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Potentiels dÕaction et potentiel gradues

Introduction :

Au niveau de beaucoup de cellule de notre organisme il est possible de mettre en Žvidence une activitŽ Žlectrique : le

potentiel de repos.

Certaines cellules comme les neurones et les cellules musculaires sont des cellules excitables, elles vont prŽsenter une

membrane excitables, et suivant les conditions, elles pourront ces cellules gŽnŽrer un ou plusieurs types de signaux

Žlectriques qui sont des changements transitoires du potentiels de membranes ˆ 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 mŽcanismes sont moins bien connu (prostate par exemple).

Il existe 2 grands types de signaux, les potentiels graduŽes ou potentiels Žlectrotoniques 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 douŽe dÕautomatismes et pourront gŽnŽrer spontanŽment et rythmiquement

une activitŽ Žlectrique (muscle lisse, coeur, SNC), ces cellules nÕauront pas un potentiels de membrane de repos stable.

Les potentiels dÕactions quand on les compares une certaines hŽtŽrogŽnŽitŽs. Ils vont varier dans leur forme, leur taille et leur durŽe. Des variations suivant le type cellules voir le sous type. Cette variabilitŽ tient dans la prŽsence dans ces cellules de diffŽrents canaux ioniques. (hŽtŽrogŽnŽitŽ des canaux). PS : Le muscle striŽe squelettique prŽsente une diffŽrence de durŽe, il est plus long, et lÕautre diffŽrence cÕest le potentiels de membrane de repos de ce types cellulaire (-90mV pour la cellules cardiaque) - (-65, -70mV pour le neurone).

Quelques dŽÞnitions :

DŽpolarisation : Lorsque le potentiels de membrane de la cellules deviendra moins nŽgatif, il peut mme y avoir une inversion de potentiel. (positif). Hyperpolarisation : Dans certains fois dans certain cas de potentiels graduŽes, Žlectrotonique, le potentiels de membranes deviendra plus nŽgatif Repolarisation : Retour du potentiel de membrane vers sa valeur de repos. Les signaux Žlectriques gŽnŽrŽs au niveau du neurone

Ces potentiels vont remplir une fonction de signalisation. Le neurone va se servir de ses variations de son potentiels de

membrane pour recevoir, intŽgrer, traiter et envoyer des informations.

2 types de signaux Žlectriques sont gŽnŽrer au niveau du neurone : les potentiels graduŽs et les potentiels dÕaction.

toutefois dans beaucoup de neurone (valeur rŽfŽrante) cette valeur est -65mV ou -70mV.

Electrophysiologie

Les potentiels Žlectrotoniques (ou graduŽs)

CaractŽristiques : On voit que le potentiel de membrane de repos et de -70mV. Les potentiels Žlectrotoniques sont des variations locales du potentiels de membrane conÞnŽ a des zones relativement petite de la membrane plasmique. On le voit ici, dans la partie du bas, en rŽponse ˆ un stimulus on a un potentiels graduŽs qui est gŽnŽrer est il est mesurer ˆ un fortement attŽnuŽ (dŽcrŽmentiel), ce sont des potentiels qui vont Ces potentiels peuvent se manifester sous forme de dŽpolarisation ou dÕhyperpolarisation. Au niveau du site dÕapparition du stimulus, physiologique ou expŽrimental, des ßux ioniques sont observŽes au travers de la membrane (canaux ioniques).

Les ions impliquŽes sont

Le sodium (lorsquÕil y a entrŽe de sodium il y a dŽpolarisation) Le potassium (sortie sodium donc de charge positive donc hyperpolarisation) Le chlorure (entrŽe dÕion chlorure donc entrŽe de charges nŽgatives donc hyperpolarisation).

Les ßux sont des ßux transmembranaire.

L'intensitŽ du potentiel est variable donc graduel et est liŽe ˆ lÕintensitŽ du stimulus. (partie mŽdiane de la planche). Lorsque lÕintensitŽ du stimulus augmente, l'intensitŽ du potentiel

Žlectrotonique va augmenter.

Les potentiels Žlectrotoniques vont porter plusieurs noms suivant leur site dÕapparition (mais mme caractŽristiques) :

Au niveau de la plaque motrice on parle du potentiel de plaque motrice (Ach si Þxe sur un rŽcepteur canal ionique et il

y a entrŽe de sodium donc dŽpolarisation, ce potentiel se dŽplace sur une courte distance jusquÕau zone extra-

jonctionnelle, zones ou sont situŽe les canaux ioniques voltages dŽpendants qui vont permettre lÕentŽe de calcium et

la contraction).

