Quelques définitions :

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1 Electrophysiologie Potentiels d action et potentiel gradues Introduction : Au niveau de beaucoup de cellule de notre organisme il est possible de mettre en évidence une activité électrique : le potentiel de repos. Certaines cellules comme les neurones et les cellules musculaires sont des cellules excitables, elles vont présenter une membrane excitables, et suivant les conditions, elles pourront ces cellules générer un ou plusieurs types de signaux électriques qui sont des changements transitoires du potentiels de membranes à partir du potentiels de membranes de repos. Neurones et cellules musculaires sont les principales cellules excitables de notre organisme mais il en existe d autre mais les mécanismes sont moins bien connu (prostate par exemple). Il existe 2 grands types de signaux, les potentiels graduées ou potentiels électrotoniques qui vont permettre de transmettre une information sur de courtes distances et les potentiels d actions qui permettent de transmettre une information sur de longues distances. Nous verrons que certaines cellules sont douée d automatismes et pourront générer spontanément et rythmiquement une activité électrique (muscle lisse, coeur, SNC), ces cellules n auront pas un potentiels de membrane de repos stable. Les potentiels d actions quand on les compares une certaines hétérogénéités. Ils vont varier dans leur forme, leur taille et leur durée. Des variations suivant le type cellules voir le sous type. Cette variabilité tient dans la présence dans ces cellules de différents canaux ioniques. (hétérogénéité des canaux). PS : Le muscle striée squelettique présente une différence de durée, il est plus long, et l autre différence c est le potentiels de membrane de repos de ce types cellulaire (-90mV pour la cellules cardiaque) - (-65, -70mV pour le neurone). Quelques définitions : Dépolarisation : Lorsque le potentiels de membrane de la cellules deviendra moins négatif, il peut même y avoir une inversion de potentiel. (positif). Hyperpolarisation : Dans certains fois dans certain cas de potentiels graduées, électrotonique, le potentiels de membranes deviendra plus négatif Repolarisation : Retour du potentiel de membrane vers sa valeur de repos. Les signaux électriques générés au niveau du neurone Ces potentiels vont remplir une fonction de signalisation. Le neurone va se servir de ses variations de son potentiels de membrane pour recevoir, intégrer, traiter et envoyer des informations. 2 types de signaux électriques sont générer au niveau du neurone : les potentiels gradués et les potentiels d action. Le potentiels de membrane de repos des neurones est très variables suivant le type de neurone de (-40 à -90mV), toutefois dans beaucoup de neurone (valeur référante) cette valeur est -65mV ou -70mV.

2 Les potentiels électrotoniques (ou gradués) Caractéristiques : On voit que le potentiel de membrane de repos et de -70mV. Les potentiels électrotoniques sont des variations locales du potentiels de membrane confiné a des zones relativement petite de la membrane plasmique. On le voit ici, dans la partie du bas, en réponse à un stimulus on a un potentiels gradués qui est générer est il est mesurer à un millimètre du site de génération, et on remarque qu il s est fortement atténué (décrémentiel), ce sont des potentiels qui vont transmettre l information sur quelques millimètre. Ces potentiels peuvent se manifester sous forme de dépolarisation ou d hyperpolarisation. Au niveau du site d apparition du stimulus, physiologique ou expérimental, des flux ioniques sont observées au travers de la membrane (canaux ioniques). Les ions impliquées sont Le sodium (lorsqu il y a entrée de sodium il y a dépolarisation) Le potassium (sortie sodium donc de charge positive donc hyperpolarisation) Le chlorure (entrée d ion chlorure donc entrée de charges négatives donc hyperpolarisation). Les flux sont des flux transmembranaire. L'intensité du potentiel est variable donc graduel et est liée à l intensité du stimulus. (partie médiane de la planche). Lorsque l intensité du stimulus augmente, l'intensité du potentiel électrotonique va augmenter. Les potentiels électrotoniques vont porter plusieurs noms suivant leur site d apparition (mais même caractéristiques) : Au niveau de la plaque motrice on parle du potentiel de plaque motrice (Ach si fixe sur un récepteur canal ionique et il y a entrée de sodium donc dépolarisation, ce potentiel se déplace sur une courte distance jusqu au zone extrajonctionnelle, zones ou sont située les canaux ioniques voltages dépendants qui vont permettre l entée de calcium et la contraction). Des potentiels récepteur (corpuscule de paccini) : ils vont apparaitre au niveau de neurone sensoriel ayant une extrémité réceptrice Des potentiels post synaptiques (PPSE, PPSI) : générer au niveau d une synapse entre un neurone et un autre neurone, et ils sont générer du près-synaptique au post synaptique. Propagation Ici c est un potentiel électrotonique générer par stimulation électrique. Il va y avoir sur le site de stimulation des échanges ioniques de part et d autre de la membrane (génération d une dépolarisation), des charges positives rentre dans la cellules au travers de canaux ioniques (sodium). Les potentiels électrotoniques à partir du site d apparition se propagent dans toutes les directions (contrairement au PA). A partir du site d apparition, les potentiels électrotoniques vont se déplacer vers les zones voisines de la membrane qui sont encore au potentiels de membrane de repos. Les charges positives sont attirés vers des zones ou l'intérieur de la membrane est chargés négativement (potentiel de repos),

