C3 - M8

Question 1

Le potentiel d’action

Pourquoi une différence de potentiel s’établie entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane ?

Answer 1

Parce que les concentrations d’ions sont différentes d’un côté ou de l’autre.

Ex. : potasse et anions organiques dans la cellule.

• Comme la membrane est perméable au potassium, le potassium va pouvoir sortir de la cellule.
• En sortant, elle va laisser derrière des charges négatives qui sont les anions organiques.
• Ces derniers ne peuvent pas traverser la membrane parce que ce sont des molécules trop grosses pour passer à travers les pores présent dans la membrane cellulaire.
• On a donc un potentiel négatif à l’intérieur.
• Le potentiel transmembranaire peut être décrit grâce à l’équation de Nernst.

Question 2

Le potentiel d’action

Quelle équation permet de décrire le potentiel transmembranaire ?

Answer 2

L’équation de Nernst.

Question 3

Les canaux de la membrane

Quels canaux sont responsables du potentiel de repos ?

Answer 3

Les canaux passifs.

Question 4

Les canaux de la membrane

Quelle est l’une des particularités des cellules nerveuses ?

Answer 4

Elles sont excitables et cette excitabilité résulte de la présence de canaux actifs.

Question 5

Les canaux de la membrane

Que sont des canaux actifs ?

Answer 5

Ce sont des canaux qui peuvent s’ouvrir ou se fermer selon certaines circonstances.

Ex. : Quand le potentiel de la membrane devient plus dépolarisé, certains canaux actifs vont s’ouvrir et laisser entrer ou sortir la cellule des ions pour lesquels ces canaux actifs sont sélectifs.

Question 6

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lorsque des anions organiques ne peuvent pas sortir de la cellule ?

Answer 6

Une charge négative s’accumule dans la cellule.

Le potassium, lui, est chargé positivement et pourra sortir de la cellule.

Question 7

Les canaux de la membrane

Comment le potassium, qui est chargé positivement, pourra sortir de la cellule ?

Answer 7

Grâce aux canaux de fuite qui sont sélectifs pour le potassium.

Question 8

Les canaux de la membrane

Décris la perméabilité de la membrane pour le sodium au repos.

Answer 8

Elle est très faible.

Ainsi, il y aura une entrée de sodium très faible dans la cellule.

Cela fait en sorte que le potentiel à l’intérieur de la cellule est négatif (environ -60millivolts).

C’est légèrement plus dépolarisé que le potentiel d’équilibre du potassium.

Question 9

Les canaux de la membrane

De quoi sont responsables les canaux de fuite qui sont ouverts en permanence ?

Answer 9

Ils sont responsables du potentiel de membrane au repos.

Ils sont aussi responsables de la présence de canaux actifs voltage dépendants (comme les canaux Na+ ou K+).

Ils seront responsables du potentiel d’action.

Question 10

Les canaux de la membrane

Qu’est-ce qui est un changement subit de la perméabilité pour le sodium ?

Answer 10

Le potentiel d’action.

On a une ouverture des canaux de sodium voltage dépendants.

L’entrée de sodium va dépolariser la membrane.

Comme les canaux sodium sont voltage dépendants, plus la membrane se dépolarise, plus il y aura un grand nombre de canaux sodium qui s’ouvriront.

Question 11

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lorsque la membrane passe d’une très grande perméabilité du potassium au repos à une très grande perméabilité pour le sodium ?

Answer 11

Il y aura une dépolarisation massive de la membrane.

Question 12

Les canaux de la membrane

La valeur de repos de la membrane est très près de quel potentiel ?

Answer 12

Du potentiel d’équilibre du potassium.

Question 13

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lorsque la membrane passe à une valeur de repos à une nouvelle valeur de polarité ?

Answer 13

La valeur de polarité est maintenant positive à l’intérieur de la membrane.

Cela est causé par le fait que des charges positives associées aux ions de sodium sont entrées dans la cellule.

Question 14

Les canaux de la membrane

Lorsqu’il ya dépolarisation de la membrane cela augmente la conductance à quoi ?

Answer 14

Au sodium.

C-à-d, quand un élément est relié à la perméabilité de la membrane pour le sodium, il y a une augmentation de cette conductance.

Cela amène un courant transmembranaire généré par le passage d’ion de sodium.

Question 15

Les canaux de la membrane

Lorsqu’il y a dépolarisation de la membrane, il y a une augmentation de la conductance au sodium.

Cela amène, à nouveau, à une plus grande dépolarisation.

Que cela augmentera-t-il ?

Answer 15

La conductance au sodium.

Cela augmentera, par conséquent, le courant sodique.

C’est la rétroaction positive.

Question 16

Les canaux de la membrane

Qu’est-ce que la rétroaction positive ?

