Les cellules excitables

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1 Les cellules excitables Cellules qui modifient leur activité suite à une stimulation les cellules nerveuses (neurones) les cellules musculaires (myocytes( myocytes) 1 IFSI de l'eure - UE HB

2 I- La cellule nerveuse et la conduction du message nerveux 2

3 le tissu nerveux Neurones: cellules excitables Névroglie ou cellules gliales: cellules non excitables Cellules gliales: * Astrocytes * Oligodendrocytes * Cellules de Schwann * Microglie * Cellules épendymaires * Cellules satellites 3

4 le neurone Unité fonctionnelle du système nerveux Incapable de mitose (pas de reproduction) Neurone: corps cellulaire (péricaryon, soma) axone (fibre nerveuse) dendrites (7000D/1A) Dendrites Noyau Corps cellulaire Axone 4

5 les types morphologiques Neurones unipolaire, bipolaires, multipolaires morphologie en fonction du nombre de prolongements (axones, dendritiques) 5

6 les différents types fonctionnels o N. sensitif: o capte l influx (récepteurs sensoriels) transmet SNC o N. moteur: o conduit la commande SNC - moelle épinière muscles o N. d associationd o connecte neurones entre eux (SNC) association (interneurone) 6

7 le corps cellulaire noyau organites intracytoplasmiques: Organites mitochondries, appareil de Golgi, REG (corps de Nissl), ribosomes ) cytosquelette (neurofibrilles)... Corps cellulaire 7 Noyau

8 8 Le neurone

9 les dendrites prolongements courts (mm) non myélinisés transmettent l'influx nerveux (terminaison axonique) au corps cellulaire Dendrites 9

10 l axone prolongement (mm à1m), se subdivise en collatérales transmet l'influx nerveux provenant du corps cellulaire se finit par des terminaisons axoniques (boutons) établit des synapses avec d'autres neurones +/- mille synapses s'établissent entre 2 neurones Axone Terminaisons axoniques 10

11 l axone L axoplasme (cytoplasme axonique) contient des mitochondries, des microtubules disposés dans le sens de la longueur (transport axonal d'organites, protéines, acides aminés, neurotransmetteurs) Synapses 11 Microtubules

12 axone et gaine de myéline La membrane plasmique se prolonge au niveau de l'axone par l'axolemme La gaine de myéline (substance lipidique): protège, isole des courants ioniques La myéline est produite par des cellules gliales: cellules de Schwann (SNP) ou oligodendrocytes (SNC) 12

13 la myélinisation Par enroulements de leurs membranes plasmiques autour de l axone forment un neurilemme ou une gaine de myéline (plusieurs neurilemmes) Cellule de Schwann Axone Lame Gaine de myéline 13

14 la gaine de myéline Gaine de myéline présente le long de l'axone (1,5mm) des interruptions: nœuds de Ranvier Myélinisation permet une transmission rapide de l'influx nerveux ( 120m/s) 14

15 les fibres nerveuses Regroupement: nerfs (SNP), faisceaux (SNC) *fibres myéliniques axone entouré d une gaine de myéline nœuds de Ranvier propagation rapide de l influx *fibres amyéliniques petit diamètre conduction continue, lente de l influx Axone Gaine de myéline Endonèvre Périnèvre Épinèvre Vaisseau sanguin 15

16 les fibres nerveuses Classification, selon le diamètre : 3 types de fibres: A : vitesse la plus élevée B : vitesse moindre C : vitesse lente selon la présence ou non d une gaine de myéline 16

17 Substance blanche et substance grise 17

18 Le potentiel de membrane 18

19 le potentiel de membrane 1/2 Comme toutes les membranes cellulaires, la membrane du neurone est polarisée. Existe, au repos, une différence de potentiel entre la surface et l'intérieur de l'axone (face interne électronégative // face externe) Origine du potentiel: inégale répartition r des ions (Na+, K+) de chaque coté de la membrane Potentiel de repos: -70 mv 19

20 le potentiel de membrane 2/2 Concentration en ions Na+ plus importante à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule Concentration en ions K+ plus importante à l'intérieur qu'à l'extérieur de la cellule Canaux ioniques permettent le passage de ces ions, tendent à gommer la différence de concentration. Canaux plus perméables aux K+ qu'aux Na+. Pompe Na+/K+ATPase-dépendante maintient le gradient de concentration en faisant sortir les ions Na+ et rentrer les ions K+ 20

21 La transmission de l influx le long de l axonel La stimulation (électrique, chimique...), entraine un changement de perméabilité de la membrane et la naissance d un potentiel d action 21

22 Phénom nomènes nes ioniques 1/3 1. Canaux Na+ voltage-dépendants s'ouvrent 2. Na+ pénètre dans le cytoplasme variation du potentiel de membrane (valeurs moins négatives) 3. Inversion temporaire du potentiel de membrane (potentiel seuil:+ 50 mv) naissance potentiel d'action (PA) 22