3 à l extérieur de la cellule c est l inverse, on a donc inversion de potentiel lors de la dépolarisation. Cela ressemble à un mécanisme de «chaises musicales» des charges positives vont prendre la place de charge négative et inversement. Il va y avoir une convention quand on sens du courant, déplacement de charge positive à l'intérieur de la cellule (flèches noires). On parle de courant il est évident que ces charges sont portés par des ions car ce ne sont pas forcément les ions qui vont rentrée dans les cellules qui vont se déplacer, ce sont les charges qui vont se réorganisés. Le potassium : va apporter les charges positives Le sodium : va apporter les charges positives Les ions chlorure ou bicarbonates apporte les charges négatives. Un point important : sur le site d apparition du stimulus ce sont des canaux ioniques qui vont permettre le passages de ions au travrs de la membrane et une fois que le potentiel gradués est formé ce sont des courants locaux qui se déplacent en surface interne et externe de la membrane. Perte de charges à travers la membrane plasmique Cette propagation est décrémentiel (atténuation du potentiel) cela est dut au fait que les courants locaux en se propageant vont perdre un certain nom d ions, il va y avoir perte de charge à travers la membrane (ici le cas d une dépolarisation). Les ions vont repasser au travers la membrane, ils vont se perdre et donc l intensité va décroitre. C est un mécanisme qui ressemble à un tuyau percé. Sommations : Il existe 2 types de sommations, la sommation temporel et la sommation spatial. Biens que ces potentiels électrotoniques ne puissent propager une information sur de courte distances, ils sont le seul moyen de communication utilité par certain neurones. D autre pars, ces potentiels gradués vont jouer un rôle très important dans le déclanchement des potentiels d action au niveau des neuronnes qui peuvent générer des PAs. Afin de pouvoir générer des PA, les potentiels gradués vont devoir s additionner (sommation) et c est l une de leur caractéristique particulière. La sommation temporel : il n y a q un seul site de stimulation on va donc raisonner sur une seul synapse stimulatrice. Quand la synapse va fonctionner une fois, on note l apparition d un potentiel graduée (1 dépolarisation), si elle fonction de façon répété de façon relativement rapproché on va noter avant que la re-polarisation soit totalement effectué une augmentation de l amplitude etc... Cette notion est très importante au niveau des neurones car ces sommations vont permettre l'atteinte du seuil du potentiel d action. Une dépolarisation ne permet en effet pas d atteindre le seuil. La sommation spatial : il faut imaginer 2 synapse excitatrice peu éloigné l une de l autre (car la potentiel graduée se déplace sur de courte distance) de façon a avoir une sommation, sur la mêle dendrite par exemple. Quand les synapses fonctionne de façon individuelle, on note des réponses individuelles, dont l amplitude est la durée est relativement proche. Si les synapses fonctionnent en même temps, on note une sommation de leur effet. Les potentiels gradués se sont rejoint et ont donnée une potentiel unique qui est l addition des deux.

4 Potentiel d action Moyen de communication des neurones sur une longue distance (propagation le long des axones dont la tailles est variables suivant le type de neurone). Il peuvent être enregistrer de différentes façons, La méthode intracellulaire : on utilise un oscilloscope, qui va permettre d enregistrer des variations brèves du potentiels de membranes. Dans l approche IC, on a une micro-électrode très fine implanté à l'intérieur du neurone elle est rempiis par une solution saline conductrice, et une autre électrode est placé dans la solution dans laquelle se trouve le neurone, c est l eletrode Terre. Ces 2 électrodes sont connectés à un ampli qui va permettre de visualiser le signal sur l oscilloscope. Les différentes phases du potentiels d action : La durée est de l ordre de 2ms, le potentiel de membrane va passer de sa valeur de repos (-70mV) jusqu à +30mV,

