Excitabilité neuronale

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1 Excitabilité neuronale ESIL 2009

2 Sommaire 1. Electrocardiographie 2. Electroencéphalographie 3. Caractéristiques du tissu nerveux 4. Les synapses chimiques 5. L excitabilité 6. La transmission synaptique 7. Les neurotransmetteurs 8. Les récepteurs et leurs effets 9. Transduction du signal

3 Electrocardiogramme (ECG) L ECG est la représentation du potentiel électrique qui commande l'activité musculaire du cœur. Les PA des cardiomyocytes provoquent des déplacements de charges (ou courants) dans les liquides de l organisme. Ces courants représentent la somme des PA qui surviennent en même temps dans plusieurs cellules. On peut détecter ces courants sur la surface de la peau à l aide d électrodes d enregistrement.

4 Système de conduction du coeur L activité électrique (PA) déclenchée dans le noeud sino-auriculaire. Le noeud auriculo-ventriculaire assure le lien entre la dépolarisation des oreillettes et des ventricules. l onde d excitation pénètre dans la paroi entre les deux ventricules par des fibres du faisceau de His. Ces fibres établissent des contacts avec les fibres de Purkinje qui propagent l onde d excitation dans les ventricules. La dépolarisation et la contraction apparaissent un peu plus tôt à la pointe des ventricules et montent vers le haut.

5 Système de conduction du coeur

6 Electrocardiogramme (ECG) L ECG est l enregistrement des différences de potentiel (courants) entre différents points du milieu extra-cellulaire en fonction du temps. Ces ddp ont pour origine les fronts d activation et de repolarisation cardiaque.

7 Electrocardiogramme (ECG) a) ECG : Onde P : courant de dépolarisation des oreillettes Complexe QRS : dépolarisation des ventricules Onde T : repolarisation des ventricules b) PA d un cardiomoycyte ventriculaire

8 Théorie du dipôle : le triangle d Einthoven l activité électrique du coeur est à chaque instant équivalente à celle d un dipôle unique dont la direction, l orientation et le moment varient au cours du cycle mais dont l origine reste fixe.

9 Dipôle et sa représentation vectorielle Dipôle = ensemble de charges électriques égales et de signe contraire (+q et q) séparées par une distance d. Un dipôle peut être représenté par un vecteur V caractérisé par : - son origine : point O situé au centre de +q et q (potentiel nul) - sa direction : droite joignant +q et q - son orientation : de q vers +q - son amplitude : proportionnelle au moment du dipôle

10 Vecteurs instantanés d activation et de repolarisation Le long des fronts d activation et de repolarisation : dipôles élémentaires Chaque dipôle élémentaire peut être représenté par un vecteur élémentaire

11 Vecteurs instantanés d activation et de repolarisation La somme de tous les vecteurs élémentaires est le vecteur instantané de dépolarisation ou de repolarisation

12 Vecteur cardiaque instantané d activation Le vecteur cardiaque instantané d activation est la somme des vecteurs instantanés de tous les fronts d activation au cours d une phase donnée du cycle cardiaque.

13 Vecteur cardiaque instantané de repolarisation L orientation du vecteur instantané de repolarisation est proche de celle du vecteur d activation car les zones activées les dernières (sous-épicarde) sont les premières à se repolariser : le complexe QRS et l onde T ont la même orientation

14 Recueil à distance des ddp à la membrane cellulaire Un dipôle crée un champ électrique décelable en tout point du volume conducteur qui l entoure On retrouve à distance du dipôle des potentiels dérivés des potentiels existant aux deux pôles du dipôle cardiaque

15 Les dérivations Une dérivation est une ligne passant par deux points du corps où sont placées les électrodes d enregistrement. Un ensemble de deux dérivations au moins détermine un plan Le point de dérivation relié à la borne positive de l appareil de mesure est marqué (+). L orientation de la dérivation est du (-) vers le (+)

16 Points de dérivations Hypothèses d Einthoven n 1 : les membres sont de simples conducteurs linéaires. Les points R, L et F constituent les sommets d un triangle équilatéral. L origine du dipôle cardiaque est au centre du triangle (O) n 2 : le corps constitue un milieu de résistivité homogène

17 Dérivations périphériques dans le plan frontal Dérivations périphériques bipolaires standards : DI, DII, DIII 3 Dérivations d Einthoven : DI est positive dans le sens R vers L, DII est positive dans le sens R vers F, DIII est positive dans le sens L vers F. DI DIII DII

18 Borne centrale de Wilson

19 Dérivations périphériques dans le plan frontal Dérivations périphériques unipolaires de Wilson : VR, VL, VF VF = + 90 VR = VL = VL VF +

20 Dérivations périphériques dans le plan frontal Dérivations unipolaires augmentées : avr, avl, avf Décrites par Goldberger. En déconnectant les points R, L et F de BW pour respectivement VR, VL et VF, on obtient avr, avl et avf avr = 3/2 VR

21 Dérivations périphériques : synthèse

22 ECG normal

23 Onde P Traduit la dépolarisation auriculaire qui nait dans le noeud sinusal et s étend en tache d huile vers les 2 oreillettes La repolarisation auriculaire (Ta) n est pas visible car masquée par QRS Onde P d origine sinusale : Axe moyen (dans le plan frontal) : +50 à 60 Durée 80 à 100ms Amplitude en DII : < 2.5mm (faible amplitude car faible masse myocardique)

