L influx nerveux Potentiel gradué au niveau de la membrane du neurone + propagé sur de très courtes distances Potentiel : C est la mesure de différence de charge entre deux points. Elle est appelée ddp L unité de mesure : Volt Une cellule au repos n est pas vraiment au repos car elle possède de nombreux canaux et pompes qui permettent des flux d ions (ces flux sont à l équilibre = notion d homéostasie) -> Ces flux d ions déterminent le potentiel de repos de la membrane Potentiel de repos = ddp permanente de 70 mv entre les 2 faces, l intérieur étant électronégatif par rapport à l extérieur Les neurones communiquent entre eux par 2 types de signaux électriques : - potentiels gradués : sert à la communication sur des courtes distances - potentiels d action : sur courtes distances + longues distances Le potentiel d action dans un neurone est appelé influx nerveux Caractéristiques POTENTIELS GRADUES POTENTIELS D ACTION Origine Dendrites soma Zone gâchette puis se propage le long de l axone Types de canaux Sensibles à un ligand ou mécanosensibles Propagation Pas de propagation : localisé Durée Longue Courte Période réfractaire Non oui Canaux ioniques Na+ et K+ sensibles au voltage Communication sur longues distances Comprendre potentiel gradués / potentiels d action : Prise d un stylo = pression = stimulus -> naissance d un potentiel gradué dans un récepteur sensoriel (dendrites d un neurone sensitif) Si potentiel gradué assez fort -> formation d un potentiel d action 1
Potentiel d action se propage le long de l axone jusqu au SNC -> libération d un neurotransmetteur Neurotransmetteur stimule l interneurone -> potentiel gradué dans ses dendrites Potentiel gradué -> potentiel d action qui se propage le long de l axone jusqu au SNC -> libération d un neurotransmetteur Ce processus se reproduit plusieurs fois La production des potentiels gradués et des potentiels d action repose sur deux caractéristiques fondamentales de la membrane plasmique des cellules excitables : - perméabilité sélective associée à la présence de canaux ioniques spécifiques - existence d un potentiel de repos GRADIENTS IONIQUES TRANSMEMBRANAIRES -> Différence de concentration des ions dans la membrane Dans la cellule eucaryote Différence de concentration ionique de part et d autre de la membrane plasmique : les ions K+ plus concentrés dans le milieu intra-cellulaire, les autres sont plus concentrés à l extérieur de la cellule L osmolarité et l electroneutralité sont respectés. Electroneutralité : les ions vont être en équilibre entre eux, mais les concentrations ioniques sont différentes. Les bicouches lipidiques sont imperméables aux ions mais elles possèdent des canaux et pompes responsables du maintient des gradients ioniques. Les canaux (formés de protéines) permettent le passage de chaque ion du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. Transport passif = diffusion simple des molécules (ne concerne pas les ions) à travers les protéines du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré. Transport actif = transport qui nécessite de l énergie (car du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré -> à contre courant) pour pouvoir amener les ions d un côté à l autre de la membrane 2
L énergie est produite par l hydrolyse de l ATP Au milieu de ces transporteurs on trouve des systèmes de pompe qui font partie du transport actif (transportent des ions uniquement). Deux principales pompes : -pompe NAK ATase - pompe calcium ATPase -> But maintenir les gradients ionique -> Deux types de transports passifs : un avec les protéines et un avec les pompes POTENTIEL D EQUILIBRE DE CHAQUE ION Chaque ion possède son propre potentiel d équilibre qui correspond au potentiel électrique crée de part et d autre de la membrane à l équilibre électrochimique. De chaque coté de la membrane il y a des concentrations ioniques différentes. Le potentiel d équilibre de l ion est la valeur qui correspond à une valeur ionique de l ion qui va être égale à l intérieur et à l extérieur de la membrane. Il se calcule grâce à l équation de Nerst. POTENTIEL DE REPOS DE LA CELLULE Mesure du potentiel de repos a été découvert grâce à l axone géant de calmar Potentiel de repos : quand il n y a «aucun» flux ionique aux travers de la cellule La membrane cellulaire a un potentiel de repos appelé Vm. Une cellule au repos n est pas vraiment au repos car elle possède de nombreux canaux et pompes qui permettent des flux d ions (quand ces flux sont à l équilibre = homéostasie) Ces flux d ions entre l intérieur et l extérieur de la cellule déterminent le potentiel de repos de la membrane Potentiel de repos = polarisation transmembranaire FLUX D IONS Quand une cellule est stimulée, le potentiel de la membrane varie Si le potentiel de la membrane devient moins négatif, la cellule se dépolarise -> entrée de cations (ion positif) = dépolarisation Si le potentiel de la membrane devient plus négatif, la cellule s hyperpolarise. 3