5 avant de revenir à sa valeur de repos. Les différentes phases : Une phase ascendante de dépolarisation, une phase d inversion de potentiel (overshoot), une phase descendante qui est la repolarisation, et avant que le potentiel de membrane ne reviennent à sa valeur de repos on note une hyperpolarisation (undershoot). Les bases ioniques du PA Elles ont été établit dans les années 50 par des chercheurs de Cambridge. Cette photo est une publication, ou ils ont globalisé leur travaux qui leur a permis d obtenir de prix nobel. Ils ont utilisé la méthode du potentiel imposé avec un axone géant. Ils ont stabilisé le potentiel de membrane à différentes valeur, et à ces différentes valeurs ils ont mesurée les conductances ioniques et le nombres de charges qui se déplaçaient de part et d autre de le membrane, ce qui leur à permis de mettre en évidence et de démontrer l implication dans ce PA nerveux de canaux ioniques voltages dépendants et ont même suggérer beaucoup de leur propriétés (inactivation, retard, etc...) D après leur travaux, le potentiel d action du nerf résulte d un changement transitoire, de la perméabilité de la membrane vis à vis de 2 ions principaux, le sodium et le potassium. Au cours de la phase de dépolarisation, des canaux sodique voltage dépendant vont s ouvrir (pendant 1ms). La perméabilité de la membrane vis à vis du sodium va augmenter, cette rentrée de sodium est responsable de la dépolarisation et de l inversion de polarité, et le potentiel de membrane va tendre (sans y arriver) vers la valeur de potentiel d'équilibre du sodium qui est de +67mV. L ouverture est brève, les canaux sodique qui vont s inactiver rapidement. Des canaux potassique voltage dépendant, ce sont ouvert sous l effet de la dépolarisation, mais lentement et tardivement (A peu près 1ms avant de s ouvrir), et cette association de ces 2 évènements (inactivation des canaux sodique + ouverture les canaux potassique) est responsable de la repolarisation (retour au potentiel de repos). Ces canaux potassique Vdépendant sont appelé canaux de rectification tardive. La repolarisation entraine le potentiel à tendre vers le potentiel d équilibre du potassium (-91mV). Cette post-hyperpolarisation est dut à l intervention des canaux potassique, et le retour au potentiel de repos quand les canaux potassique vont se fermer. Pendant la phase de dépolarisation c est la perméabilité au sodium qui augmente, pendant la phase de repolarisation c est la perméabilité au potassium qui augmente et celle au sodium qui diminue. La post hyperpolarisation prend fin quand les canaux potassique se ferment.

6 Le potentiel d action résulte donc changement transitoire de perméabilité de la membrane vis à a vis des ions, cette perméabilité va concerner q une nombre limité d ions. Cependant les gradient électrochimique seront réajuster grâce à la pompe sodium potassium ATPase. Les bases moléculaires du PA C est l'existence des canaux ioniques, mis en évidence par patch-clamp. La membrane axonale, renferme une concentration très importante en canaux ionique voltage dépendant. Il est possible par patch-clamp d enregistrer des courants sodiques individuelle (courant entrant et sortant). Il est possible d enregistrer des courants globaux et des courant unitaires. Les canaux ionique sodique présentent 3 états : ouvert, inactivé, fermé. Les anhéstésiques locaux qui vont bloquer les PA, ce qui permet de ne plus acheminer l information douloureuse jusqu au cerveau. Dans le génome humain il est possible de mettre en évidence un certain nombre de gène codant pour des canaux sodiques qui ont une expression différentes suivant le type de neurone et cela va rendre compte des propriétés propre à ce neurones et les différences de PA au sein de ces neurones. L épilepsie généralisée avec crise fébrile = canalopathie des canaux sodiques. Cycle de rétroaction positive et dépolarisation membranaire. Il va tout d abord y avoir une dépolarisation initiale (pré-potentiel)par une stimulation expérimentale. Cette dépolarisation initiale va diminuer le potentiel de membrane, quand ce potentiel va diminuer, des canaux ioniques s ouvrent ici les sodiques, dont augmentation de la perméabilité au sodium et pénétration de sodium accrue. La concentration concentration augmente et l'a dépolarisation va s accentuer. On a donc un cycle de rétroaction positive. Phase initiale Plus la membrane va se dépolarisé, plus un nombre important de canaux sodique vont s ouvrir et donc plus le flux en sodium va être important et plus la dépolarisation va s accentuer. Ce qui est important c est le pont dé départ de cette boucle de rétroaction positive. Le seuil En effet toutes les dépolarisations initiales ne seront pas capables d entrainer un PA. De façon à ce qu un PA si générer il faudra que la membrane soit suffisamment dépolarisé initialement (il faudra qu un nombre suffisent de canaux sodique soit ouvert). Le flux à l état initiale (au repos) de potassium est plus important que le flux sodium par les canaux de fuite sont ouvert. Pour qu il y es dépolarisation il faudra que le flux entrant de sodium soit supérieur au flux passif de potassium. Et cela correspond au seuil. Dans un neurone quand le potentiel de repos est à -60mv, le seuil est à -55mv à peu près. Il va donc falloir que la dépolarisation initial soit de 15mV. Toute va donc dépendre de l'intensité du stimulus. On parle de stimuli sur-luminaire ou potentiel subluminaire lorsqu on est en dessous du seuil efficient au PA.

