Canaux ioniques - Cours 2 Flashcards
Vrai ou faux?
La technique du voltage imposé à été découverte en 1847 par le physiologiste français Claude Bernard
FAUX : Date de 1940 par Quennel Cole
Claude Bernard s’intéressait à l’homéostasie des organes de notre corps
Vrai ou faux?
La tétrodotoxine bloque les canaux sodiques en augmentant la vitesse de leur inactivation
FAUX : bloque le pore du canal sodique, ce qui empêche les ions de passer
Vrai ou faux?
La rectification entrante est une propriété des canaux qui ne permettent pas un passage équivalent des ions dans les deux sens (entrant et sortant)
VRAI : Exemple : NMDA - Les ions passent mieux d’un sens que dans l’autre
Expliquez la technique du voltage imposé
1- Une électrode interne mesure le potentiel de membrane (Vm) et est reliée à l’amplificateur de stabilisation du voltage
2- L’amplificateur de stabilisation du voltage compare le potentiel de membrane au potentiel imposé
3- Quand Vm diffère du potentiel imposé, l’amplificateur de stabilisation injecte du courant dans l’axone par l’intermédiaire d’une seconde électrode. Ce dispositif de rétroaction rend le potentiel de membrane identique au voltage imposé
4- On peut mesurer le courant réinjecter dans l’axone et qui donc traverse sa membrane
Quelle est la formule du courant ionique à travers la membrane?
I(ion) = g(ion) x (Vm - E(ion))
Soit
Courant ionique = conductance ionique x (potentiel membranaire - potentiel d’équilibre de l’ion) (aussi nommée force électromotrice)
Quelles sont les différentes techniques patch-clamp?
Enregistrement en cellule attachée
Enregistrement cellule entière
Enregistrement inside out (intracellulaire contrôlé)
Enregistrement outside out (extracellulaire contrôlé)
Quelle est la structure des canaux ioniques sensibles au potentiel?
-Plusieurs domaines transmembranaires (4)
-Éléments structuraux spécifiques requis pour :
Détecteur de voltage
Pore sélectif
De quoi dépend l’excitabilité des neurones?
Du complément de canaux exprimés
Donnez des exemples de neurones qui déchargent différents selon les canaux exprimés
A. Retarde excitation des neurones ; canal potassique différent IKA (canal potassique) pas actif à -55mV, mais actif à -75 mV : Retarde excitabilité
B. Bouffée de PA et plateau dû aux canaux calciques voltage-dépendants sur le corps cellulaire d’un neurone (somato-dendritique) quand dépolarisation de la membrane. Reste plus longtemps actifs que canaux sodiques
Hyperpolarisation permet l’ouverture des canaux calciques
C. Neurone qui fait 1 seul PA quand dépolarisation, même si on continue après de faire d’autre dépolarisation. -> Canal potassique IKM qui empeche de faire plusieurs PA
Après injection d’ACH sur le neurone fait plusieurs PA -> Enlève la contribution du canal potassique IKM, le rendant plus facielment excitable
D. Décharge en bouffée de manière répétitive (de manière continuelle) Ex. Neurones dopaminergiques. Canaux calcique voltage-dépendant qui est en cause et courant IH (courant cationique voltage-dépendant activé par hypepolarisation membranaire)
Qu’est-ce qui détermine la perméabilité sélective?
La taille du pore et la sphère d’hydratation
Quel pore est le plus grand? Les canaux Na+ ou K+ ? Expliquez
Les canaux Na+ possèdent un plus grand pore. En effet, bien que le Na+ soit plus petit que le K+ possède une plus petite sphère d’hydratation.
Comment appelle-t-on les canal ionique qui à un flux ionique linéaire?
Canal ohmique
Comment appelle-t-on les canal ionique qui n’ont pas un flux ionique linéaire?
Canal à rectification
Comment fonctionnent les canaux potassiques à rectification entrante?