24 Temps de conduction auriculo-ventriculaire : intervalle PR Du début de l onde P au début du complexe QRS Contient l onde P et le segment isoélectrique PR Le segment PR est isoélectrique : les oreillettes étant complètement dépolarisées, le front d activation est limité au tissu de conduction dont la masse cellulaire est faible. Durée : 120 à 200ms

25 Complexe QRS Dépolarisation du myocarde ventriculaire La dépolarisation ventriculaire se fait du sousendocarde vers le sous-épicarde Dénomination des ondes : Q = première déflexion négative du complexe R = première déflexion positive S = déflexion négative suivant R

26 Complexe QRS Axe moyen : 0 à +90 (moyenne +60 ) Durée de QRS : 60 à 100 ms Durée augmentée si trouble de conduction intraventriculaire Amplitude (de la ligne isoélectrique au sommet) : 5 à 20 mm dans les dérivations standard

27 Segment ST et onde T Traduisent la repolarisation ventriculaire Segment ST isoélectrique (cardiomyocytes ventriculaires tous en phase, pas de front de repolarisation) Onde T : conséquence du front de repolarisation ventriculaire du sous-épicarde vers le sous-endocarde Intervallle QT : du début de la dépolarisation à la fin de la repolarisation ventriculaire

28 Onde U Onde inconstante large (200 ms), de faible amplitude (<0.5mm), apparaissant 20 à 40 ms après la fin de T Electrogénèse discutée

29 Axe électrique moyen L axe électrique moyen est la somme des vecteurs instantanés au cours d une phase donnée du cycle cardiaque Il indique l orientation moyenne du front de dépolarisation ou de repolarisation pendant cette phase 3 axes électriques moyen : Axe électrique moyen de la dépolarisation auriculaire Axe électrique moyen de la dépolarisation ventriculaire Axe électrique moyen de la repolarisation ventriculaire

30 Détermination de l'axe électrique moyen de QRS Les valeurs obtenues pour chaque dérivation sont reportées sur triangle d Einthoven. Le croisement des perpendiculaires de ces vecteurs forment l axe électrique moyen ÂQRS

31 Analyse systématique de l ECG Rythme (sinusal ou non?) : relation P-QRS Fréquence (RR ou PP) Conduction auriculo-ventriculaire (PR) Conduction intraventriculaire (QRS) Repolarisation (QT)

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33 a) ECG normal c) Blocage auriculo-ventriculaire partiel. Nb : 1 fois sur 2 le complexe QRS et l onde T ne suivent pas l onde P. c) Blocage complet. Pas de synchronisme entre les activités électriques auriculaire et ventriculaire. Les ventricules suivent un centre d automatisme situé dans le faisceau de His.

34 2. Electroencéphalographie

35 Enregistrement de l activité électrique du système nerveux Electro-encéphalographie (EEG) : enregistrement de la somme de l activité électrique de large populations de neurones actifs de façon synchrone.

36 L EEG utilise des électrodes placées en surface pour enregistrer de faibles champs électriques, produits principalement par les potentiels synaptiques.

37 L amplitude du signal EEG est en rapport direct avec la synchronisation de l activité synaptique La forme du tracé EEG dépend de l état d activation des neurones enregistrés. Ce niveau d activation va se traduire par des changements de fréquence et d amplitude des ondes enregistrées.

38 Tracés EEG au cours des différents états de vigilance L amplitude du tracé et sa fréquence varient en fonction du niveau de vigilance. Plus le niveau de vigilance diminue, plus l amplitude augmente et la fréquence diminue.

39 Les potentiels évoqués (PE) Un PE désigne le signal produit par le système nerveux en réponse à une stimulation externe (son, lumière) ou interne (prise de décision, préparation motrice). Ex d application : étude des comportements à risques (anhédonie primaire et secondaire).

40 1. Caractéristiques du tissu nerveux

41 Structure du tissu nerveux Il existe deux grandes catégories de cellules du SN : Les neurones ou cellules nerveuses; Les cellules de soutien, représentées par les cellules de la névroglie.

42 La névroglie (cellules gliales)

43 Soutien Régulation de la composition du milieu cérébral Phagocytose des cellules mortes et des corps étrangers Gaine de myéline (oligodendrocytes et cellules de Schwann) Contrairement aux neurones, ces cellules peuvent se reproduire activement.

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45 Les Astrocytes Cellules gliales de forme étoilée (SNC) Longtemps considérées comme de simple cellules de soutient inertes Au cours des dernières années de nombreuses fonctions ont été reconnues aux astrocytes : Constitution de l architecture neuronale entre autre, libération de gliotransmetteurs. Astrocyte Neurone

46 Fonctions : Les Astrocytes Propagation du signal dispersion des NT et recapture des NT Interaction avec plusieurs neurones et des milliers de synapses intégration info Sécrétion de glutamate / neurones Fonction de pompage des astrocytes Ce sont des modulateurs de l excitabilité neuronales et de la transmission synaptique