7 Et on parle de potentiel supra-luminaire et luminal lorsqu on dépasse de seuil efficient à la dépolarition. Au delà si on augmente l intesité de stimulation, l intesité du PA, ne change pas. Les potentiels d actions obéissent donc à la loi du tout ou rien. L'intensité du potentiel d action ne s'amenuise pas avec sa propagation. L'intensité (et la durée) du stimulus est codée par la fréquence en PA (en Hertz) Le codage de l information se fait par la fréquence du potentiel d action Quand l'intensité augmente on note une augmentation de la fréquence en potentiel d action. Pour certain neurone cela permet aussi de jauger la durée du stimulus. Il y aura une fréquence maximale qui va varier suivant le type de neurone, ça peut aller de plusieurs centaine à une millier de Htz. Le codage maximal en fréquence de ces potentiels est du à l'existence au sein du système d une période réfractaire. Les périodes réfractaires : (Absolue, relative). On remarque la valeur seuil (-55mv). La période réfractaire absolue : elle s étend durant la période de la pointe du pa. Au cours du potentiel d action, un deuxième stimulus ne pourra pas produire un deuxième potentiel d action, car les canaux sodiques voltages dépendants, vont rapidement s inactiver et rester quelques temps sous cette forme. Et pour qu un canal sodique puisse se réouvrir il va devoir passer du stade désactivé au stade fermé. Pendant cette période, on est donc en période réfractaire absolue car les canaux sodique sont inactivé. Cela correspond à 1ms. Il y a ensuite un intervalle de temps au cours duquel un 2ème PA pourra être générer, uniquement si l'intensité du stimulus est très largement supérieur à celle qui permet normalement d atteindre le seuil. Et cette période est la période réfractaire relative, car la la génération d un PA est sujet à condition. Nous sommes dans la période d hyperpolarisation (undershoot) durée pendant laquelle, les canaux potassique voltage dépendant sont pleinement, ouvert, donc le potassium sort de la cellule. Les canaux sodique à ce stade là sont donc fermé. Pour qu il y est une repolarisation il faudra que le flux de sodium entrant soit supérieur à ce flux sortant, donc il va falloir que le stimulus ai une intensité très importante de façon a ce qu un nombre très important de canaux sodique s ouvrent. La génération d un PA étant dépendant du potentiel de membrane, vu qu au moment de la repolarisation on est plus éloignée du potentiel de repos, il va donc falloir une dépolarition plus importante que de nature. Ces périodes réfractaires permettent d expliquer pourquoi un neurone ne pourra pas dépasser en terme de génération de PA une fréquence maximale. Ces périodes réfractaires limitent la fréquence des PA.

8 L'éclectisme électrique des neurones On voit 3 types de neurones, qui sont stimulé et les fréquences sont mesurée au niveau des axones. On a un exemple d un neurone qui va générer en réponse à un stimulus, et tant que le stimulus est appliqué on va avoir une fréquence de PA régulière. Ici on voit une réponse initiale, qui va être élevée et va diminuer progressivement, ce sont des neurones qui vont s'adapter (neurone sensoriel). D autre vont générer des PA quand le stimulus est retiré. Ici d autre neurones vont générer des bouffés de PA, ce ce qu on appelle des «burst. «Propagation» des PA Les axones ressemblent à des fil téléphonique, ce n est pas le potentiel d action lui même qui va cheminer le long de la membrane axonal. Le courant local engendré par un PA, car quand on a un PA qui se déroule à un endroit donnée on a un échange d ion qui va entrainer de courant locaux sous membranaire et surmembranaire qui ressemble au potentiel graduée. Ces courant locaux engendrée par les PA, seront assez puissant pour servir eux même de stimulus dépolarisant les zones membranaires voisines ou se trouve des canaux ioniques voltages dépendant. Ces courant locaux sont suffisamment puissant pour qu il y est dépolarisation à chaque fois. Donc finalement les PA, ne se propagent pas, mais vont se régénérer de proche en proche. A la différence des Potentiels graduées, les PA ne se déplacent que dans une seul direction, et comme nous somme au niveau des neurones la propagation a lieu du corps cellulaire vers l extrémité axonale, c est une propagation orthodromique. (différente en antidromique). Expérimentalement on peut provoquer une propagation rétrograde des PA (antidromique), si on stimule une extrémité axonale. Les PA ne peuvent se déplacer que dans un seul sens car en amont de la propagation, la membrane plasmique est en période réfractaire absolue (les canaux sont inactivés). Les PA ne pourront se déplacer que dans le sens ou les canaux sodique voltages dépendants sont fermées.