23 Phénom nomènes nes ioniques 2/3 4. Canaux Na+ se referment, canaux K+ s'ouvrent ions K+ sortent 5. Canaux K+ se referment; potentiel membrane redevient négatif (-70 mv): hyperpolarisation liée à la fermeture lente des canaux K+ 6. Pompe Na+/K+ATPase rétablit le potentiel de repos par répartition des ions de part et d'autre de la membrane 23

24

25 Phénom nomènes nes ioniques 3/3 Potentiel seuil atteint - ouverture des canaux: dépolarisation. Potentiel seuil non atteint - pas dépolarisation - pas de PA: loi «du tout ou rien» Période pendant laquelle la fibre nerveuse est inexcitable: période réfractaire 25

26 La propagation des PA 1/2 PA se propagent le long de l'axone et constituent l'influx nerveux. Période réfractaire impose un sens de propagation du PA le long de la fibre: propagation unidirectionnelle. Plusieurs PA se propagent le long de la fibre nerveuse. Intensité de la stimulation est codée en fréquence de PA (nombre par unité de temps) 26

27 La propagation des PA 2/2 fibres myélinisées: conduction rapide (120m/s) conduction saltatoire: dépolarisations au niveau des nœuds de Ranvier (canaux voltage-dépendants) fibres amyélinisées: conduction lente conduction de proche en proche 27

28 la transmission de l influxl La transmission peut être: neuro-neurale neuro-glandulaire (neurovégétative) neuro-musculaire (plaque motrice) Absence de continuité entre ces éléments l'influx traverse un espace vide, une fente: la synapse 28

29 Le neurone

30 La transmission synaptique Synapse neuro-neuronique neuronique Synapse neuro-musculaire 30

31 la synapse neuro-neuronique neuronique 1/3 2 types de synapses: à transmission électrique membranes accolées, protéines permettent le passage direct des ions d'un neurone à l'autre chimique fente synaptique, taille nm, suffisante pour empêcher la transmission des PA transmission s'effectue par libération dans la fente d'un médiateur chimique: neurotransmetteur 31

32 la synapse neuro-neuronique neuronique 2/3 Synapse: terminaison axonique présynaptique espace ou fente synaptique neurone postsynaptique transmission par libération d un médiateur chimique: synthétisé et présent dans la fibre synaptique, libéré par l'arrivée de l'influx nerveux : action élective 32

33 Le mécanisme m de la transmission synaptique 1/2 1. arrivée d'un PA au niveau de l'axone présynaptique 2. entrée massive d'ions Ca2+ à travers la membrane plasmique présynaptique 3. libération dans la fente synaptique, par exocytose, du neurotransmetteur contenu dans les vésicules présynaptiques 4. fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique qui sont des canaux Na+ qui s'ouvrent 5. entrée massive d'ions Na+ dans la cellule postsynaptique 33

34 34 La transmission synaptique

35 Le mécanisme m de la transmission synaptique 2/2 6. dépolarisation de la membrane postsynaptique (potentiel postsynaptique excitateur [PPSE])* 7. naissance d'un PA qui se propage le long de la cellule postsynaptique, 8. hydrolyse du neurotransmetteur par une enzyme présente dans la fente et fermeture des canaux Na+ 9. recapture par la terminaison axonique présynaptique des produits de dégradation du neurotransmetteur** *parfois hyperpolarisation (potentiel postsynaptique inhibiteur [PPSI]); somme PPSE - PPSI détermine l'apparition d'un PA ou non **neurotransmetteur peut ainsi être à nouveau synthétisé. 35

36 Les neurotransmetteurs À part l'acétylcholine, ils font tous partie de la famille des amines ou des acides aminés. Acétylcholine (muscle) Excitateur - contraction musculaire, stimule l'excrétion d hormones SNC: éveil, attention, colère, agression, sexualité, soif Maladie d'alzheimer : manque d'acétylcholine? Noradrénaline Attention, émotions, sommeil, rêve, apprentissage. également libérée comme hormone dans le sang: contraction des vaisseaux sanguins, augmentation fréquence cardiaque. rôle dans les troubles de l'humeur (maniaco-dépression) Dopamine : Inhibiteur contrôle mouvement et posture - Maladie de Parkinson 36

37 Les neurotransmetteurs Sérotonine régulation température, sommeil, humeur, appétit, douleur dépression, suicide, comportements impulsifs, agressivité : déséquilibres en sérotonine? GABA (acide gamma-amino-butyrique) Inhibiteur, répandu dans les neurones du cortex, contribue au contrôle moteur, vision, régule aussi l'anxiété. Glutamate (acide glutamique) Excitateur - apprentissage, mémoire Maladie d'alzheimer (1ers symptômes: mémoire) 37