Answer 16

C’est un cycle qui amène vers le seuil de déclenchement du potentiel d’action.

Plus la dépolarisation de la membrane est grande, plus la conductance augmentera.

Le courant sodique va aussi augmenter, ce qui dépolisera la membrane davantage.

Dès que ce processus est enclenché, il se poursuivera jusqu’à son maximum.

C-à-d, jusqu’à un niveau de dépolarisation qui est positif à l’intérieur et très près du potentiel d’équilibre pour l’ion sodium.

Question 17

Les canaux de la membrane

Lorsque le processus de rétroaction positive est enclenché, jusqu’à où se poursuit-il ?

Answer 17

Dès que ce processus est enclenché, il se poursuivera jusqu’à son maximum.

C-à-d, jusqu’à un niveau de dépolarisation qui est positif à l’intérieur et très près du potentiel d’équilibre pour l’ion sodium.

Question 18

Les canaux de la membrane

Le phénomène de dépolarisation est-il un phénomène lent ?

Answer 18

Non, c’est un évènement très rapide, il ne dure que quelques millièmes de seconde.

Question 19

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il dès que la cellule se dépolarise et qu’il y a une ouverture des canaux sodium voltage dépendants ?

Answer 19

La membrane va se dépolariser davantage.

Cela provoquera une ouverture d’une plus grande quantité de canaux de sodium voltage dépendants jusqu’à un niveau maximum.

Ce niveau est le potentiel d’équilibre pour l’ion sodique de 55 millivolts.

Question 20

Les canaux de la membrane

Quel est le potentiel d’équilibre pour l’ion sodique ?

Answer 20

55 millivolts.

Question 21

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lorsque la dépolarisation de la membrane arrive à des niveaux très élevés ?

Answer 21

Il y a une inactivation des canaux sodiques ouverts, amenant la fermeture des canaux qui laissent entrer le Na+.

Cela cessera l’entrée de sodium dans la cellule.

Question 22

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lorsque le potentiel de la membrane atteind le potentiel d’équilibre du sodium ?

Answer 22

Un arrêt de l’entrée de sodium parce que le canaux sodique voltage dépendants seront fermés.

Question 23

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il au même moment que l’atteinte du potentiel d’équilibre du sodium ?

Answer 23

Une augmentation de la perméabilité de sodium.

Il y aura aussi, plus lentement et progressivement, une augmentation de la perméabilité pour le K+.

Question 24

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il lors d’une augmentation de la perméabilité pour le potassium ?

Answer 24

Comme le K+ est plus concentré dans la cellule, il y a une augmentation de la perméabilité membranaire pour le K+.

Cela va pousser le potassium à l’extérieur de la cellule.

Question 25

Les canaux de la membrane

Que se passe-t-il au même moment de la pointe du potentiel d’action ?

Answer 25

La cellule sera aussi positive à l’intérieur.

Deux forces vont pousser le potassium à l’extérieur de la cellule.

Une force électrique et une force de concentration, comme le K+ est plus concentré dans la cellule.

Question 26

Les canaux de la membrane

Au niveau du potassium, que ca causer la dépolarisation membranaire ?

Answer 26

Une augmentation de la conductance pour le K+.

Cela va provoquer un courant transmembranaire.

La sortie du potassium va causer une hyperpolarisation membranaire.

Cela va ramener, éventuellement, le potentiel de membrane vers des valeurs de repos.

Question 27

Les canaux de la membrane

Que va causer une sortie du potassium de la cellule ?

Answer 27

La sortie du potassium va causer une hyperpolarisation membranaire.

Cela va ramener, éventuellement, le potentiel de membrane vers des valeurs de repos.

Question 28

Les canaux de la membrane

Le potentiel de la membrane au repos est légèrement plus hyperpolarisé que le potentiel de d’équilibre pour le potassium.

Vrai ou faux ?

Answer 28

Faux.

Le potentiel de la membrane au repos est légèrement plus DÉpolarisé.

La membrane sera donc plus hyperpolarisée qu’au repos.

Question 29

Phénomènes de rétroaction

Combien a-t-on de phénomènes de rétroaction ?

Answer 29

Deux.

1. Phénomène de rétroaction positive très rapide pour le sodium
2. Phénomène de rétroaction négative plus lente pour le potassium

Question 30

Phénomènes de rétroaction

Que se passe-t-il lors du phénomène de rétroaction positive pour le sodium ?

Answer 30

Plus la membrane se dépolarise, plus il y aura une augmentation de la conductance.

Éventuellement, il y aura aussi une augmentation du courant sodique.

Cela va dépolariser davantage la membrane.

Ce phénomène se termine uniquement quand les canaux sodiques se ferment.