9 La vitesse de propagation des PA dépend de 2 paramètres principaux : le diamètre et la présence ou non de myéline. On note 2 types de classifications : Une classification qui s applique à l ensemble du corps Une classification uniquement pour le système musculaire (chiffre romain) On note cependant une concordance. Cette classification est faite suivant le diamètre et la présence ou non de myéline. Les axones qui ont le plus fort diamètre génèrent le moins de réistances au courant locaux générés. Les fibres C n ont pas de myéline et leur vitesse est très lente. La myéline est un isolant électrique, elle va rendre difficile la circulation de courant entre l interieur et l extérieure de l axone. Axone non myélinisé A son niveau la quantité en voltage dépendant est très faible, ce qui signifie que le seuil est très élevée. Les PA ne peuvent donc être régénérer qu au niveau des noeuds de Ranvier ou la concentration en canaux ionique est très importante, donc le seuil est très bas à ce niveau là. C est pour cela que quand un axone est myelinisée, les PA se régénèrent au niveau des noeuds de Ranvier, on a donc une conduction de type saltatoire. Un axone non myélinisée, les canaux sont répartir de façon homogène à la surface de la membrane, il va donc y avoir une régénération des PA de proche en proche. Les fibres C (et Aδ) concerne la sensation douloureuse. Il faut imaginer comme modèle expérimentale un individus qui subit une piqure au niveau de l extrémité distale du bras qui va entrainer une sensation douloureuse. Le sujet reçoit une douleur fugasse puis une information doulourese plus diffuse. 2 fibres sont capables de transmettre la douleurs : Les C : non myélinisée Les Aδ : qui ont de la myéline. Au niveau du bras lorsqu on comprime les fibres Aδ et que l individus est questionné, il ne ressent plus qu une sensation douloureuse diffuse. Lorsqu on injecte un anhéstésique local, il ne ressentira plus que la douleur précoce. (anhéstésique locaux bloque les fibres C). Les fibres nerveuses en fonction de leur diamètre et la présence ou non de myéline vont conduire à l information à des vitesses différentes.

10 Déclenchement des PA Au niveau d un neurone sensitif, qui ont des fonction de récepteur, la dépolarisation jusqu au seuil sera atteinte par la génération d un potentiel récepteur. (Exemple de corpuscule de Pacini) Au niveau de neurone comme les neurone moteur, le potentiel d action pourra être généré par l intégration de plusieurs PPSE D autre neurones n ont pas de pontetiel de membrane de repos stable et pourront généré de façon rythmique et spontanée des potentiel d'action (cortex, thalamus, tronc cérébrale). Il est possible de généré des PA en injectant des courants dans des neurones. Exemple du corpuscule de Pacini C est une neurone qui va présenter une extrémité réceptrice qui est localisé dans les parties basses du derme. Son corps cellulaire se trouve dans le ganglion spinale et son extrémité centrale fait synapse dans la substance grise de la moelle épinière. Le corpuscule de pacini est un mécanorécepteur. Il est possible expérimentalement de l activer. (appareil stimulant l extrémité) Son potentiel de repos est voisin de -65mV. Quand une certaine intensité est appliqué on observe une dépolarisation, mais pas de potentiel d action car le seuil n est pas atteint. Les potentiels d actions sont mesurée au niveau de l axone. suffisante et il y aura formation d un PA. Si on augmente l'intensité de stimulation, le seuil sera atteint, la dépolarisation serra L extrémité de l axone est dénudé (pas de myéline), mais par contre elle est entouré par une capsule fibreuse composé de nombreux couche de tissus conjonctif (encapsulé). Au niveau de la membrane sont localisé des canaux ioniques mécanos sensibles qui vont s ouvrir suivant la tension qui est développé dans la zone (pression) et ce sont des canaux qui laisse passer du sodium. Quand un stimulus est appliqué la capsule est déformé et il va y avoir un nombre plus ou moins important de canaux qui vont s ouvrir, du sodium pénètre alors dans l axone ce qui entraine une dépolarisation entrainant l'apparition d un potentiel électrotonique que l on appelle potentiel récepteur. Le potentiel électrotonique se déplace dans tous les sens de façon local et se déplace préférentiellement vers le premier noeud de ranvier, au niveau du premier noeuds de ranvier on a les canaux ionique voltage dépendant qui sont très concentré ce sont eux qui vont provoquer le potentiel d action. Pour qu il y est une PA qui apparaisse il va falloir que l'intensité du potentiel de répéteur soit suffisante lorsqu il arrive au niveau du premier noeud de ranvier. (tout dépend du stimulus)

