Plusieurs types de canaux ioniques répondent à des signaux chimiques (ligands) plutôt qu’à des modifications du potentiel membranaire (figure 4.4E-G). Le plus important de ces canaux ioniques à ligand dans le système nerveux est la classe activée par la liaison des neurotransmetteurs (figure 4.4E). Ces canaux sont essentiels à la transmission synaptique et à d’autres formes de phénomènes de signalisation cellule-cellule abordés dans les chapitres 5-8. Alors que les canaux ioniques voltage-dépendants à la base du potentiel d’action ne permettent généralement qu’un seul type d’ion de passer, les canaux activés par des ligands extracellulaires sont généralement moins sélectifs, permettant à deux types d’ions ou plus de passer à travers le pore du canal.
D’autres canaux ligand-dépendants sont sensibles aux signaux chimiques provenant du cytoplasme des neurones (voir chapitre 8). Ces canaux possèdent des domaines de liaison au ligand sur leurs surfaces intracellulaires qui interagissent avec des seconds messagers tels que le Ca2+ (figure 4.4F) et les nucléotides cycliques AMPc et GMPc (figure 4.4G). Ces canaux peuvent être sélectifs pour des ions spécifiques tels que K+ ou Cl-, ou peuvent être perméables à tous les cations physiologiques. La principale fonction de ces canaux est de convertir les signaux chimiques intracellulaires en informations électriques. Ce processus est particulièrement important dans la transduction sensorielle, où les canaux déclenchés par les nucléotides cycliques convertissent les odeurs et la lumière en signaux électriques. Certains canaux ioniques activés par voie intracellulaire se trouvent dans la membrane de la surface cellulaire, mais d’autres se trouvent dans des membranes intracellulaires telles que le réticulum endoplasmique. Ces derniers canaux sont sélectivement perméables au Ca2+ et régulent la libération du Ca2+ de la lumière du réticulum endoplasmique vers le cytoplasme. Le Ca2+ ainsi libéré peut alors déclencher un spectre de réponses cellulaires.