Biologie

• Potentiel membranaire de repos

  Il y a une différence entre le potentiel à l'intérieur et l'extérieur d'une cellule
• Par convention l'électrode du voltmètre qui sert de référence est à l'extérieur de la cellule. La référence est 0 ce qui explique un potentiel négatif à l'intérieur de la membrane
• Perméabilité de la cellule aux ions


  La membrane plasmique est imperméable au passage des ions. Le déplacement de ces ions à travers la membrane va se faire par des cadeaux ioniques et des pompes qui contrôlent de façon sélective le passage de ces ions

  
• Il y a plus d'ions chargés négativement à l'intérieur de cellule et plus d'ions chargés positivement à l'extérieur de celle-ci
• Le déplacement des ions va avoir une influence sur le potentiel électrique de la cellule
• Potentiel d'équilibre d'un ion : potassium


  La membrane au repos est perméable au K+ via des canaux de fuite (canaux toujours ouverts). Le potassium peut donc entrer et sortir de la cellule librement

  
• Potentiel d'équilibre d'un ion : cas du sodium


  Un seul type de canal : qui peut être selon les circonstances ouvert (membrane perméable au sodium) ou fermé (membrane imperméable au sodium)

  
• Le potentiel d'équilibre du sodium est de + 60 mV. Il est donc plus présent à l'extérieur qu'à l'intérieur

  
• Il existe une pompe Na+/K+ (lors de l'hyperpolarisation) qui chasse le Na+ vers l'extérieur en échange de K+. Cette échange nécessite de l'ATP

  
• Canaux ioniques


  Les canaux ioniques s'ouvrent en réponse à une stimulation externe (neurotransmetteur, stimulation mécanique, stimulation électrique …)

  
• Changement de potentiel de la membrane

  • Dépolarisation (moins négatif)
  • Repolarisation (revenir à la valeur de repos de la membrane)
  • Hyperpolarisation (diminué à une valeur + négative que le potentiel de repos)

  
• Cellules excitables


  • Possibilité d'inverser le potentiel : dépolarisation tellement importante que l'on passe d'une valeur négative au repos à une valeur positive
  • Propagation de cette dépolarisation le long de la membrane : parfois sur de très longue distance. En quelques millisecondes elle va envahir toute la membrane

  
• Courants ioniques intra-membranaires


  • Cation : ion chargé positivement
  • Anion : ion chargé négativement

  
• Dépolarisation


  Correspond à une augmentation de la perméabilité sodique (entrée du sodium dans la cellule), qui entraîne une réduction du potentiel membranaire. L'intérieur de la membrane est moins négatif

  
• Repolarisation


  Correspond à la fermeture des canaux sodiques et à l'ouverture des canaux potassiques
• Hyperpolarisation


  Correspond à une sortie en excès d'ions K+ lors de la repolarisation ce qui entraîne une augmentation de la différence de potentiel membranaire, plus importante que la différence de potentiel présente au repos

  
• Canaux au sodium voltage dépendant

  La propagation du potentiel d'action le long de la membrane implique l'ouverture des canaux au sodium de proche en proche en cascade. Il existe un système permettant cette ouverture en casaque

  
• Pompe à sodium-potassium (Na+ K+ ATPase)

  • Transporteur actif (ATP)
  • Fait sortir le sodium qui est entré lors de la dépolarisation
  • Ramène à l'intérieur le potassium qui est sorti lors de la repolarisation

  
• L'énergie libérée par l'hydrolyse de l'ATP actionne la pompe ionique qui échange des ions Na+ internes pour des ions K+ externes. Ces pompes repoussent les ions à travers la membrane contre leur gradient de concentration. Cette action nécessite un apport énergétique important : la pompe NA/K consomme ainsi près de 70% de la quantité d'ATP utilisée dans le cerveau

  
• Activité électrique des neurones

  • Le neurone est constitué de 3 éléments : Corps du neurone (avec noyau et organites), Dendrite, Axone
  • La propagation du PA se fait toujours dans la même direction (unidirectionnelle) depuis les dendrites vers le corps, puis du corps vers la terminaison axonale

  
• L'axone peut être myélinisé (cellules gliales qui s'enroulent autour de l'axone) ou amyélinisé
• Pas équilibré


  2 potassium qui rentrent pour 3 sodium qui sortent. On fait donc rentrer plus de charge positive que négative ce qui participe au maintient du potentiel de repos

  
• Pompe ionique


  1. L'énergie libérée par l'hydrolyse de l'ATP actionne la pompe qui échange des ions Na+ internes pour des ions K+ externes

  2. Ces pompes repoussent les ions à travers la membrane contre leur gradient de concentration

  3. Cette action nécessite un apport énergétique important : la pompe NA/K consomme ainsi près de 70% de la quantité d'ATP utilisée dans le cerveau