11 Un potentiel récepteur qui est capable d entrainer une PA est appelé potentiel générateur. Intégration de l information par les neurones Intégration au niveau neuronal ce que l on appel les input synaptique afin de générer un potentiel d action. Les différentes types de synapses : Axo-dendritique Axo-somatique Axo-axonale (modulation présynaptique) Les synapses excitatrices Sur un plan fonctionnelle, 2 types de synapses peuvent être observer qui pourront pour un type augmenter pour l autre diminuer l activité du neurone post-synaptique. Et cela en y produisant un bref potentiel électrotonique. LEs synapses excitatrices, ce sont elles qui vont augmenter l activité du neurone post-synaptique en générant un potentiel électrotonique (dépolarisation) qui va rapprocher le potentiel de membrane du seuil de potentiel de dépolarisation. Excitateur) : c est un potentiel gradué. C est ce qu on appelle un PPSE (potentiel post synaptique Sur le site de la synapse le neurotransmetteur se fixe sur des récepteurs qui sont des récepteurs canaux-ioniques, avec des pores perméables (généralement le sodium) qui vont s ouvrir.

12 Quelques exemples : Les récepteurs nicotinique de l ACH au niveau de la jonction neuromusculaire / Les récepteurs ionotropiques du glutamate Les synapses inhibitrices Ce sont des synapses qui vont diminuer l activité du neurone post-synaptique avec génération d un potentiel électrotonique qui va éloigner le potentiel de membrane du seuil de déclenchement du potentiel d action et ce potentiel électrotonique s appelle PPSI (Potentiel Postsynaptique inhibiteur). Ce type de synapses en éloignant de potentiel de membrane de la valeur seuil diminue la probabilité d obtenir un potentiel d action. Il existe plusieurs possibilité en terme d ion pour avoir une hyperpolarisation. Récepteur canaux ionique chlorure, sortie de potassium (charge +) Quelques exemples : Les récepteur ionotropique de la glycine / Le GABA (principe neurotransmetteur inhibiteur qui est canal ionique pour l un de ses types qui laisse passer des ions chlorure). Comme pour les synapses excitatrice beaucoup de synapses inhibitrice sont retrouvé au niveau des dendrites, toutefois un certain nombre de synapses inhibitrice sont retrouvé au niveau du corps cellulaire à proximité du cone d implantation de l axone. Le centre d intégration du neurone c est le cône d implantation, c est une zone stratégique pour diminuer la probabilité d apparition du PA en envoyant des entrées inhibitrice à cette endroit. Génération du PA au niveau du cône axonique 2 cas de figures : 1er cas : il va y avoir génération de PA au niveau du cône axonique. Ici une synapse excitatrice au niveau d une dendrite avec présence d un canal ionotropique. (fixation du ligand sur le canal lui même avec rentrée de sodium) et on a génération d un PPSE. Des courant locaux vont se propager vers toutes les directions et nottament vers la zone d'implantation de l axone, et ce PPSE se transmet en perdant de son intensité. Pourquoi n y a t il pas apparition de PA au niveau des dendrites et au niveau des corps cellulaires? Tout est question de seuil, le seuil est analogue à la concentration ionique en canaux voltage dépendant. Au niveau du cône d implantation et au niveau des noeuds de ranvier le seuil est le plus bas, il y a donc facilité de genèse d un PA (c est là ou les canaux sont les plus concentrés) ici -55mV. Par contre au niveau du corps cellulaire et des dendrites, la concentration en canaux est très faibles, la valeur du seuil est donc plus hautes environ -35mV, le seuil ne pourra donc pas être atteint. Dans le cas de figure présenté, les courants qui sont généré par l entrée synaptique donc la dépolarisation correspondant au PPSE se déplace dans tous les sens avec des fuites au travers de la membrane et si l'intensité du PPSE est suffisante pour atteindre le seuil quand le PPSE atteint le cône il y a génération du PA.

