Dans le système nerveux, chaque signal électrique repose sur le mouvement contrôlé des ions à travers les membranes. Les canaux ioniques sont les pores protéiques qui permettent ce mouvement. Certains s'ouvrent en réponse à des variations de potentiel, d'autres à la fixation de neurotransmetteurs ou à un étirement mécanique.

Les filtres sélectifs laissent passer certains ions (sodium, potassium, calcium, chlorure) tout en en bloquant d'autres. La cinétique d'ouverture et de fermeture des canaux détermine la forme des potentiels d'action, la durée des courants synaptiques et le potentiel de repos. Les mutations génétiques des gènes codant pour ces canaux sont à l'origine de nombreux troubles neurologiques, allant de l'épilepsie à la migraine en passant par la paralysie périodique.

La pharmacologie exploite les canaux ioniques depuis des décennies : les anesthésiques locaux bloquent les canaux sodiques, de nombreux antiépileptiques modulent les canaux sodiques ou potassiques, et de nombreux autres agents ciblent les canaux ligand-dépendants. Les structures à haute résolution révèlent désormais comment ces protéines détectent le potentiel membranaire ou les ligands et comment les médicaments s’y lient.

Un seul neurone exprime des dizaines de types de canaux distincts qui, ensemble, sculptent sa personnalité électrique.