Le potentiel de repos des cellules myocardiques est régi par des différences de concentrations ioniques, essentiellement Na+ et K+, de part et d’autre de la membrane. Les ions K+ prédominent en intracellulaire (140 mmol/l) dans un faible volume (la cellule), alors que les ions Na+ prédominent en extracellulaire (142 mmol/l) dans un volume beaucoup plus grand (le volume extracellulaire).
La différence de potentiel entre l’intracellulaire (chargé négativement) et l’extracellulaire (chargé positivement), appelée potentiel de repos, est d’environ -60 mV pour les fibres à réponse lente et -90 mV pour les fibres à réponse rapide. Pour une membrane cellulaire de 7 nm d’épaisseur, le champ électrique correspondant à un potentiel de -70 mV est considérable (10 000 000 V/m).
La polarisation de la membrane est maintenue au repos par une pompe Na+/K+ ATPase dépendante (cible des digitaliques) et un échangeur Ca2+/Na+ ATPase qui rejettent le Ca²+ et le Na+ vers le milieu extracellulaire et le K+ vers le milieu intracellulaire.
Le potentiel de repos des pacemakers physiologiques n’est pas stable car la conductance (perméabilité membranaire) du potassium diminue au cours de la diastole à l’origine d’une pente de « dépolarisation diastolique lente » (cf. Automatisme). La cellule devient progressivement moins électronégative et lorsqu’elle atteint un seuil (cf. Potentiel seuil), la cellule se dépolarise brutalement (cf. Potentiel d’action) et le micro courant généré se propage aux cellules voisines excitables à l’origine de l’activation électrique du cœur. La pente de dépolarisation diastolique lente du nœud sinusal étant la plus forte, c’est ce pacemaker qui se dépolarise le plus vite et commande physiologiquement le rythme cardiaque.
Le potentiel de repos des fibres contractiles est stable, car la conductance du potassium est stable et donc la cellule est dépourvue d’automatisme. Néanmoins, dans certaines conditions (hypoxie, hypokaliémie, intoxication, anomalies génétiques…), ces cellules peuvent perdre la stabilité de leur potentiel de repos et développer un automatisme anormal.
La pente de dépolarisation diastolique lente est sensible aux facteurs et aux médicaments qui modifient l’entrée du Na+ ou la sortie du K+ : la pente est notamment déprimée par l’acétylcholine et les milieux pauvres en Na+ ou riches en K+, et accentuée par les catécholamines.