13 Les synapses inhibitrice court- circuitent les lignes de courant. Quand le neurone reçoit une entrée synaptique inhibitrice, en même temps qu il reçoit une entrée excitatrice. Soit un PPSE et un PPSI. Il va y avoir de la zone membranaire qui est inhiber, une diminution de la résistance à ce niveau, de ce fait, les courants locaux qui sont généré au niveau de la synapse excitatrice vont se diriger majoritairement (flèche pleine) vers la zone membranaire qui offre une résistance électrique faible, les charges de ces courants locaux sont attiré vers cette zone là. C est ce qu on appelle un court circuit ou shunt, et dans ce cas de figure l intensité du PPSE qui atteint le cône axonique n est plus suffisant pour entrainer l apparition d un PA. Donc les synapse inhibitrice court-circuitent les ligne de courant généré au niveau des synapses excitatrices. L effet global c est que la probabilité d apparition d un PA a fortement diminué. Intégration A un moment donnée au niveau d un neurone, dans la plupart des neurones, la génération d un seul PPSE, ne suffit pas pour entrainer un PA. Ainsi seul les effets combinées de nombreuses synapses, permettrons de déclencher un PA. Comme c est illustré ici, un neurone est le siège de millier de synapses, dont des centaines sont probablement active en même temps ou du moins durant un laps de temps très rapproché et donc les effets de ces synapses pourront se coupler suivant un phénomène de sommation. Sommations Ce type d'enregistrement peut être obtenue par un modèle expérimental montrée, ici avec une micro-électrode d enregistrement au niveau de l axone, et des synapses excitatrices au niveau des dendrites relativement rapproché l une de l autre. On note les effets de stimulations ou de fonctionnement de la même synapses. A est stimulé une fois, pus une seconde fois avant qu il ai le temps de se repolarisé, c est

14 la sommation temporel. La sommation spatial c est lorsque les neurones A et B sont stimulés en même temps donc leur effets s additionnent, et ici on a des stimulations très rapproches des neurones A et B (stimulation concomitante). On remarque que les PPSE s additionne et c est cet ensemble de sommation temporel et spatial qui va permettre de former une dépolarisation suffisante de façon a dépasser le seuil et à obtenir un PA. Donc c est bien la sommation de PPSE de plusieurs synapses qui vont permettre d enclencher la boucle de rétroaction positive. On voit que si dans cette sommation on a des PPSI, cela va diminuer l intensité de la dépolarisation totale. Cela veut dire que le potentiel de membrane, d un neurone à chaque instant est la résultante de toute l activité synaptique qui le touche à ce moment donnée. Le neurone intègre toutes ces entrées synaptiques, l intégrations va se faire au niveau du cône axonique ou cône d implantation ou se retrouve la majorité des canaux ioniques et en fonction de cet intégration si les PPSE > PPSI il y aura génération d un PA ou un fréquence de PA. Potentiel Global d un nerf Il existe une technique pour mesurer le potentiel global d un nerf. Comme son nom l indique le potentiel global d un nerf est la somme algébrique de tous les potentiels d actions qui vont se propager le long des axones constitutifs du nerf. Deux type d électrode sont appliquées sur le nerf, une d enregistrement et une de stimulation avec possibilité d augmenter l'intensité de la stimulation et d enregistrer en réponse le potentiel global. Si on regarde bien pour une certaine intensité on a pas de réponse car le seuil n est pas atteint. Et la partie initiale de la courbe est un artefact de stimulation et les potentiels globaux sont représenté l'intensité de réponse va varier en fonction de l'intensité de stimulation. Et aussi étant donnée qu il y a 2 types d électrodes cela nous permet de voir le sens de propagation du PA. Les signaux électriques générés au niveau des cellules musculaires lisses. Le potentiel membranaire de repos des cellules musculaires lisses est aux alentours de -50 à -60mV. Il y a 2 types de muscles lisses les unitaires et les multi-unitaire, ce sont surtout les cellules unitaire qui sont capables de produire des PA car dans les muscles lisses multi-unitaire, les cellules sont de plus petites taille et que donc les potentiels d actions véhiculant des PA sur de longue distances ne sont pas nécessaire et donc seul des potentiels gradués seront nécessaires au niveau de ces cellules de petite taille. Les potentiels d action musculaire lisse sont retrouvé sous plusieurs formes. En premier lieu, les potentiels de pointe (spikes) qui ont une durée de 10 à 50ms On voit ici la durée qui est relativement longue par rapport au PA d un neurone. Ils peuvent être provoquer par différents stimulis (hormones, SNA, étirement, stimulation électrique etc...). Autre types, les potentiels d action avec plateau, ils sont encore plus long, puisqu il s étendent de plusieurs centaines de ms à 1 seconde. L exemple présenté ici c est au niveau des muscles lisses de l utérus ce qui permet d avoir des contractions prolongés lente et qui ne consomme que peu d énergie. Les potentiels d actions des cellules musculaires lisses,de façon général sont dit calcique, en effet il y a au niveau de leur membrane plasmique un nombre très important de canaux calcique voltage dépendant (plus que des sodiques) ce sont les courants de type ICAL, ce sont des canaux ioniques qui s ouvrent lentement et qui demeurent ouvert longtemps.

