Au repos, les concentrations en Na⁺ et K⁺ ne sont pas à l’équilibre, et les gradients de concentrations sont maintenus par un mécanisme actif qui expulse les ions Na⁺ hors de la cellule et capte les ions K⁺. Ces flux actifs nécessitent de l’énergie (cf. potentiel électrochimique) et sont assurés par la pompe Na⁺-K⁺ ATPase membranaire, l’énergie étant fournie par l’hydrolyse de l’ATP.

Cette pompe a une stoechiométrie de 2 sur 3, c’est-à-dire que l’hydrolyse d’une molécule d’ATP permet l’expulsion de 3 Na⁺ et de deux K⁺. Le transfert net de charge n’est pas nul, une charge positive étant expulsée. La pompe est dite pour cette raison électrogénique. Cet efflux de charge positive participe directement à l’établissement due différence de potentiel transmembranaire négative.

La pompe Na⁺-K⁺ ATPase membranaire intervient donc de deux manière dans l’établissement du potentiel membranaire de repos :

• de manière directe par son effet électrogénique. La participation directe au potentiel de membranen dans la plupart des cellules, est cependant assez faible (de l’ordre de 5 mV) ;
• de manière indirecte en maintenant les gradients de concentration en potassium et en sodium. En effet, ces deux ions sont, dans la plupart des cellules, les plus perméants au repos, et leurs différences de concentration intra- et extracellulaires sont les principaux facteurs de l’établissement du potentiel de repos.