La spermine : Chargé électrostatiquement qui vient s’attacher au canal et le bloque lorsque potentiel positif
Quand négatif, pas d’interactions avec le canal, ce qui ouvre le canal
Intéraction voltage-dépendante d’un régulateur avec le canal qui cause la rectification
K+ à plus de difficulté à entrer qu’à sortir
Quels sont les types de changements de conformation qui peuvent causer l’ouverture des canaux ioniques?
1- Rétrécissement du canal bloquant le canal. Changement conformationnel à un endroit précis
2- Changements structurauix plus généraux. Rétrécissement tout le long du canal
3- Le pore ne change pas tlm, mais porte à l’embouchure du canal : Boulet-chain
Quels sont les types de signaux qui peuvent induire des changements de conformations?
1- Ligands qui vient s’attacher à un domaine de liaison qui change la conformation
2- Intracellulaire : Exemple de la phosphorilation. Canal s’ouvre quand phosphorilé. Phosphorilation peut ouvrir certains canaux et en fermer d’autres
3- Changement de voltage . Senseur de voltage bouge en réponse au champs électrique et fait ouvrir le pore
4- Force physique directe : Ex : récepteur de la peau. Interaction avec cytosquelette cellulaire. Quand étirement de peau, cytosquelette ouvre canaux
Qu’est-ce qui peut influencer l’ouverture des canaux ioniques ?
Des régulateurs orthostériques et allostériques :
Agoniste : Canal s’ouvre
Antagoniste irréversible et reversible : Empêche la liaison au ligand à son site de liaison (site orthostérique), canal ne s’ouvre pas ->Compétition
Site allostérique : Site régulateur différent du site où se lie le ligand et influence l’ouverture du canal ionique en changeant la conformation (ex : benzodiazépine avec GABA) -> Peut être positif ou négatif
Par quoi est reflèté l’inactivation des canaux sodiques?
Par une baisse de la probabilité d’ouverture en fonction du temps
Comment se fait l’inactivation dépendante du calcium?
Calcium se lie à la calmoduline qui induit un changement de conformation dans le canal (surtout les canaux calciques voltage-dépendants)
Quelle est la structure générale des canaux ioniques?
Protéines transmembranaires avec hélices alphas traversant la membrane (plusieurs fois)
Pore ionique au milieu des hélices alphas
Habituellement, 1 seule protéine répétée plusieurs fois -> homomères
Parfois, hétéromères -> Différentes protéines de la même famille
Parfois, une seule grosse protéines avec plusieurs domaines transmembranaire qui fait un canal ionique
Parfois, protéines accessoires, comme S-U bêta et gamma, qui ne sont pas essentielles pour faire le canal -> Parfois mutations à ces protéines peuvent faire des maladies neurologiques
Qu’est-ce qui permet de prédire la structure des canaux?
Le profil d’hydrophobicité des acides aminés
Quelle est la structure générale des récepteurs Ach?
5 sous-unités chacune avec 4 segment TM
Quelle est la structures des canaux jonctions sérrés?
6 sous-unités x2 avec chacune 4 TM
Quelle est la structure des canaux Na+ voltage-dépendants?
1 seule protéine de 4 sous-unités avec 24 TM et une boucle P
Le senseur de voltage est le domaine….
4
Quelle est la différence entre les canaux voltage-dépendants et des canaux à rectification entrant de K+?
Voltage-dépendants : 4 S-U de 6 TM chaque avec boucle P
Rectification entrant : 4 S-U de 2 TM chaque avec boucle P
Qu’est-ce qui sous-entend la diversité fonctionnelle?
La localisation différentielle des canaux ioniques d’une même famille
Expliquez comment fonctionne le senseur de voltage
Le senseur de voltage (domaine 4) change de conformation et permet l’ouverture du pore et sa fermeture en déplaçant l’hélice 4-5
Quels sont les types (4) de canalopathies?
1- Epilepsie
2- Migraine
3- Maladies neuro musculaires
4- Ataxie cérébrale
Quels canaux sont touchées lors d’une épilepsie?
Na+
K+
Ca2+
GABA-A
Nicotinique
Quels canaux sont touchées lors d’une migraine?
Na+
Ca2+
Quels canaux sont touchées lors de maladies neuro musculaires?