15 Là aussi il va y avoir une boucle de rétroaction positive, mais la boucle concerne ici un canal calcique voltage dépendnt et pas un canal sodique voltage dépendant. La repolarisation elle est généralement dut à des canaux potassique et en particulier à des canaux potassique qui sont activés par le calcium. Dans la parois du tube digestif ou il y a plusieurs couches de cellules musculaires lisses. La conrtaction musculaire lisse et particulière, en effet nous retrouvons des cellules, les cellules de cajal, qui sont aussi appelé ICC pour cellule interstitiel de cajal, ce sont des cellules non contractiles mes reliées par jonctions communiquantes à la parois au cellules musculaires lisse et dans la parois du tube digestif, les cellules musculaires lisses sont retrouvés sous formes de couches et les cellules sont reliées entre elles par des jonctions gap. Ces cellules de Cajals font l objet de la partie B de la planche, sont capables de générer des dépolarisations rythmique (ces dépolarisation ne sont pas des PA). ce sont leur activités de bases. L'intensité de ces ondes peut être augmenter par différents stimuli comme une déformation de la parois du tube digestif, et quand l'intensité de ces ondes de bases de ces cellules de Cajal est augmenté cela permet d atteindre le seuil de déclenchement des PA qui seront généré au niveau des cellules musculaires lisses. Les cellules de Cajal sont responsable d un activité électrique de base qui n est pas suffisant pour générer un PA et il faudra qu il y est différent stimuli nécessaire pour amplifier ces ondes et pour généré des PA qui vont se propager à toute la couche cellulaire lisse. Les PA générés au niveau du coeur. Sur cette planche, on a les activités électriques qui sont mesurées dans 2 parties du systèmes cardionecteurs, au niveau du NAS et du NAV et au niveau des 2 types de myocytes auriculaires et ventriculaires. On voit qu il y a un éclectisme électrique puisque la durée du PA va varier ainsi que la forme. Les PA générés au niveau des cellules ventriculaires et atriales Le même type peut être mis en évidence au niveau des cellules de Purkinje. On voit plusieurs Phase : Phase 0 : Dépolarisation rapide Phase 1 : Courte repolarisation Phase 2 : Plateau Phase 3 : Repolarisation Phase 4 : Retour au pontentiel de membrane de repos. Pendant la phase 0 ce sont les canaux sodiques voltages dépendants qui interviennent, donc diffusion rapide du sodium suivant sont gradient, c est une phase très brève, et les canaux vont s inactiver rapidement au niveau du nerf. On remarque qu il y a des périodes réfractaires au niveau du muscles cardiaques (relative et absolue).

16 La phase 1 est dut à l inactivation des canaux sodique rapide et elle est dut aussi à un courant potassique transitoire sortant, c est le courant ITAO. La phase 2 (plateau), elle est dut au canaux d une part de rectification tardive voltage dépendant du potassium, donc un courant Ik et aussi à une entrée de calcium (canaux calcique de type L). La phase 3 (repolarisation), il va y avoir une fermeture des canaux calciques L et il va y avoir modification d'activité de plusieurs canaux potassiques Ik(s). Cellules Nodales Potentiel d action mesurée au niveau des noeuds, le potentiel de membrane de repos : - 60mV, les cellules nodales, sont douée d automatismes et n ont donc pas un potentiel de repos stable et une fois que la cellule nodale est revenus à son potentiel de membrane de repos, qu on appelle le potentiel diastolique maximal (PDM), on a une dépolarisation lente c est ce qu on appelle le potentiel pace-maker. Ce potentiel pace-maker est très complexe est liée à la somme de 8 courant différents à dépolarisation lente. 3 courant ioniques : le courant IF (Ifunny qui ne correspondait pas du tout au hypothèse formulé), un courant calcique la T et la L, et une conductance potassique qui intervient. On voir que la phase de dépolarisation va être dut à cette variation de perméabilité vis à vis du calcium, au tout début dans la 1er zone c est le courant calcique T qui intervient qui permet d atteindre un seuil à partir duquel c est le courant calcique L qui va intervenir et donc la phase de dépolarisation c est le courant calcique L, ensuite il y a intervention d un conductance calcique qui va ramener le potentiel de membrane à sa valeur de repos, et donc IF intervient surtout durant cette phase correspondant au potentiel pace-maker.