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Le système nerveux le potentiel d'action
FYA / Pasc_at_l
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Potentiel de membrane et influx nerveux
Luigi Galvani (1737 / 1798)
Un courant électrique appliqué à un nerf provoque
la contraction des muscles d'une grenouille
morte. Galvani conclut quune mystérieuse
électricité animale circule dans les nerfs.
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L'électricité est-elle l'explication de la vie?
Certains l'ont cru au XIXe siècle.
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1850 l'Allemand H. von Helmholtz (1821 - 1894)
mesure la vitesse de l'influx nerveux dans un
nerf.
Vitesse de quelques mètres par seconde seulement
(entre 25 et 30 m/s 80 Km/heure). C'est donc
beaucoup plus lent que l'électricité circulant
dans un fil métallique ( vitesse de la lumière
300 millions m/s)
La cellule, une pile électrique
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Andrew Fielding Huxley (1917)Alan Hodgkin (1914
- 1998)
Nobel 1963
Expériences sur les neurones géants de calmar à
la fin des années 30 et dans les années 40.
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Il y a une différence de potentiel électrique (un
gradient électrique) entre l'intérieur et
l'extérieur de la cellule.
Potentiel de repos -70 mV (neurone de calmar
à 20 C )
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Concentrations en ions de chaque côté de la
membrane
Mais y a un léger surplus dions
Mais y a un léger surplus dions -
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Supposons que de part et dautre dune membrane
on ait autant dions positifs que négatifs
Potentiel nul (autant de que de -)
Potentiel nul (autant de que de -)
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Que se passe-t-il si on ajoute des canaux
permettant le passage des K, mais pas des autres
ions ? gt diffusion du potassium
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La diffusion ne se fera pas jusquà équilibre des
concentrations du K
Le gradient électrique qui se forme arrête la
diffusion.
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À léquilibre
Valeurs arbitraires
N.B. un peu de Na parvient à pénétrer
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La membrane est donc léquivalent dun
condensateur chargé
Cm
Vm
Cm capacitance de la membrane ( 50pF pour une
cellule dun diamètre de 20 µm ) Vm potentiel
de membrane
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Si la membrane est perméable à un ion donné (et
pas aux autres), la polarité de la membrane sera
(à léquilibre entre la diffusion et la force
électrique)
Pas à la matière napprenez pas cette équation.
Je la mets seulement pour information.
Équation de Nernst
Eion potentiel de membrane causé par la
diffusion de lion ( mV ) R constante des gaz
parfaits (8,31 J . mol-1. K-1 ) T température (
K ) z charge de lion F constante de Faraday
charge dune mole délectrons ( 9,65 x 104
C/mol) log logarithme de base 10 ione
concentration de lion à lextérieur de la
cellule ioni concentration de lion à
lintérieur de la cellule Le facteur 2,303 est
appliqué si on utilise le log base 10 (log)
plutôt que le log naturel (ln)
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Pas à la matière napprenez pas cette équation.
Je la mets seulement pour information.
Pour le K à 37 ºC
La concentration en K est 20 fois plus élevée
dans la cellule quà lextérieur. Donc
La polarité est en fait plus basse ( entre - 65
et - 70 mV ) parce que la membrane est quand même
très légèrement perméable au Na (environ 40 fois
moins quau K). Lentrée dions Na fait baisser
le potentiel déquilibre causé par le K.
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Pas à la matière napprenez pas cette équation.
Je la mets seulement pour information.
Si on considère également la faible perméabilité
de la membrane aux autres ions (Na et Cl-), le
calcul du potentiel de repos se fait à laide de
léquation de Goldman-Hodgkin-Katz
Où Vm potentiel de repos de la membrane Pion
perméabilité de la membrane à lion
À une température donnée, le potentiel de la
membrane va donc changer si la perméabilité aux
ions change OU si leurs concentrations
respectives changent.
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Modèle circuit électronique de la membrane

Cm capacitance de la membrane gion
conductance de lion (dépend de la perméabilité
de la membrane à lion) Eion potentiel de
membrane causé par la diffusion de lion
Rappel la conductance, cest linverse de la
résistance g 1/ RDans le cas des ions, on
utilise la conductance plutôt que la résistance.
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• La polarité de la membrane est donc due
• Différence de concentration en ions entre
  lintérieur et lextérieur.
• Perméabilité sélective de la membrane (laisse
  passer le potassium, mais à peu près pas les
  autres ions).