38

39 II- La cellule musculaire Structure de la cellule musculaire striée Stimulation et contraction musculaire 39

40 Organisation du muscle strié Le sarcomère comme unité de contraction 40

41 Structure de la cellule musculaire Cellule musculaire (myocyte): forme cylindrique (diamètre: 10 à 100 µm, longueur: cm) Contient plusieurs noyaux situés en périphérie dans le sarcoplasme sous la membrane plasmique (sarcolemme), des mitochondries, du glycogène Des myofilaments de nature protéique rangés s parallèlement lement confèrent à la cellule un aspect strié transversalement et longitudinalement. 41

42 42 La fibre musculaire

43 Les myofilaments 2 sortes de myofilaments [MF] MF fins d'actine MF épais de myosine 43

44 Actine / Myosine Actine L actine des myofilaments des fibres musculaires striées est de l'actine F. Les monomères d'actine sont disposés en hélice et contiennent chacun une molécule d'atp. La disposition en hélice dessine une gouttière dans laquelle viennent se placer des molécules de tropomyosine formées par deux chaînes polypeptidiques en hélice et des molécules de troponine qui est une protéine globulaire ayant une forte affinité pour le Ca2+ Myosine Myosine II, molécule asymétrique formée de six chaînes polypeptidiques: 2 chaînes lourdes, 4 chaînes légères 2 paires de chaînes légères constituent 2 têtes globulaires attachées à l'extrémité d'une double chaîne polypeptidique. Le site de fixation de l'actine se trouve sur ces têtes. Un filament de myosine est formé de 150 à 300 molécules de myosine. 44

45 45

46 Le sarcomère re Délimité à ses 2 extrémités par une strie Z constituée de filaments intermédiaires de desmine. Disque sombre ou A situé au centre du sarcomère est formé de myofilaments d'actine et de myosine disposés parallèlement et qui alternent Centre du disque (ou bande) A présente une zone plus claire la bande H occupée en son milieu par la strie ou ligne M Bande H n'est constituée que de myofilaments de myosine 2 parties du disque A, de part et d'autre de la bande H, sont constituées de myofilaments d'actine et de myosine. Disque (ou bande) I est formé uniquement de myofilaments d'actine qui s'insèrent sur la strie Z, est donc à cheval sur 2 sarcomères. 46

47 47 Le sarcomère

48 La synapse neuromusculaire ou plaque motrice Particularités: L arborisation terminale de l'axone se termine dans une dépression à la surface du myocyte qui présente des invaginations parallèles (appareil sous-neural de Couteaux) La terminaison axonique renferme des mitochondries et des vésicules contenant le neurotransmetteur (acétylcholine) 48

49 Les étapes de la contraction musculaire au niveau de la synapse neuromusculaire 1/2 1. Arrivée d'un PA dans la terminaison axonale 2. Arrivée massive d ions Ca2+ dans l élément présynaptique 3. Les vésicules se déplacent vers la membrane 4. Les vésicules fusionnent avec la membrane présynaptique. 5. L'acétylcholine est libérée, par exocytose, dans la synapse 49

50 Les étapes de la contraction musculaire au niveau de la synapse neuromusculaire 2/2 6. L acétylcholine se fixe sur les récepteurs cholinergiques ouverture des canaux Na+ 7. Entrée des ions Na+ dans l élément post synaptique dépolarisation de la membrane 8. L'acétylcholine est dégradée en acétate et choline par l acétylcholinestérase 9. La choline revient dans l élément présynaptique pour intervenir dans la synthèse d'acétylcholine 50

51 La transmission au niveau de la plaque motrice

52 Stimulation et contraction musculaire 52

53 Du potentiel d'action au déclenchement d de la contraction Au niveau de la synapse neuromusculaire: fixation du médiateur (acétylcholine ) aux récepteurs postsynaptiques des canaux Na+ Ouverture canaux Na+ Entrée massive d'ions Na+ dans la fibre musculaire Dépolarisation de la membrane plasmique PA se propage jusqu'au réticulum endoplasmique lisse (REL) par les tubules T (invaginations de la membrane) 53

54 Du potentiel d'action au déclenchement d de la contraction 1. PA provoque la libération dans le sarcoplasme de Ca2+ stocké dans le REL. Ca2+ à l'origine du raccourcissement des sarcomères 2. Au niveau du sarcomère, les bandes I diminuent de longueur et la bande H tend à disparaître. Les bandes A conservent leur longueur. La longueur des myofilaments d'actine et de myosine n'est pas modifiée. 3. Myofilaments glissent les uns par rapport aux autres: les myofilaments d'actine pénètrent de plus en plus profondément dans les disques sombres. 4. Ca2+ est repompé dans le REL. 54

55 Induction de la contraction par un motoneurone 55

56 Le raccourcissement du sarcomère est provoqué par le glissement des filaments d'actine sur les filaments de myosine- II (force motrice), déclenché par l'hydrolyse de l'atp 56

57 merci 57

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