Des potentiels rŽcepteur (corpuscule de paccini) : ils vont apparaitre au niveau de neurone sensoriel ayant une

extrŽmitŽ rŽceptrice

Des potentiels post synaptiques (PPSE, PPSI) : gŽnŽrer au niveau dÕune synapse entre un neurone et un autre

Propagation

Ici cÕest un potentiel Žlectrotonique gŽnŽrer par stimulation

Žlectrique.

Il va y avoir sur le site de stimulation des Žchanges ioniques de part et dÕautre de la membrane (gŽnŽration dÕune dŽpolarisation), des charges positives rentre dans la cellules au travers de canaux ioniques (sodium). Les potentiels Žlectrotoniques ˆ partir du site dÕapparition se propagent dans toutes les directions (contrairement au PA). A partir du site dÕapparition, les potentiels Žlectrotoniques vont se dŽplacer vers les zones voisines de la membrane qui sont encore au potentiels de membrane de repos. Les charges positives sont attirŽs vers des zones ou l'intŽrieur de la membrane est chargŽs nŽgativement (potentiel de repos), ˆ lÕextŽrieur de la cellule cÕest lÕinverse, on a donc inversion de potentiel lors de la dŽpolarisation. Cela ressemble ˆ un mŽcanisme de Çchaises musicalesÈ des charges positives vont prendre la place de charge nŽgative et inversement. Il va y avoir une convention quand on sens du courant, dŽplacement de charge On parle de courant il est Žvident que ces charges sont portŽs par des ions car ce ne sont pas forcŽment les ions qui vont rentrŽe dans les cellules qui vont se dŽplacer, ce sont les charges qui vont se rŽorganisŽs.

Le potassium : va apporter les charges positives

Le sodium : va apporter les charges positives

Les ions chlorure ou bicarbonates apporte les charges nŽgatives. 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 graduŽs est formŽ ce sont des courants locaux qui se dŽplacent en surface interne et externe de la membrane. Perte de charges ˆ travers la membrane plasmique Cette propagation est dŽcrŽmentiel (attŽnuation 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 ˆ travers la membrane (ici le cas dÕune dŽpolarisation). Les ions vont repasser au travers la membrane, ils vont se perdre et donc lÕintensitŽ va dŽcroitre. CÕest un mŽcanisme qui ressemble ˆ un tuyau percŽ.

Sommations :

Biens que ces potentiels Žlectrotoniques ne puissent propager une information sur de courte distances, ils sont le seul moyen de communication utilitŽ par certain neurones. DÕautre pars, ces potentiels graduŽs vont jouer un r™le dÕaction au niveau des neuronnes qui peuvent gŽnŽrer des PAs. AÞn de pouvoir gŽnŽrer des PA, les potentiels graduŽs 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 graduŽe (1 dŽpolarisation), si elle fonction

de faon rŽpŽtŽ de faon relativement rapprochŽ on va noter avant que la re-polarisation soit totalement effectuŽ une

permettre l'atteinte du seuil du potentiel dÕaction. Une dŽpolarisation ne permet en effet pas dÕatteindre le seuil.

La sommation spatial : il faut imaginer 2 synapse excitatrice peu ŽloignŽ lÕune de lÕautre (car la potentiel graduŽe se

dŽplace sur de courte distance) de faon a avoir une sommation, sur la mle dendrite par exemple. Quand les synapses

fonctionne de faon individuelle, on note des rŽponses individuelles, dont lÕamplitude est la durŽe est relativement

proche. Si les synapses fonctionnent en mme temps, on note une sommation de leur effet. Les potentiels graduŽs se

sont rejoint et ont donnŽe 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 diffŽrentes faons, La mŽthode intracellulaire : on utilise un oscilloscope, qui va de membranes. implantŽ ˆ l'intŽrieur du neurone elle est rempiis par une solution saline conductrice, et une autre Žlectrode est placŽ dans la solution dans laquelle se trouve le neurone, cÕest lÕeletrode Terre. Ces 2 Žlectrodes sont connectŽs ˆ un ampli qui va permettre de visualiser le signal sur lÕoscilloscope. Les diffŽrentes phases du potentiels dÕaction : La durŽe est de lÕordre de 2ms, le potentiel de membrane va passer de sa valeur de repos (-70mV) jusquՈ +30mV, avant de revenir ˆ sa valeur de repos.

Les diffŽrentes phases :

Une phase ascendante de dŽpolarisation, une phase dÕinversion de potentiel (overshoot), une phase descendante qui

est la repolarisation, et avant que le potentiel de membrane ne reviennent ˆ sa valeur de repos on note une

hyperpolarisation (undershoot).