70 de lénergie dépensée par un neurone sert à
faire fonctionner les pompes à sodium/potassium
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Que se produirait-il si le neurone manquait
doxygène ?
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Le potentiel daction
Les neurones peuvent réagir à un stimulus
(excitabilité). Réaction ouverture de canaux à
sodium de la membrane
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Entrée massive de Na ( 30 000 à la s) gt
baisse de la polarité là où les canaux à sodium
se sont ouverts.
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Si la polarité atteint un certain seuil ( - 50
mV)gt le phénomène samplifie dautres canaux
à sodium souvrent soudainement (canaux
tensiodépendants). La membrane devient environ
500 fois plus perméable au Na quelle ne lest
normalement.
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Canaux tensiodépendants
canaux qui souvrent sous leffet dun courant
électrique. Le déplacement dions par diffusion
constitue un courant électrique (un courant
électrique, ce sont des charges électriques qui
se déplacent). Donc la diffusion dions engendre
un courant électrique. Ce courant électrique,
sil est assez fort, peut provoquer louverture
de canaux tensiodépendants.
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Le point dépolarisé reprend rapidement sa
polarité
potentiel daction
Il n'entre que très peu de Na lorsqu'un point de
la membrane se dépolarise. Globalement, la
concentration en Na dans l'ensemble de la
cellule n'augmente que de 0,0001 Le changement
de concentration à l'extérieur est aussi faible.
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Potentiel de membrane lorsque la membrane devient
très perméable au Na
Potentiel de membrane lorsque la membrane est peu
perméable au Na
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Stimulus ? gNa augmente ? dépolarisation
Cm capacitance de la membrane gion
conductance de lion (dépend de la perméabilité
de la membrane à lion) Eion potentiel de
membrane causé par la diffusion de lion

PUIS gNa revient à la normale et gK augmente ?
repolarisation
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Un neurone réagit toujours par un potentiel
daction.
La stimulation a provoqué linversion de polarité
de lextrémité de laxone du neurone sensitif.
Après la repolarisation, la membrane demeure
inerte un certain temps (les canaux à sodium ne
peuvent pas souvrir même si le stimulus est
toujours présent) période réfractaire.
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Linflux nerveux
Potentiel daction en un point de la
membrane gt déplacement dions au voisinage de
la zone dépolarisée courants électriques
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Les faibles courants électriques engendrés par
les ions qui se déplacent provoquent louverture
de canaux à sodium TENSIODÉPENDANTS au voisinage
de la zone qui sest dépolarisée ce qui provoque
la dépolarisation de la zone voisine.
La dépolarisation dun point de la membrane
provoque la dépolarisation du point voisin.
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Influx nerveux déplacement dun potentiel
daction le long de la membrane du neurone
Même principe que la vague dans un stade
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Les anesthésiques locaux (Novocaïne , Xylocaïne,
Marcaïne , etc. ) bloquent les canaux à sodium
tensiodépendants. Que se passe-t-il si on bloque
ces canaux?
Les fibres nerveuses nont pas toutes la même
sensibilité aux anesthésiques locaux. Les
sensations douloureuses (nocicepteurs)
disparaissent avant les sensations thermiques
qui, à leur tour, disparaissent avant les
sensations tactiles.
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La tétrodotoxine (ou tétrodoxine), une
neurotoxine surtout abondante dans le foie, les
ovaires et la peau de certains poissons tétrodons
agit aussi en bloquant les canaux à sodium.
Au Japon, certains restaurants servent du Fugu,
un poisson riche en tétrodotoxine que seuls
certains cuisiniers certifiés peuvent apprêter
(un seul poisson contient assez de toxine pour
tuer 30 personnes). Tout l'art du cuisinier
consiste à servir la chair du poisson sans la
contaminer avec la toxine.
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Vitesse de déplacement de linflux 3 Km /
heure à 300 Km / heure

• Vitesse dépend
• Diamètre de la fibre nerveuse ? diamètre gt ?
  vitesse
• Présence de myéline gt ? vitesse
  conduction saltatoire

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(No Transcript)
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Loi du tout ou rien
Pour quil y ait potentiel daction, la
dépolarisation au point stimulé doit dépasser un
certain seuil ( - 40 à - 50 mV ).
Le stimulus 1 (S1) est plus petit que S2 qui est
plus petit que S3. Seul S3 provoque une
dépolarisation qui atteint le seuil du neurone.
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• Si la dépolarisation ne dépasse pas le seuil la
  membrane reprend sa polarisation normale et il
  n y a pas dinflux.
• Si la dépolarisation dépasse le seuil gt
  ouverture de canaux tensiodépendants gt
  dépolarisation jusquà 40 mV et repolarisation
  potentiel daction
• gt influx nerveux
• Peu importe lintensité du stimulus, la
  dépolarisation ne dépassera pas 40 mV

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Perception de lintensité du stimulus
Le SNC peut faire la différence entre un stimulus
faible et un stimulus fort même si le potentiel
d action est le même dans les deux cas
1. Un stimulus fort fait réagir plus de neurones
quun stimulus faible
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2. La fréquence des potentiels produits est plus
grande si le stimulus est fort.
La fréquence peut varier, selon la force du
stimulus, de 1 Hz (un potentiel par seconde) à
100 Hz
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FIN de la partie 2