HISTORIQUE
Les poissons électriques Poisson torpille (raie): 60-230 V Poissons chats du Nil: 350 V Anguille électrique: 500-600 V
Luigi Galvani (1780-1791): expériences sur la préparation «grenouille spinale». CUIVRE ZINC Arc galvanique: cuivre/zinc
Expérience de Galvani reproduite de nos jours au CNRS. Nerf sciatique Plaque de ZINC Fil de CUIVRE Lorsque nerf et muscle sont reliés entre eux par un arc métallique, l électricité contenu dans le nerf se décharge vers le muscle au travers de l arc métallique conducteur.
Alessandro Volta (1797): invention de la PILE (1799)! Electromètre sensible: ddp aux bornes de la pile = électricité métallique.
RAPPELS: PR et PA
Potentiel de repos (PR): ddp (différence de charges) entre milieux intra et extra cellulaires: V int - V ext Neurone = cellule polarisée: ddp négative (intérieur chargé par rapport à l extérieur chargé +)
Potentiel d action (PA):
ORIGINE PA: Onde de dépolarisation: inversion de la polarité membranaire. Cette onde va se propager. - - - - - + + + + + + + + - - - - - + + + + + - - -
Techniques électrophysiologiques
Intracellulaires (1950-1980): électrodes à l intérieur de la cellule Enregistrement de l activité d une seule cellule grâce à des microélectrodes de verre.
Amplificateur Filtres analogiques
Paramètres mesurables sur les indices
La tension ou amplitude (force) du signal (µv ou mv): toujours signaux de faibles amplitudes. Amplitude de crête 0 Amplitude totale: crête à crête
La fréquence d un signal périodique: Période T en secondes (s) Fréquence f en Hertz (Hz= cycle/s): f = 1/T(en seconde)
La latence du signal: exemple du PA Latence approximative Vraie latence
La durée du signal : exemple du PA Durée
Caractéristiques des indices électrophysiologiques
Chaque indice électrophysiologique est caractérisé par son amplitude et sa fréquence. Indices Amplitude Fréquence EEG Electroencéphalogramme ECG Electrocardiogramme EMG Electromyogramme 10-100 µv 1-40 Hz ordre du mv 60-70 batt/min 500 µv-1mv 1000-10000 Hz
Numérisation du signal
Signaux biologiques: homme, animal, (préparation isolée ) Ordinateur + carte d acquisition (conversion analogique/numérique) Capteurs ou électrodes d enregistrement (ddp) terre Boîtier d isolement INTERFACE Signal ANALOGIQUE amplifié et filtré = ddp ou tension
EXEMPLE d échantillonnage: Fréquence du signal analogique à échantillonner = 0,5 Hz (période = 2 s) T e = 0,4 s T e = 1,8 s Bon échantillonnage Mauvais échantillonnage
Théorème de SHANNON: f e = 2 f max du signal La fréquence d échantillonnage doit être égale au moins au double de la fréquence maximale du signal analogique.
Quantification: Elle s exprime en bit. (NB: plus le nombre de bits sera élevé, plus le nombre de valeurs attribué à chaque mesure du signal analogique pourra être important et donc meilleure sera la qualité du signal numérique: amplitude du signal numérique proche de celle du signal analogique). 8 bits = 1 Octet = 256 valeurs
Montages électrophysiologiques extracellulaires et propagation de l onde de dépolarisation
Montage bipolaire: potentiel de forme triphasique (moins de bruit) Montage monopolaire: potentiel biphasique
Exemple: propagation d une ddp (PA) le long d un axone. Electrodes extracellulaires E 1 et E 2 ddp = E 2 -E 1 E1 E2 A Membrane totalement dépolarisée B: pas de ddp D: pas de ddp C Potentiel biphasique
Electroencéphalogramme: EEG
Electrodes EEG: tampon (types Grey-Walter) Cupules flottantes (en argent, AgCl)
Casques EEG comprenant de 32 à 256 électrodes.
Positionnement des électrodes EEG sur le scalp Système 10-20 (Jasper, 1958) Cz Fz NASION Fpz Fpz Pz Oz Vertex Cz Oreille gauche Oz INION Oreille droite
système 10-10 (74 électrodes) système 10-5 (345 électrodes)
Rythmes (ondes) enregistrés avec l EEG.
Chaque dérivation enregistre l activité EEG d une zone précise de l encéphale située sous le couple d électrodes. Rapprochement de la zone occipitale: ondes alpha
Utilisation de l EEG (outil de diagnostic) Etude des niveaux de vigilance et du sommeil Onde bêta (β) >15Hz, 10-25 µv Onde alpha (α) 8-12Hz, 25-60 µv Onde thêta >4-7Hz Fuseaux sommeil 8-15 Hz Onde delta 1-3Hz Onde delta généralisée 1-3Hz Rythme de plus en plus lent et ondes plus amples
Localisation des foyers épileptiques Pointe-ondes (temporales et centrales bilatérales à prédominance gauche). Une pointe est une onde de très brève durée (10-70 ms) et de grande amplitude. Elle est immédiatement suivie d une onde lente.
Exemple potentiel évoqué auditif (PEA): I: nerf cochléaire, II: noyau cochléaire, III: olive supérieure, IV/V: colliculus inférieur.
Electrocardiogramme: ECG
Activité mécanique du cœur (systole, diastole)
Origine de l activité pacemaker AXE ELECTRIQUE DU CŒUR
Innervation du cœur : système nerveux autonome (SNA) Rythme cardiaque: Sans le SNA: 100 battements/min Avec le SNA: 60 battements/min (parasympathique prédomine) Nerf crânien X = Nerf Vague cardiomodérateur cardioaccélérateur
Dérivations d EINTHOVEN: Triangle d Einthoven
Dérivations de GOLDBERGER:
Dérivations PRECORDIALES: Elles enregistrent sur un mode unipolaire suivant un plan horizontal
Dérivations PRECORDIALES complémentaires:
Propagation de l activité électrique dans les différentes parties du cœur: ECG
Enregistrement dépolarisation auriculaire: dérivations d Einthoven DI EXEMPLES DII DIII avr avl Enregistrement dépolarisation auriculaire: dérivations de Goldberger avf
Exemples des régions cardiaques explorées par certaines dérivations. Ce qu il faut retenir: chaque dérivation enregistre et étudie la propagation de l activité électrique dans une partie bien déterminée du coeur.