Les bases ioniques du PA

Elles ont ŽtŽ Žtablit dans les annŽes 50 par des chercheurs de Cambridge. Cette photo est une publication, ou ils ont globalisŽ leur travaux qui leur a permis dÕobtenir de prix nobel. Ils ont utilisŽ la mŽthode du potentiel imposŽ avec un axone gŽant. Ils ont stabilisŽ le potentiel de membrane ˆ diffŽrentes valeur, et ˆ ces diffŽrentes valeurs ils ont mesurŽe les conductances ioniques et le nombres de charges qui se dŽplaaient de part et dÕautre de le membrane, ce qui leur ˆ permis de mettre en Žvidence et de dŽmontrer lÕimplication dans ce PA nerveux de canaux ioniques voltages dŽpendants et ont mme suggŽrer beaucoup de leur propriŽtŽs (inactivation, retard, etc ...) vis ˆ vis de 2 ions principaux, le sodium et le potassium.

Au cours de la phase de dŽpolarisation, des canaux sodique voltage dŽpendant vont sÕouvrir (pendant 1ms).

La permŽabilitŽ de la membrane vis ˆ vis du sodium va augmenter, cette rentrŽe de sodium est responsable de la

dŽpolarisation et de lÕinversion de polaritŽ, et le potentiel de membrane va tendre (sans y arriver) vers la valeur de

potentiel d'Žquilibre du sodium qui est de +67mV. sÕinactiver rapidement. Des canaux potassique voltage dŽpendant, ce sont ouvert sous lÕeffet de la dŽpolarisation, mais (inactivation des canaux sodique + ouverture les canaux potassique) est responsable de la repolarisation (retour au potentiel de repos). Ces canaux potassique VdŽpendant sont appelŽ canaux de rectiÞcation tardive. La repolarisation entraine le potentiel ˆ tendre vers le potentiel dՎquilibre du potassium (-91mV). Cette post-hyperpolarisation est dut ˆ lÕintervention des canaux potassique, et le retour au potentiel de repos quand les canaux potassique vont se fermer.

Pendant la phase de dŽpolarisation cÕest la

permŽabilitŽ au sodium qui augmente, pendant la phase de repolarisation cÕest la permŽabilitŽ au potassium qui augmente et celle au sodium qui diminue. La post hyperpolarisation prend Þn quand les canaux potassique se ferment.

Le potentiel dÕaction rŽsulte donc changement transitoire de permŽabilitŽ de la membrane vis ˆ a vis des ions, cette

permŽabilitŽ va concerner qÕune nombre limitŽ dÕions. Cependant les gradient Žlectrochimique seront rŽajuster gr‰ce ˆ la

pompe sodium potassium ATPase.

Les bases molŽculaires du PA

CÕest l'existence des canaux ioniques, mis en Žvidence 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 prŽsentent 3 Žtats : ouvert, inactivŽ, fermŽ.

➠Les anhŽstŽsiques locaux qui vont bloquer les PA, ce qui permet de ne plus acheminer lÕinformation douloureuse

jusquÕau cerveau.

sodiques qui ont une expression diffŽrentes suivant le type de neurone et cela va rendre compte des propriŽtŽs

propre ˆ ce neurones et les diffŽrences de PA au sein de ces neurones.

➠LՎpilepsie gŽnŽralisŽe avec crise fŽbrile = canalopathie des canaux sodiques.

Cycle de rŽtroaction positive et

dŽpolarisation membranaire. Il va tout dÕabord y avoir une dŽpolarisation initiale (prŽ-potentiel)par une stimulation expŽrimentale.

Cette dŽpolarisation initiale va diminuer le

potentiel de membrane, quand ce potentiel va diminuer, des canaux ioniques sÕouvrent ici les sodiques, dont augmentation de la permŽabilitŽ au sodium et pŽnŽtration de sodium accrue.

La concentration concentration augmente et l'a

dŽpolarisation va sÕaccentuer.

On a donc un cycle de rŽtroaction positive.

Plus la membrane va se dŽpolarisŽ, plus un nombre important de canaux sodique vont sÕouvrir et

donc plus le ßux en sodium va tre important et plus la dŽpolarisation va sÕaccentuer. Ce qui est important cÕest le pont dŽ dŽpart de cette boucle de rŽtroaction positive.

Le seuil

En effet toutes les dŽpolarisations initiales ne seront pas capables dÕentrainer un PA. De faon ˆ ce quÕun PA si gŽnŽrer il faudra que la membrane soit sufÞsamment dŽpolarisŽ initialement (il faudra quÕun nombre sufÞsent de canaux sodique soit ouvert). Le ßux ˆ lՎtat initiale (au repos) de potassium est plus important que le ßux sodium par les canaux de fuite sont ouvert. Pour quÕil yÕes dŽpolarisation il faudra que le ßux entrant de sodium soit supŽrieur au ßux passif de potassium.

Et cela correspond au seuil.

Dans un neurone quand le potentiel de repos est ˆ -60mv, le seuil initial soit de 15mV. Toute va donc dŽpendre de l'intensitŽ duquotesdbs_dbs45.pdfusesText_45

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