Electrophysiologie cellulaire cardiaque normale et pathologique
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•Définition : capacité de certaines cellules cardiaques à se dépolariser spontanément durant la phase 4 de repos pour générer un nouveau potentiel d'action
Qu'est-ce que la phase de dépolarisation ?
pendant la phase de dépolarisation, les canaux à sodium s'ouvrent, pendant la repolarisation, les canaux à sodium se ferment et les canaux à potassium s'ouvrent, pendant l'hyperpolarisation, les canaux à sodium sont fermés et les canaux à potassium toujours ouverts.Comment se fait la dépolarisation ?
Phénomène créé par l'ouverture, sous l'effet du voltage ou sous l'effet d'un neuromédiateur, des canaux ioniques servant au passage du sodium dans les membranes cellulaires, ce qui décharge la surface extérieure de celles-ci, positivement chargée au repos.Pourquoi la dépolarisation ?
Ce phénomène d'inversion des charges porte de nom de "dépolarisation". L'ouverture rapide de certains canaux ioniques spécifiques K+est là pour protéger au début de toute stimulation dont l'intensité pourrait être nociceptive afin que la dépolarisation ne se produise pas trop rapidement.- En physiologie, la dépolarisation se produit dans une cellule vivante (par exemple les cellules nerveuses). La dépolarisation dans une cellule nerveuse se produit lorsque la cellule subit un changement électrique. La plupart des cellules sont chargées négativement par rapport à leur environnement.
Potentiels dÕaction et potentiel gradues
Introduction :
Au niveau de beaucoup de cellule de notre organisme il est possible de mettre en vidence une activit lectrique : le
potentiel de repos.Certaines cellules comme les neurones et les cellules musculaires sont des cellules excitables, elles vont prsenter une
membrane excitables, et suivant les conditions, elles pourront ces cellules gnrer un ou plusieurs types de signaux
lectriques qui sont des changements transitoires du potentiels de membranes partir du potentiels de membranes de
repos.Neurones et cellules musculaires sont les principales cellules excitables de notre organisme mais il en existe dÕautre
mais les mcanismes sont moins bien connu (prostate par exemple).Il existe 2 grands types de signaux, les potentiels gradues ou potentiels lectrotoniques qui vont permettre de
transmettre une information sur de courtes distances et les potentiels dÕactions qui permettent de transmettre une
information sur de longues distances.Nous verrons que certaines cellules sont doue dÕautomatismes et pourront gnrer spontanment et rythmiquement
une activit lectrique (muscle lisse, coeur, SNC), ces cellules nÕauront pas un potentiels de membrane de repos stable.
Les potentiels dÕactions quand on les compares une certaines htrognits. Ils vont varier dans leur forme, leur taille et leur dure. Des variations suivant le type cellules voir le sous type. Cette variabilit tient dans la prsence dans ces cellules de diffrents canaux ioniques. (htrognit des canaux). PS : Le muscle strie squelettique prsente une diffrence de dure, il est plus long, et lÕautre diffrence cÕest le potentiels de membrane de repos de ce types cellulaire (-90mV pour la cellules cardiaque) - (-65, -70mV pour le neurone).Quelques dÞnitions :
Dpolarisation : Lorsque le potentiels de membrane de la cellules deviendra moins ngatif, il peut mme y avoir une inversion de potentiel. (positif). Hyperpolarisation : Dans certains fois dans certain cas de potentiels gradues, lectrotonique, le potentiels de membranes deviendra plus ngatif Repolarisation : Retour du potentiel de membrane vers sa valeur de repos. Les signaux lectriques gnrs au niveau du neuroneCes potentiels vont remplir une fonction de signalisation. Le neurone va se servir de ses variations de son potentiels de
membrane pour recevoir, intgrer, traiter et envoyer des informations.2 types de signaux lectriques sont gnrer au niveau du neurone : les potentiels gradus et les potentiels dÕaction.
