fibre. Elle scinde une molécule d’ATP, se sert de l’énergie libérée pour changer de forme et, au passage, fait sortir trois ions sodium et fait entrer deux ions potassium. Comme il sort plus de charges positives qu’il n’en entre, la pompe ajoute en outre quelques millivolts, en direct, à la tension membranaire.
Au repos, certains canaux potassiques, dits à rectification entrante, restent ouverts en continu. Les ions potassium descendent leur gradient de concentration vers l’extérieur, chacun avec une charge positive. Il subsiste à l’intérieur un léger surplus de charges négatives qui freine les sorties suivantes. Au point où les deux tendances se compensent s’installe la tension de repos.
Quand un signal atteint la fibre, des canaux sodiques s’ouvrent et la tension passe un bref instant dans le positif. Un peu plus tard s’ouvrent des canaux potassiques sensibles au voltage. La sortie de potassium reconduit la membrane vers sa valeur négative initiale – c’est ce qu’on appelle la repolarisation. Alors seulement, la fibre peut répondre au signal suivant. Pour ce minéral, l’UE a autorisé une allégation de santé :
« Le potassium contribue à une fonction musculaire normale »
Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012Le potassium qui s’échappe à chaque signal pèse très peu au regard de la réserve intérieure de la cellule. Sur de nombreux signaux successifs, ces quantités s’additionnent toutefois, et la pompe remet le potassium à sa place au fur et à mesure.
Un ion, un moteur, une famille de canaux : voilà comment découper en trois ce qui se joue à la surface de la fibre.
Près de 98 % du potassium de l’organisme se trouve dans les cellules, et pour l’essentiel dans la musculature squelettique. Le plasma sanguin n’en véhicule qu’une infime fraction.
« Le potassium contribue à une fonction musculaire normale »
Conformément au Règlement (UE) n° 432/2012Une protéine associant une grande sous-unité alpha à une sous-unité bêta plus petite. Les fibres musculaires squelettiques portent surtout la forme alpha-2. Chaque cycle de la pompe utilise un ATP et ne dure qu’une fraction de seconde.
Quand l’organisme est au repos, cette pompe absorbe une part notable de l’énergie dépensée par bien des cellules.
Les canaux à rectification entrante gardent la tension de repos stable ; ceux qui s’ouvrent avec retard ramènent la membrane après un signal. Très sélectifs, ces deux types de canaux ne laissent quasiment pas passer le sodium.
Avec un calcul d’exemple pour la tension de repos, un tableau des phases du cycle de la pompe et un chapitre sur les tubules T, ces conduits étroits de la fibre musculaire.
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