Si après dépolarisation, le potentiel de la membrane revient au potentiel de repos, la cellule se repolarise. -> sortie de cations = repolarisation ou hyperpolarisation Un flux entrant de cations dépolarise la cellule. Un flux sortant de cations ou un flux entrant de cations repolarise ou hyperpolarise la cellule. POTENTIEL D ACTION = manière de transmettre l info nerveuse Deux propriétés remarquables : - loi du tout ou rien : soit il y a un potentiel d action soit il n y en a pas - il se propage se de longues distances sans atténuation Toutes les cellules nerveuses, musculaires ou endocriniennes n émettent pas de potentiel d action Les canaux impliqués dans le potentiel d action : * Sodium (Na+) : ouverture déclenchée par la dépolarisation On les trouve sous 3 formes : ouverte (laisse passer les ions), fermée (la forme fermée peut se rouvrir), inactive (la forme fermée ne peut pas se rouvrir) * Potassium (K+) : ouverture déclenchée par la dépolarisation On les trouve sous 2 formes : ouverte ou fermée Possèdent un délai d ouverture * Calcium (Ca2+) : Les 3 phases du potentiel d action : - descendante : Deux canaux impliqués : * inactivation des canaux sodium -> les ions ne passent plus) * ouverture des canaux K+ - ascendante : phase qui monte -> le potentiel de membrane diminue Elle est due à l ouverture des canaux sodium sensibles au voltage Elle s arrête quand les ions sodium ont atteint leur potentiel d équilibre - hyperpolarisation : Elle est due aux canaux K+. A la fin de la phase descendante, les canaux K + ne s inactivent pas donc une hyperpolarisation apparait 4
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En résumé Au début la membrane du neurone est au repos, ensuite arrivée du potentiel d action -> phase de dépolarisation -> phase de repolarisation -> hyperpolarisation -> potentiel de repos PROPRIETES DU POTENTIEL D ACTIONS Il a 3 propriétés : o Potentiel seuil C est la valeur minimale de dépolarisation nécessaire pour déclencher le potentiel d action. Trois manières pour déclencher le potentiel seuil : - synapses excitatrices : Les neurones transmetteurs entrainent des dépolarisations post-synaptiques (PPSE) Addition des PPSE produit le potentiel d action car atteinte de la valeur seuil au cône d émergence PPSI = bloque la production des potentiels d action - sommation temporelle : PPSE + PPSI au même endroit à des temps différents - sommation spatiale : PPSE + PPSI au même moment mais à des endroits différents - récepteurs sensoriels : Stimuli extérieurs entrainent variation du potentiel local appelé potentiel de récepteur Si potentiel de récepteur suffisant -> émission d un PA - déclenchements artificiels : Possibilité de déclencher un potentiel d action artificiellement par application de saut de courant dépolarisant d intensité de plus en plus grande. La dépolarisation doit être suffisamment importante pour que la probabilité d ouverture des canaux Na + augmente sinon le PPSE reste sous-liminaire o Période réfractaire Une fois que le premier potentiel d action est apparu on ne peut pas en faire apparaitre un deuxième Période réfractaire absolue : on ne peut pas générer un autre potentiel d action Période réfractaire relative : on peut induire un potentiel d action seulement si l intensité de stimulation est plus importante car canaux sodiques encore fermés et canaux potassiques ouverts o Lieu d émission du potentiel d action 6
Dans un neurone : au niveau du cône d émergence (ou segment initial). Lorsque les PPSE sont suffisants pour atteindre le potentiel seuil, le segment initial émet un PA grâce à sa richesse en canaux Na + SENS DE PROPAGATION DU POTENTIEL D ACTION Le PA se propage sans atténuation du cône d émergence vers le bouton synaptique Il se propage toujours dans le même sens grâce à l inactivation des canaux Na+ et à la période réfractaire absolue La propagation se fait au travers de deux types de fibres : amyélinique (propagation de proche en proche) et myélinisée (propagation saltatoire) VITESSE DE PROPAGATION Fibres amyélinique : très lente + de proche en proche Fibres myélinisée : très rapide + saltatoire 7