C’est ce que l’on appelle l’inactivation sodique ou encore, l‘inaction des canaux de sodium.

Question 31

Phénomènes de rétroaction

Comment se termine le phénomène de rétroaction positive pour le sodium ?

Answer 31

Ce phénomène se termine uniquement quand les canaux sodiques se ferment.

C’est ce que l’on appelle l’inactivation sodique ou encore, l’inaction des canaux de sodium.

Question 32

Phénomènes de rétroaction

Que se passe-t-il lors du phénomène de rétroaction négative pour le potassium ?

Answer 32

La dépolarisation membranaire va causer une augmentation de la conductance pour le potassium.

Il y aura donc une sortie du potassium.

Cela provoquera une sortie de charge positive de la cellule.

Cette charge positive repolarisera la membrane progressivement et l’amènera à des niveau des dépolarisation sous les valeurs de repos.

Question 33

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

Quels chercheurs ont joué un grand rôle dans l’analyse des mécanismes responsables du potentiel d’action ?

Answer 33

Hodgkin, Huxley et Kats

Question 34

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

De quelles toxines les chercheurs ont-ils tiré profit dans l’analyse des mécanismes responsables du potentiel d’action ?

Answer 34

Deux toxines présentes dans la nature :

1. La tétrodotoxine
2. Le trétraethylamonium

Question 35

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

Que peut-on observer lorsque l’on utilise de la tétrodotoxine ?

Answer 35

On bloque les canaux sodique voltage dépendants.

Il ne reste donc plus qu’un courant sortant en raison des ions de potassium qui vont de l’intérieur vers l’extérieur de la cellule.

Si on injecte un courant à l’intérieur d’une cellule dont les canaux sodiques ont été bloqués par cette toxine, on voit que le courant de potassium :

• Persiste
• S’active lentement
• Reste activé tout au long de la stimulation

Question 36

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

Que peut-on observer lorsque l’on utilise du trétraethylamonium ?

Answer 36

On bloque les canaux potassiques voltage dépendants.

On a donc plus que le courant sodique qui est relativement court en durée.

Son activation ainsi que sa désactivation sont rapides.

Question 37

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

Par quoi est représenté le décours des courants ioniques ?

Answer 37

Par la conductance au potassium et la conductance au sodium.

Question 38

Rôle des différents ions dans le potentiel d’action

Les courants (ou conductances) de quels ions jouent un rôle très important dans le potentiel d’action des cellules nerveuse ?

Answer 38

Ceux du potassium et du sodium.

Question 39

En résumé

En quoi consiste le potentiel d’action de la membrane ?

Answer 39

En une dépolarisation très rapide et une repolarisation de la membrane tout aussi rapide.

Cela dure environ 1 à 2 millisecondes.

Question 40

En résumé

Parle-moi de la conduction ionique du sodium et du potassium.

Answer 40

Conductance sodique : s’active et s’inactive rapidement.

Conductance potassique : plus lente et s’inactive plus lentement.

• Comme elle va rester activée plus longtemps, il y aura une période de temps, après la montée des centres du potentiel d’action, pendant laquelle la membrane sera hyperpolarisée par rapport aux valeurs de repos.
• C-à-d que le potentiel de la membrane va alors se loger à la valeur d’équilibre du potassium.

Question 41

Canal sodium

Dans quelle direction le canal sodium laisser passer les ions sodium ?

Answer 41

De l’extérieur vers l’intérieur de la cellule.

Question 42

Canal sodium

À quoi est dûe l’ouverture du canal voltage dépendant ?

Answer 42

Au fait que la membrane est suffisamment dépolarisée pour que le canal s’ouvre.

On injecte un courant dépolarisant dans la cellule.

Cela va produire une ouveture des canaux sodium voltage dépendants.

Ces canaux vont rapidement s’inactiver et se refermer.

Cela fait en sorte que la conductance sodique va être de courte durée.

Question 43

Canal potassique

Comment se ferme, parfois, le canal potassique ?

Answer 43

Le canal potassique et presque constamment ouvert.

Il va seulement se fermer progressivement avec un mécanisme différent.

Celui-ci est causé par la cinétique des canaux plutôt qu’en raison d’une porte qui vient de se fermer.

Question 44

En résumé

Est-ce qu’on peut avoir plusieurs potentiels d’action ayant une fréquence élevée ?

Answer 44

Oui.

Certaines cellules nerveuse font plusieurs potentiels d’action par seconde.

Question 45

En résumé

Que permettent les potentiels d’action ?

Answer 45

Ils permettent aux cellules nerveuse de transmettre un message à distance.

C’est l‘axone qui relie le corps cellulaire du neurone avec un neurone cible qui va conduire les potentiels d’action.