toutefois dans beaucoup de neurone (valeur rfrante) cette valeur est -65mV ou -70mV.Electrophysiologie
Les potentiels lectrotoniques (ou gradus)
Caractristiques : On voit que le potentiel de membrane de repos et de -70mV. Les potentiels lectrotoniques sont des variations locales du potentiels de membrane conÞn a des zones relativement petite de la membrane plasmique. On le voit ici, dans la partie du bas, en rponse un stimulus on a un potentiels gradus qui est gnrer est il est mesurer un fortement attnu (dcrmentiel), ce sont des potentiels qui vont Ces potentiels peuvent se manifester sous forme de dpolarisation ou dÕhyperpolarisation. Au niveau du site dÕapparition du stimulus, physiologique ou exprimental, des ßux ioniques sont observes au travers de la membrane (canaux ioniques).Les ions impliques sont
Le sodium (lorsquÕil y a entre de sodium il y a dpolarisation) Le potassium (sortie sodium donc de charge positive donc hyperpolarisation) Le chlorure (entre dÕion chlorure donc entre de charges ngatives donc hyperpolarisation).Les ßux sont des ßux transmembranaire.
L'intensit du potentiel est variable donc graduel et est lie lÕintensit du stimulus. (partie mdiane de la planche). Lorsque lÕintensit du stimulus augmente, l'intensit du potentiellectrotonique va augmenter.
Les potentiels lectrotoniques vont porter plusieurs noms suivant leur site dÕapparition (mais mme caractristiques) :
Au niveau de la plaque motrice on parle du potentiel de plaque motrice (Ach si Þxe sur un rcepteur canal ionique et il
y a entre de sodium donc dpolarisation, ce potentiel se dplace sur une courte distance jusquÕau zone extra-
jonctionnelle, zones ou sont situe les canaux ioniques voltages dpendants qui vont permettre lÕente de calcium et
la contraction).Des potentiels rcepteur (corpuscule de paccini) : ils vont apparaitre au niveau de neurone sensoriel ayant une
extrmit rceptriceDes potentiels post synaptiques (PPSE, PPSI) : gnrer au niveau dÕune synapse entre un neurone et un autre
Propagation
Ici cÕest un potentiel lectrotonique gnrer par stimulationlectrique.
Il va y avoir sur le site de stimulation des changes ioniques de part et dÕautre de la membrane (gnration dÕune dpolarisation), des charges positives rentre dans la cellules au travers de canaux ioniques (sodium). Les potentiels lectrotoniques partir du site dÕapparition se propagent dans toutes les directions (contrairement au PA). A partir du site dÕapparition, les potentiels lectrotoniques vont se dplacer vers les zones voisines de la membrane qui sont encore au potentiels de membrane de repos. Les charges positives sont attirs vers des zones ou l'intrieur de la membrane est chargs ngativement (potentiel de repos), lÕextrieur de la cellule cÕest lÕinverse, on a donc inversion de potentiel lors de la dpolarisation. Cela ressemble un mcanisme de Çchaises musicalesÈ des charges positives vont prendre la place de charge ngative et inversement. Il va y avoir une convention quand on sens du courant, dplacement de charge On parle de courant il est vident que ces charges sont ports par des ions car ce ne sont pas forcment les ions qui vont rentre dans les cellules qui vont se dplacer, ce sont les charges qui vont se rorganiss.Le potassium : va apporter les charges positives
Le sodium : va apporter les charges positives
Les ions chlorure ou bicarbonates apporte les charges ngatives. Un point important : sur le site dÕapparition 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 gradus est form ce sont des courants locaux qui se dplacent en surface interne et externe de la membrane. Perte de charges travers la membrane plasmique Cette propagation est dcrmentiel (attnuation du potentiel) cela est dut au fait que les courants locaux en se propageant vont perdre un certain nom dÕions, il va y avoir perte de charge travers la membrane (ici le cas dÕune dpolarisation). Les ions vont repasser au travers la membrane, ils vont se perdre et donc lÕintensit va dcroitre. CÕest un mcanisme qui ressemble un tuyau perc.Sommations :
Biens que ces potentiels lectrotoniques ne puissent propager une information sur de courte distances, ils sont le seul moyen de communication utilit par certain neurones. DÕautre pars, ces potentiels gradus vont jouer un rle dÕaction au niveau des neuronnes qui peuvent gnrer des PAs. AÞn de pouvoir gnrer des PA, les potentiels gradus vont devoir sÕadditionner (sommation) et cÕest lÕune de Il existe 2 types de sommations, la sommation temporel et la sommation spatial.La sommation temporel : il nÕy a qÕun seul site de stimulation on va donc raisonner sur une seul synapse stimulatrice.
