Patch-clamp

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Patch-clamp est un terme anglais désignant une technique électrophysiologique d'enregistrement des courants ioniques transitant à travers les membranes cellulaires. Cette technique consiste à mettre en continuité électrique une micro-pipette en verre (diamètre de contact de l'ordre de 1 µm) remplie d'une solution ionique de composition définie avec la membrane d'une cellule vivante isolée. Les cellules étudiées peuvent être des cellules excitables comme les neurones, les fibres musculaires et les cellules beta du pancréas, ou des cellules non excitables, qui présentent elles aussi à leur surface des canaux ioniques. En transférant la séquence génique (transfection) d'un canal ionique d'intérêt dans une cellule, la technique permet d'étudier le fonctionnement de tout canal ionique. Cette technique permet d'étudier les mécanismes de fonctionnement des canaux ioniques d'une cellule prise individuellement en permettant le suivi en direct des phénomènes d'ouverture, d'inactivation et de fermeture des canaux.

La version moderne de cette technique fut mise au point par Erwin Neher et Bert Sakmann à Götingen à la fin des années 1970 et début des années 1980, et ce qui leur valut le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1991. Ils sont les premiers à avoir été capables de mesurer l'activité de canaux ioniques individuels, en l'occurrence le canal du récepteur ionotrope de l'acétylcholine.

La technique de patch-clamp peut être utilisée sous deux modes principaux : en voltage imposé (voltage-clamp), ce qui permet de mesurer le courant membranaire à un potentiel déterminé par l'expérimentateur, ou en courant imposé (current-clamp), permettant d'injecter des charges tout en mesurant le potentiel membranaire. La technique est utilisée dans des centaines de laboratoires de recherche, partout à travers le monde.

Le principe de la mesure repose sur l'utilisation de la loi d'Ohm ${\displaystyle U=R\times I}$, où U est le potentiel (ou la tension), R la résistance et I le courant. Cette loi est plus souvent écrite ${\displaystyle I=G\times E}$ où E=U et ${\displaystyle G=1\div R}$ est la conductance. En mode voltage imposé, le potentiel est maintenu constant et le courant I est mesuré. Les modifications de I dépendent directement de G, la grandeur d'intérêt, puisqu'elle dépend directement des propriétés du canal. En mode courant imposé, les variations du potentiel de membrane sont mesurées.