Na+
K+
Ca2+
Cl-
Nicotinique
Quels canaux sont touchées lors d’une ataxie cérébrale ?
K+
Ca2+
Glycine
Que sont les crises épileptiques?
Perturbation temporaire de l’activité cérébrale, résultant d’activité neuronale anormale et excessive. Peuvent être focales ou généralisées.
Nombreuses manifestations cliniques.
Crises tonico-cloniques: perte de conscience, chute, mouvements convulsifs, morsure de la langue.
Absences: suspension brève de la conscience
Crises focales: impliquent une région limitée du cortex cérébral; auras.
Qu’est-ce que l’épilepsie ?
Condition chronique associée à des crises épileptiques répétées.
Quels sont les mécanismes des canalopathies causant l’épilepsie?
Fréquemment associé à une activité excessive dans les boucles thalamo-corticales (glutamatergique); excitabilité élevée des neurones corticaux ou thalamiques, baisse de l’inhibition GABAergique.
Quels sont les traitements des canalopathies causant l’épilepsie?
barbituriques, benzodiazépines (facilitation GABA-R) (+ efficace)
acide valproïque (bloc de GABA transaminase)
carbamazépine (inactivation canaux Na+), phénytoïne (bloc canaux
Na+)
vigabatrin (bloc de GABA transaminase)
tiagabine (bloc recapture GABA)
gabapentine (bloc canaux Ca+)
chirurgie
Quelles sont les mutations gain de fonction des canalopathies causant l’épilepsie?
Gain de fonction de récepteurs nicotiniques; facilitation des terminaisons thalamo-corticales = surexcitation des neurones corticaux.
Gain de fonction de canaux Ca de type T (CaV 3.2); changements de décharge des interneurones thalamiques = perturbation du circuit thalamo-cortical
Quelles sont les mutations perte de fonction des canalopathies causant l’épilepsie?
-Perte de fonction de canaux Na; baisse d’activité des interneurones GABA = desinhibition des neurones corticaux.
-Perte de fonction de canaux K dans neurones corticaux = augmentation excitabilité
Nommez 2 maladies neuromusculaires
Myotonie congénitale
Myasthénie
Qu’est-ce que la myatonie congénitale?
- Maladie musculaire d’origine génétique associée à un défaut de relâchement musculaire.
- Touche tous les muscles.
- Associé à une hypertrophie musculaire.
- Souvent traîté avec des anti-épileptiques.
Qu’est-ce que la myasthénie?
- Maladie neuromusculaire associée à une dysfonction (baisse) des jonctions neuromusculaires.
- Cause une faiblesse musculaire et une fatigabilité à l’effort.
- Symptôme initial souvent un ptosis.
- Peut être de cause auto-immune ou génétique.
- Traîtement initial: inhibiteurs de l’acétylcholinestérase.
Quelles sont les mutations gain de fonction des canalopathies causant des maladies neuromusculaires?
Myotonie: diminution de l’inactivation de canaux Na dans les cellules musculaires = décharges répétitives.
Myasténie: rallentissement de l’inactivation de récepteurs nicotiniques aux jonctions neuromusculaires = contractions musculaires prolongées et dégénérescence.
Quelles sont les mutations perte de fonction des canalopathies causant des maladies neuromusculaires?
Myasthénie: accélération de l’inactivation de récepteurs nicotiniques dans cellules musculaires = diminution de la force des contractions musculaires.
Myotonie: perte de fonction de canaux Cl dans cellules musculaires = décharges répétitives
Qu’est-ce qui peut induire de la douleur neuropathique?
Une mutation “gain de fonction” d’une sous-unité accessoire d’un canal Na+
Mutation d’une S-U bêta accessoire (régulateur des canaux sodiques) causant une neuropathie diabétiques causant de la douleur
La sous-unité auxilliaire beta peut promouvoir une densité de courant accrue, influencer la cinétique d’inactivation et la localisation du canal.
Augmentation de l’excitabilité des neurones sensoriels des ganglions de la racine dorsale
La sensibilité au voltage de l’inactivation est diminuée par la mutation