Quand la synapse va fonctionner une fois, on note lÕapparition dÕun potentiel gradue (1 dpolarisation), si elle fonction
de faon rpt de faon relativement rapproch on va noter avant que la re-polarisation soit totalement effectu une
permettre l'atteinte du seuil du potentiel dÕaction. Une dpolarisation ne permet en effet pas dÕatteindre le seuil.La sommation spatial : il faut imaginer 2 synapse excitatrice peu loign lÕune de lÕautre (car la potentiel gradue se
dplace sur de courte distance) de faon a avoir une sommation, sur la mle dendrite par exemple. Quand les synapses
fonctionne de faon individuelle, on note des rponses individuelles, dont lÕamplitude est la dure est relativement
proche. Si les synapses fonctionnent en mme temps, on note une sommation de leur effet. Les potentiels gradus se
sont rejoint et ont donne une potentiel unique qui est lÕaddition des deux.Potentiel dÕaction
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 tre enregistrer de diffrentes faons, La mthode intracellulaire : on utilise un oscilloscope, qui va de membranes. implant l'intrieur du neurone elle est rempiis par une solution saline conductrice, et une autre lectrode est plac dans la solution dans laquelle se trouve le neurone, cÕest lÕeletrode Terre. Ces 2 lectrodes sont connects un ampli qui va permettre de visualiser le signal sur lÕoscilloscope. Les diffrentes phases du potentiels dÕaction : La dure est de lÕordre de 2ms, le potentiel de membrane va passer de sa valeur de repos (-70mV) jusquÕ +30mV, avant de revenir sa valeur de repos.Les diffrentes phases :
Une phase ascendante de dpolarisation, une phase dÕinversion de potentiel (overshoot), une phase descendante qui
est la repolarisation, et avant que le potentiel de membrane ne reviennent sa valeur de repos on note une
hyperpolarisation (undershoot).Les bases ioniques du PA
Elles ont t tablit dans les annes 50 par des chercheurs de Cambridge. Cette photo est une publication, ou ils ont globalis leur travaux qui leur a permis dÕobtenir de prix nobel. Ils ont utilis la mthode du potentiel impos avec un axone gant. Ils ont stabilis le potentiel de membrane diffrentes valeur, et ces diffrentes valeurs ils ont mesure les conductances ioniques et le nombres de charges qui se dplaaient de part et dÕautre de le membrane, ce qui leur permis de mettre en vidence et de dmontrer lÕimplication dans ce PA nerveux de canaux ioniques voltages dpendants et ont mme suggrer beaucoup de leur proprits (inactivation, retard, etc ...) vis vis de 2 ions principaux, le sodium et le potassium.Au cours de la phase de dpolarisation, des canaux sodique voltage dpendant vont sÕouvrir (pendant 1ms).
