L'hyperpolarisation est un processus biologique dans lequel la tension de la membrane augmente et dépasse la valeur de repos. Ce mécanisme est important pour la fonction des cellules musculaires, nerveuses et sensorielles du corps humain. Grâce à lui, des actions telles que le mouvement musculaire ou la vision peuvent être activées et contrôlées par le corps.
Qu'est-ce que l'hyperpolarisation?
L'hyperpolarisation est un processus biologique dans lequel la tension de la membrane augmente et dépasse la valeur de repos. Ce mécanisme est important pour la fonction des cellules musculaires, nerveuses et sensorielles du corps humain. Les cellules du corps humain sont entourées d'une membrane. Elle est également appelée membrane plasmique et consiste en une bicouche lipidique. Il sépare la zone intracellulaire, le cytoplasme, de la zone environnante. La tension membranaire des cellules du corps humain, telles que les cellules musculaires, les cellules nerveuses ou les cellules sensorielles de l'œil, ont un potentiel de repos au repos. Cette tension membranaire est due au fait qu'il existe une charge négative à l'intérieur de la cellule et une charge positive dans la zone extracellulaire, c'est-à-dire à l'extérieur des cellules. La valeur du potentiel de repos varie en fonction du type de cellule. Si ce potentiel de repos de la tension de membrane est dépassé, une hyperpolarisation de la membrane se produit. En conséquence, la tension de la membrane devient plus négative que pendant le potentiel de repos, c'est-à-dire que la charge à l'intérieur de la cellule devient encore plus négative. Cela se produit généralement après l'ouverture ou même la fermeture des canaux ioniques dans la membrane. Ces canaux ioniques sont potassium, calcium, chlorure et sodium canaux, qui fonctionnent de manière dépendante de la tension. L'hyperpolarisation se produit en raison de la tension potassium canaux qui mettent du temps à se fermer après le dépassement du potentiel de repos. Ils transportent le chargé positivement potassium ions dans la région extracellulaire. Cela entraîne brièvement une charge plus négative à l'intérieur de la cellule, une hyperpolarisation.
Fonction et tâche
L'hyperpolarisation du membrane cellulaire fait partie de la soi-disant potentiel d'action. Cela se compose de plusieurs étapes. La première étape est le franchissement du potentiel seuil du membrane cellulaire, suivie d'une dépolarisation, il y a une charge plus positive à l'intérieur de la cellule. Ceci est suivi d'une repolarisation, ce qui signifie que le potentiel de repos est à nouveau atteint. Ceci est suivi d'une hyperpolarisation avant que la cellule n'atteigne à nouveau le potentiel de repos. Ce processus sert à transmettre des signaux. Les cellules nerveuses forment des potentiels d'action dans le axon région de la butte après avoir reçu un signal. Ceci est ensuite transmis le long du axon sous la forme des potentiels d'action. le synapses des cellules nerveuses transmettent alors le signal à la suivante cellule nerveuse sous forme de neurotransmetteurs. Ceux-ci peuvent avoir un effet activateur ou un effet inhibiteur. Le processus est essentiel dans la transmission des signaux dans le cerveau, par example. La vision se produit également d'une manière similaire. Les cellules de l'œil, les soi-disant bâtonnets et cônes, reçoivent le signal du stimulus lumineux externe. Cela se traduit par la formation du potentiel d'action et le stimulus est ensuite transmis au cerveau. Fait intéressant, ici le développement du stimulus ne se produit pas par dépolarisation comme dans d'autres cellules nerveuses. Les cellules nerveuses ont un potentiel de membrane de -65mV dans leur position de repos, tandis que les photorécepteurs ont un potentiel de membrane de -40mV à un potentiel de repos. Ainsi, elles ont déjà un potentiel membranaire plus positif que les cellules nerveuses à l'état de repos. Dans les cellules photoréceptrices, le développement du stimulus se produit par hyperpolarisation. En conséquence, les photorécepteurs libèrent moins neurotransmetteur et les neurones en aval peuvent déterminer l'intensité du signal lumineux sur la base de la réduction du neurotransmetteur. Ce signal est ensuite traité et évalué dans le cerveau. L'hyperpolarisation déclenche un potentiel postsynaptique inhibiteur (IPSP) dans le cas de la vision ou de certains neurones. Dans le cas des neurones, en revanche, il active souvent des potentiels postsynaptiques
(APSP). Une autre fonction importante de l'hyperpolarisation est qu'elle empêche la cellule de re-déclencher un potentiel d'action trop rapidement en raison d'autres signaux. Ainsi, il inhibe temporairement la formation de stimulus dans le cellule nerveuse.
Maladies et troubles
Cœur et les cellules musculaires ont des canaux HCN. HCN signifie ici les canaux cationiques cycliques activés par hyperpolarisation, qui sont des canaux cationiques régulés par l'hyperpolarisation de la cellule. Chez l'homme, 4 formes de ces canaux HCN sont connues. Ils sont appelés HCN-1 à HCN-4. Ils sont impliqués dans la régulation du rythme cardiaque ainsi que dans l'activité des neurones à activation spontanée. Dans les neurones, ils neutralisent l'hyperpolarisation afin que la cellule puisse atteindre plus rapidement le pontentiel au repos. Ils raccourcissent ainsi la période dite réfractaire, qui décrit la phase après dépolarisation. Dans Cœur cellules, d'autre part, ils régulent la dépolarisation diastolique, qui est générée à la nœud sinusal du coeur. Dans des études sur des souris, il a été démontré que la perte de HCN-1 produit un défaut des mouvements moteurs. L'absence de HCN-2 entraîne des lésions neuronales et cardiaques et la perte de HCN-4 entraîne la mort des animaux. On suppose que ces canaux peuvent être associés à épilepsie chez les humains. De plus, les mutations sous la forme HCN-4 sont connues pour causer arythmie cardiaque chez les humains. Cela signifie que certaines mutations du canal HCN-4 peuvent conduire à arythmie cardiaque. Par conséquent, les canaux HCN sont également la cible des thérapies médicales pour arythmies cardiaques, mais aussi pour les anomalies neurologiques dans lesquelles l'hyperpolarisation des neurones dure trop longtemps. Patients avec arythmies cardiaques en raison d'un dysfonctionnement des canaux HCN-4 sont traités avec des inhibiteurs spécifiques. Cependant, il faut mentionner que la plupart des thérapies concernant les canaux HCN sont encore au stade expérimental et donc pas encore accessibles à l'homme.