Question 46

En résumé

Que se passe-t-il lorsque les potentiels d’action arrivent à proximité du neurone cible ?

Answer 46

Cela va éventuellement produire une dépolarisation membranaire dans les terminaisons axonales.

Cette dépolarisation va amener la libération d’un neurotransmetteur.

Cela va permettre la communication entre une cellule et une autre.

Question 47

En résumé

Que se passe-t-il lorsqu’on injecte un courant hyperpolarisant dans une cellule ?

Answer 47

La membrane va simplement passivement s’hyperpolariser.

L’amplitude de l’hyperpolarisation va être proportionnelle à la quantité de courant qu’on injecte.

Question 48

En résumé

Que se passe-t-il quand on injecte un courant dépolarisant à faible intensité de stimulation dans une cellule ?

Answer 48

Le niveau de dépolarisation de la cellule va suivre très étroitement l‘intensité d’injection du courant.

Quand on augmente l’intensité de la stimulation, on voit un changement extraordinaire au niveau du potentiel de la membrane.

Plutôt que d’avoir un potentiel sous liminaire (?) qui suit l’intensité de la stimulation, on a un potentiel d’action qui est généré par la stimulation.

En augmentant davantage l‘intensité de la stimulation, on voit qu’on peut augmenter le nombre de potentiels d’action obtenus.

Le codage de l’intensité d’activation cellulaire se fait donc par la fréquence de décharges de potentiel d’action pour un neurone donné.

Plus l’intensité de la stimulation est grande, plus la fréquence de décharge ou la fréquence des potentiels d’action sera importante.

Question 49

Techniques de patch

Que sont les techniques de patch ?

Answer 49

Ce sont des techniques plus sophistiquées pour étudier les canaux ioniques au niveau des membranes cellulaires des neurones.

Technique patch clamp :

• Consiste à amener une pipette de verre toute fine (diamètre : +/- 1 millième de millimètre) près de la membrane cellulaire.
• Quand on passe un courant dans la pipette : ouverture de canaux systématiques.
• Chaque fois qu’un courant passe : on voit des petites ouvetures de canaux qui sont à la base des changements membranaires qui se produisent lorsque la cellule est simulée/excitée.

Question 50

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Que sont les périodes réfractaires ?

Answer 50

Période pendant laquelle il est impossible ou plus difficile de déclencher un potentiel d’action.

Question 51

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Plus la charge de potentiel d’action est élevée, plus la cellule communique un message important à une autre cellule.

Vrai ou faux ?

Answer 51

Vrai.

Question 52

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Est-ce que l’amplitude des potentiels d’action est toujours la même ?

Answer 52

Oui.

Question 53

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

De quoi va dépendre la décharge maximal d’un neurone ?

Answer 53

La fréquence de décharge maximum d’un neurone va dépendre, en grande partie, de la période réfractaire au déclenchement d’un potentiel d’action successif.

Question 54

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Est-il possible de déclencher un autre potentiel d’action pendant la période de montée et de descente rapide du sodium ?

Answer 54

Non, c’est impossible.

L’amplitude du potentiel d’action reste invariable.

Pendant cette période, on a une période réfractaire absolue.

Il est donc impossible de déclencher un potentiel d’action.

Question 55

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Qu’est-ce que la période d’hyperpolarisation prolongée qui suit le potentiel d’action ?

Answer 55

Lorsque la conductance potassique s’active, elle s’inactive très lentement.

Le potentiel de la membrane va donc revenir plus hyperpolarisée que le potentiel de repos.

C’est la période d’hyperpolarisation prolongée.

Question 56

Périodes réfractaires (absolue ou relative)

Que va déterminer la durée de la période d’hyperpolarisation prolongée ?

Answer 56

En grande partie, la fréquence maximale de décharge d’un neurone.

Ex. :
* Certains motoneurones innervent des fibres musculaires lentes
* Ils vont montrer une période d’hyperpolarisation prolongée très longue
* Ces neurones auront donc une fréquence de décharge maximale relativement petite.

……….

• D’autres motoneurones innervent des fibres musculaires rapides
• Ils vont montrer une période d’hyperpolarisation prolongée relativement courte
• Ces motoneurones vont donc pouvoir décharger à très haute fréquence
• Donc, il y a une période réfractaire absolue pendant laquelle il est impossible de déclencher un potentiel d’action
• Ensuite, durant la période d’hyperopolarisation prolongée, il y a une période réfractaire relative
• Pendant cette période, il est plus difficile de déclencher les potentiels d’action, mais ce n’est pas impossible.

Une fois que les potentiels d’action sont déclenchés au niveau du corps cellulaire, ils voyagent le long de l’axone pour transmettre un message à des cellules voisines.