La permabilit de la membrane vis vis du sodium va augmenter, cette rentre de sodium est responsable de la
dpolarisation et de lÕinversion de polarit, et le potentiel de membrane va tendre (sans y arriver) vers la valeur de
potentiel d'quilibre du sodium qui est de +67mV. sÕinactiver rapidement. Des canaux potassique voltage dpendant, ce sont ouvert sous lÕeffet de la dpolarisation, mais (inactivation des canaux sodique + ouverture les canaux potassique) est responsable de la repolarisation (retour au potentiel de repos). Ces canaux potassique Vdpendant sont appel canaux de rectiÞcation tardive. La repolarisation entraine le potentiel tendre vers le potentiel dÕquilibre du potassium (-91mV). Cette post-hyperpolarisation est dut lÕintervention des canaux potassique, et le retour au potentiel de repos quand les canaux potassique vont se fermer.Pendant la phase de dpolarisation cÕest la
permabilit au sodium qui augmente, pendant la phase de repolarisation cÕest la permabilit au potassium qui augmente et celle au sodium qui diminue. La post hyperpolarisation prend Þn quand les canaux potassique se ferment.Le potentiel dÕaction rsulte donc changement transitoire de permabilit de la membrane vis a vis des ions, cette
permabilit va concerner qÕune nombre limit dÕions. Cependant les gradient lectrochimique seront rajuster grce la
pompe sodium potassium ATPase.Les bases molculaires du PA
CÕest l'existence des canaux ioniques, mis en vidence par patch-clamp.Il est possible par patch-clamp dÕenregistrer des courants sodiques individuelle (courant entrant et sortant).
Il est possible dÕenregistrer des courants globaux et des courant unitaires. ➠Les canaux ionique sodique prsentent 3 tats : ouvert, inactiv, ferm.➠Les anhstsiques locaux qui vont bloquer les PA, ce qui permet de ne plus acheminer lÕinformation douloureuse
jusquÕau cerveau.sodiques qui ont une expression diffrentes suivant le type de neurone et cela va rendre compte des proprits
propre ce neurones et les diffrences de PA au sein de ces neurones.➠LÕpilepsie gnralise avec crise fbrile = canalopathie des canaux sodiques.
Cycle de rtroaction positive et
dpolarisation membranaire. Il va tout dÕabord y avoir une dpolarisation initiale (pr-potentiel)par une stimulation exprimentale.Cette dpolarisation initiale va diminuer le
potentiel de membrane, quand ce potentiel va diminuer, des canaux ioniques sÕouvrent ici les sodiques, dont augmentation de la permabilit au sodium et pntration de sodium accrue.La concentration concentration augmente et l'a
dpolarisation va sÕaccentuer.On a donc un cycle de rtroaction positive.
Plus la membrane va se dpolaris, plus un nombre important de canaux sodique vont sÕouvrir et
donc plus le ßux en sodium va tre important et plus la dpolarisation va sÕaccentuer. Ce qui est important cÕest le pont d dpart de cette boucle de rtroaction positive.Le seuil
En effet toutes les dpolarisations initiales ne seront pas capables dÕentrainer un PA. De faon ce quÕun PA si gnrer il faudra que la membrane soit sufÞsamment dpolaris initialement (il faudra quÕun nombre sufÞsent de canaux sodique soit ouvert). Le ßux lÕtat initiale (au repos) de potassium est plus important que le ßux sodium par les canaux de fuite sont ouvert. Pour quÕil yÕes dpolarisation il faudra que le ßux entrant de sodium soit suprieur au ßux passif de potassium.Et cela correspond au seuil.
Dans un neurone quand le potentiel de repos est -60mv, le seuil initial soit de 15mV. Toute va donc dpendre de l'intensit du stimulus. On parle de stimuli sur-luminaire ou potentiel subluminaire lorsquÕon est en dessous du seuil efÞcient au PA. Phase initialeEt on parle de potentiel supra-luminaire et luminal lorsquÕon dpasse de seuil efÞcient la dpolarition.
Au del si on augmente lÕintesit de stimulation, lÕintesit du PA, ne change pas. Les potentiels dÕactions obissent donc la loi du tout ou rien. L'intensit du potentiel dÕaction ne s'amenuise pas avec sa propagation. L'intensit (et la dure) du stimulus est code par la frquence en PA (en Hertz) Le codage de lÕinformation se fait par la frquence du potentiel dÕactionQuand l'intensit augmente on note une
augmentation de la frquence en potentiel dÕaction.Pour certain neurone cela permet aussi de jauger
la dure du stimulus. Il yÕaura une frquence maximale qui va varier suivant le type de neurone, a peut aller de plusieurs centaine une millier de Htz.Le codage maximal en frquence de ces
dÕune priode rfractaire. Les priodes rfractaires : (Absolue, relative).On remarque la valeur seuil (-55mv).
