Neurophysiologie cellulaire. Les cellules du SN. Origine du potentiel de. repos. Le potentiel de repos. Potentiel de repos 26/01/2016

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1 Neurophysiologie cellulaire Les cellules du SN Neurones Cellules gliales Le potentiel de repos Enregistrement, à l'aide d'un galvanomètre, de la différence de potentiel régnant de part et d'autre de la membrane Potentiel de repos des cellules excitables : De l'ordre de -65 à -90 mv Origine du potentiel de repos a- Milieux, de concentration différente, séparés par une membrane imperméable aux ions.. b- Membrane rendue perméable au K+ par l'insertion de canaux ouverts en permanence, dits canaux de fuite, spécifiques pour le K+ c- On observe un transfert du K+ dans le sens du gradient de concentration (gradient chimique). Le passage d'ions crée un gradient électrique qui s'oppose au transfert ionique. Potentiel de repos Potentiel de repos Lorsque le gradient chimique (force de sortie devient équivalent au gradient électrique (force de rentrée) les transferts ioniques ne se font plus (équilibre électrochimique) Il existe alors une ddp de part et d'autre de la membrane dit potentiel d'équilibre électro-chimique. Equation de Nernst : RT/ZF. log Ci/Ce Equation de Goldman pour plusieurs ions. E K+ = - 94 mv E Na+ = + 60 mv E Ca2+ = +130 mv 1

2 Potentiel de repos Potentiel d'action Tout ce passe comme si la cellule n'était à peu de chose près perméable qu'au K+ Le maintien de concentrations différentielles en Na+ et K+ étant assuré grâce à l'activité d'une pompe, la Na+/K+ ATPase. Cellule nerveuse : La stimulation de la cellule modifie son potentiel de membrane. Lorsque celui-ci dépasse une certaine valeur, dite potentiel seuil on observe un potentiel d'action fait d'une dépolarisation rapide suivie d'une repolarisation. Genèse du potentiel d'action Liée à l'ouverture de canaux voltage dépendants (VOC) Canaux sodiques lors de la dépolarisation. Canaux potassiques lors de la repolarisation Lieu de la genèse du potentiel d action Etude des canaux ioniques Techniques du patch-clamp et du voltage imposé Cinétique d'ouverture des canaux sodiques Trois configurations : Fermée ouvrable Ouverte. Fermée non ouvrable 2

3 Succession des phénomènes au cours du PA Codage amplitude- fréquence Canaux potassiques ouverts : potentiel de repos. Ouverture des canaux sodiques : dépolarisaton. Fermeture des canaux sodiques + canaux potassiques ouverts : repolarsation. Canaux potassiques ouverts : potentiel de repos La stimulation soutenue d'une cellule se traduit par une succession de potentiel d'action. Codage amplitude- fréquence Propagation du potentiel d action : Mécanisme du codage en fréquence : Cône axonal, présence de plusieurs variétés de canaux potassiques voltage dépendants, précoces et retardés dont les sensibilités et les cinétique de fermetures varient en fonction de l amplitude du courant excitateur. Propriétés de câble des fibres dendritiques Propagation du potentiel d action au niveau axonal: Fibres non myélinisées Propagation du potentiel d action au niveau axonal: Fibres myélinisées 3

4 26/01/2016 Transmission synaptique La synapse Arrivée du potentiel d action au niveau de l extrémité pré synaptique Migration des vésicules jusqu à la membrane présynaptique Libération du médiateur dans l espace synaptique Diffusion jusqu à la membrane post synaptique Fixation du médiateur sur un récepteur-canal spécifique : canal récepteur dépendant (ROC) Formation d un post potentiel synaptique. Jonction entre deux cellules nerveuses Quasiment toutes les synapses ont une transduction chimique des signaux électriques Cette transduction passe par la libération de médiateurs chimiques par l extrémité présynaptique Ces médiateurs chimiques agissent sur des récepteurs situés à l extrêmité postsynaptique Lafixation du médiateur sur le récepteur induit une réponse de la cellule post synaptique La synapse Transmission synaptique Synapses axono-dendritiques Axones dendrites Les plus fréquentes Epines dendritiques Axono-somatiques Axono axonales :rares Synapses neuroeffecrices Système nerveux végétatif neuromusculaires Les neuromédiateurs Spécifiques de la synapse Grand nombre Catecholamines :noradrénaline, dopamine, adrénaline Acétylcholine Purinergiques : ATP, adénosine Sérotonine Aminoacides : glutamate, glycine Peptides : enképhalines, endorphines Lipides : endocanabinoïdes Gaz : NO Les récepteurs Deux types Ionotropes : Canaux ioniques : récepteurs dépendants = récepteurs-canaux Métabotropes Tous aboutissent à une modification du potentiel de membrane post-synaptique Dépolarisation : synapses activatrices Hyperpolarisation : synapses inhibitrices 4

5 Récepteurs métabotropes Récepteurs métabotropes En règle génèrent une dépolarisation, ou une hyperpolarisation lente mais soutenue Couplés à une proteine G transmembranaire Aboutissent à une cascade d activations enzymatiques responsables de l effet observé Amplification du signal Protéine G et adénylcyclase Métabolisme des neuromédiateurs Libération des neuromédiateurs EXOCYTOSE Exocytose Fait intervenir : Des protéines fixées sur la paroi des vésicules : V SNARE Des protéines fixées sur la paroi de l éxtrêmité post synaptiques : T-SNARE L ouverture de canaux calciques post synaptiques provoquée par l arrivée du potentiel d action 5

6 EXOCYTOSE (2) Inactivation des neuromédiateurs Voie chimique : fait intervenir des systèmes enzymatiques spécifiques : cholinestérase pour l acétylcholine, IMAO et COMT pour les catécholamines Voie biologique : recapture Potentiels post synaptiques Post potentiels excitateurs :PPSE Potentiels post synaptiques excitateurs Dépolarisarion Par ouverture de canaux sodiques, calciques, Par fermeture de canaux potassiques Potentiels post synaptiques inhibiteurs Par ouverture de canaux chlore Par ouverture de canaux potassiques Sommation des PPSE : Rôle de la sommation 6

7 Post potentiels inhibiteurs : PPSI Inhibition de la transmission dendritique Intégration des post potentiels Par sommation algébrique des PPSE et des PPSI De cette sommation résulte la transmission ou non des potentiels d action Si la résultante est une dépolarisation on aura une transmission Si la résultante est nulle ou une hyperpolarisation, on aura une inhibition de la transmission Cerveau hormonal pour le distinguer du cerveau câblé Rôle des neurohormones du système hypothalamohypophysaire Rôle de sytèmes neuronaux qui agissent par l intermédiaires de neuromodulateurs qu ils déversent dans l espace extracellulaire et non dans la fente synaptique Amas neuronaux de quelques milliers de cellules qui projettent leurs axones dans des régions très étendues de l encéphale Un seul de ces neurones peut en influencer autres Sytème noradrénergique Locus coeruleus Système sérotoninergique 7

8 Système cholinergique Sytème dopaminergique Potentiel d'action des cellules myocardiques V Canaux ioniques en jeu dans le potentiel d'action Perméabilité relative 10 Na+ K+ 1 Ca2+ t Temps (s) 8

9 Potentiel d action des cellules automatiques Périodes réfractaires des cellules à dépolarisation rapide 0 V mv -50 Ca2+ K+ K+ Na+ Ca PRA -100 Temps (s) - 90 PRE t Périodes réfractaires des cellules à dépolarisation lente Tissu nodal V Temps Innervation végétative du cœur 9