  
• Neurone


  • Corps du neurone (avec noyau et organites)
  • Dendrite
  • Axone

  
• La propagation du PA se fait toujours dans la même direction (unidirectionnelle) depuis les dendrites vers le corps, puis du corps vers la terminaison axonale
• Axone


  Peut être myélinisé (cellules gliales qui s'enroulent autour de l'axone) ou amyélinisé
• Catégories de neurones


  • Neurone sensoriel (afférent : des récepteurs sensoriels au SNC)
  • Neurone moteur (efférent : du SNC aux muscles ou glandes)
  • Interneurone

  
• Neurone sensoriel


  • Dendrites se situent au niveau des récepteurs sensoriels et la terminaison axonale se situent dans le SNC, ils sont donc inversés par rapport aux neurones moteurs
  • Le neurone est en forme de « T »
  • Le corps cellulaire se trouve dans un ganglion nerveux

  
• Les inter-neurones n'ont pas de gaine de myéline
• Synapse


  Zone d'interaction entre 2 neurones, ou un neurone et une cellule musculaire, et permet le passage de l'influx nerveux

  
• Lieux des synapses


  • Corps cellulaire
  • Dendrites (des neurones post-synaptiques)
  • Terminaisons axonales (des neurones pré-synaptiques)
  • Rarement sur l'axone

  
• Types de synapse


  • Synapse électrique (rare, présente uniquement dans SNC, les 2 neurones établissent un contact direct d'une membrane plasmique à l'autre via des canaux ioniques de type jonction communicante)
  • Synapse chimique (plus courant et beaucoup plus riche du point du vue des régulations qu'elle peut générer, pas de contact direct, espace entre les 2 cellules (fente synaptique), l'arrivée du PA entraine la libération chez le neurone pré-synaptique d'un neurotransmetteur, ce dernier va être libéré par exocytose dans la fente synaptique et ouvre des canaux du côté post-synaptique qui génère un nouveau PA)

  
• Potentiel local (gradué)


  Inversion locale et brève du potentiel membranaire, apparaît dans le cytosol au niveau des dendrites et des corps cellulaires et est provoqué par des mouvements ioniques à travers la membrane plasmique déclenchés par une stimulation extérieure à la cellule, son voltage est proportionnel à l'intensité du stimulus détecté

  
• Caractéristiques du potentiel local

  • Amplitude variable (quantité de neurotransmetteur)
  • Propagation à courte distance
  • Perte d'amplitude lorsqu'ils éloignent de la zone de formation
• Potentiel local


  Si son voltage est suffisant il y aura formation d'un potentiel d'action
• Différences entre potentiel local et potentiel d'action

  • Type de signal
  • Signal d'entrée dans le neurone
  • Signal transmis
  • Lieu de formation
  • Amplitude du signal
  • Champs d'action

  
• Propagation du potentiel d'action

  1. Le PA commence par dépolarisation locale causée par l'entrée du sodium, ce qui entraine l'ouverture des canaux au sodium voltage dépendant, qui entrainent à leur tour des dépolarisation dans la région voisine, ainsi de suite

  2. Les canaux au potassium sont encore ouverts alors que la cellule a atteint son potentiel de départ, cette sortie de potassium entraine l'hyperpolarisation

  3. Lors de cette hyperpolarisation, si un PA est généré il devra alors faire une dépolarisation beaucoup plus élevée si bien que le neurone ne peut générer de PA, la membrane du neurone est réfractaire car il est impossible de la dépolariser

  
• Etats de la membrane lors de la propagation du PA

  • Etat au repos
  • Etat dépolarisée en recevant un signal des zones voisines, propagation qui se propage que dans un sens
  • Etat réfractaire qui correspond à l'hyperpolarisation de la cellule et empêchant le PA de se propager dans le sens inverse

  
• Conduction saltatoire

  Lorsqu'un neurone est myélinisé son axone est entouré de cellules gliales, cette succession de cellules permet l'isolation électrique de l'axone, les cellules gliales étant plus courtes que l'axone il existe un espace entre elles : noeud de Ranvier, cet espace est saturé en canaux au sodium voltage dépendant, la dépolarisation a lieu uniquement au noeud de Ranvier par une grande quantité de sodium, le PA « bondit » de noeud en noeud, cette conduction est beaucoup plus rapide, l'effet d'isolation de la myéline permet le maintien du PA sur de longue distance, la vitesse de conduction est dépendante du diamètre de la fibre, plus le diamètre est important, plus la vitesse est grande

  
• Types de récepteurs

  • Récepteurs sensoriels : cellules spécialisées
  • Récepteurs hormonaux : protéine capable de reconnaitre une hormone