La priode rfractaire absolue : elle sÕtend durant la priode de la pointe du pA. dÕaction, car les canaux sodiques voltages dpendants, vont rapidement sÕinactiver et rester quelques temps sous cette forme. Et pour quÕun canal sodique puisse se rouvrir il va devoir passer du stade dsactiv au stade ferm. Pendant cette priode, on est donc en priode rfractaire absolue car les canaux sodique sont inactiv.Cela correspond 1ms.
rfractaire relative, car la la gnration dÕun PA est sujet condition.Nous sommes dans la priode dÕhyperpolarisation (undershoot) dure pendant laquelle, les canaux potassique voltage
dpendant sont pleinement, ouvert, donc le potassium sort de la cellule. Les canaux sodique ce stade l sont donc
ferm. Pour quÕil yÕest une repolarisation il faudra que le ßux de sodium entrant soit suprieur ce ßux sortant, donc il va
sÕouvrent.La gnration dÕun PA tant dpendant du potentiel de membrane, vu quÕau moment de la repolarisation on est plus
loigne du potentiel de repos, il va donc falloir une dpolarition plus importante que de nature.
Ces priodes rfractaires permettent dÕexpliquer pourquoi un neurone ne pourra pas dpasser en terme de gnration
de PA une frquence maximale. Ces priodes rfractaires limitent la frquence des PA.L'clectisme lectrique des neurones
On voit 3 types de neurones, qui sont stimul et les frquences sont mesure au niveau des axones. On a un exemple dÕun neurone qui va gnrer en rponse un stimulus, et Ici on voit une rponse initiale, qui va tre leve et va diminuer progressivement, ce sont des neurones qui vont s'adapter (neurone sensoriel). DÕautre vont gnrer des PA quand le stimulus est retir. Ici dÕautre neurones vont gnrer des bouffs de PA, ce ce quÕon appelle des ÇburstÕ.ÇPropagationÈ des PA
Les axones ressemblent des Þl tlphonique, ce nÕest pas le potentiel dÕaction lui mme qui va cheminer le long de la
membrane axonal.Le courant local engendr par un PA, car quand on a un PA qui se droule un endroit donne on a un change dÕion
qui va entrainer de courant locaux sous membranaire et surmembranaire qui ressemble au potentiel gradue.
Ces courant locaux engendre par les PA, seront assez puissant pour servir eux mme de stimulus dpolarisant les zones membranaires voisines ou se trouve des canaux ioniques voltages dpendant. Ces courant locaux sont sufÞsamment puissant pour quÕil yÕest dpolarisation chaque fois. Donc Þnalement les PA, ne se propagent pas, mais vont se rgnrer de proche en proche.A la diffrence des Potentiels gradues, les PA ne se dplacent que dans une seul direction, et comme nous somme au
niveau des neurones la propagation a lieu du corps cellulaire vers lÕextrmit axonale, cÕest une propagation
orthodromique. (diffrente en antidromique).Exprimentalement on peut provoquer une propagation rtrograde des PA (antidromique), si on stimule une extrmit
axonale.Les PA ne peuvent se dplacer que dans un seul sens car en amont de la propagation, la membrane plasmique est en
priode rfractaire absolue (les canaux sont inactivs). Les PA ne pourront se dplacer que dans le sens ou les canaux
sodique voltages dpendants sont fermes.La vitesse de propagation des PA dpend de 2
non de myline.On note 2 types de classiÞcations :
Une classiÞcation qui sÕapplique lÕensemble du corps musculaire (chiffre romain)On note cependant une concordance.
prsence ou non de myline. moins de ristances au courant locaux gnrs. lente.quotesdbs_dbs42.pdfusesText_42[PDF] questionnaire c'est pas sorcier chateaux de la loire
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