Cours 1 - Propriétés membranaires passives et transporteurs ioniques (complet) Flashcards
1
Q
Placer les molécules suivantes selon leur perméabilité à travers la membrane neuronale (faible à élevée) :
- petites molécules polaires non chargées
- ions
- petites molécules hydrophobes
- grosses molécules polaires non chargées
A
1 - ions : aucune perméabilité
2 - grosses molécules polaires non chargées : faible
3 - petites molécules polaires non chargées : élevé
4 - petites molécules hydrophobes : très élevé
2
Q
V ou F. Un grand flux d’ions est nécessaire pour créer une différence potentiel membranaire.
A
F, avec seulement quelques ions, on peut créer une différence de potentiel membranaire
3
Q
Quels sont les 3 éléments essentiels pour générer un potentiel membranaire?
A
- Canaux passifs (« leak » or « resting » or « non gated » channels)
- Molécules chargées non diffusibles
- Mécanismes de maintien de l’équilibre ionique
4
Q
V ou F. Au potentiel de repos de la membrane, ce sont des charges positives qui s’accumulent près de la membrane du côté extracellulaire.
A
V
5
Q
1 - Pourquoi les concentrations ioniques intra et extracellulaires changent selon l’espèce?
2 - Est-ce qu’il y a aussi des différences au sein d’une même espèce et/ou d’un même organisme?
A
1 - À cause du milieu dans lequel l’espèce vit (par exemple, le calmar vit dans l’eau salée, mais les mammifères vivent dans l’air)
2 - il n’y a pas de différences au sein d’une même espèce et/ou d’un même organisme
6
Q
V ou F. Le gradient de concentration ionique (ratio extra/intra cellulaire) diffère selon l’espèce.
A
F, les concentrations peuvent changer, mais le ratio reste similaire
7
Q
Concentration (mM), pour un neurone de mammifères, intra et extra cellulaire pour le POTASSIUM.
A
intra : 140 mM
extra : 5 mM
8
Q
Concentration (mM), pour un neurone de mammifères, intra et extra cellulaire pour le SODIUM.
A
intra : 5 - 15 mM
extra : 145 mM
9
Q
Concentration (mM), pour un neurone de mammifères, intra et extra cellulaire pour le CHLORE.
A
intra : 4 - 30 mM
extra : 110 mM
10
Q
Par quoi est créé la force électrochimique?
A
par les effets conjoints du gradient de concentration et du gradient électrique
11
Q
V ou F. À l’équilibre électrochimique, le flux net d’ions est nul. Qu’est-ce que ça veut dire?
A
V.
Ça veut dire que la différence dans l’entrée et la sortie d’ions est nulle, car il y a un équilibre de chaque côté de la membrane (donc les ions traversent en gardant cet équilibre). Ça ne veut pas dire qu’il n’y a plus d’ions qui traversent, il y a un toujours un flux d’ions.
12
Q
Le point d’équilibre électrochimique détermine quoi?
A
potentiel d’équilibre
13
Q
Quel est la lettre qui désigne la conductance ionique?
A
g
14
Q
Les variations de conductance ionique sont dues principalement à quoi?
A
à l’ouverture de canaux voltage dépendants ou de récepteurs canaux
15
Q
Qu’est-ce qui détermine le patron d’activité des neurones?
A
les types de conductances ioniques, donc les types de courants ioniques présents
16
Q
Potentiel électrique :
- définition
- symbole/lettre
- unité
A
- définition : résulte de la séparation de charges opposées.
- symbole/lettre : V
- unité : millivolts (mV)
17
Q
Courant électrique :
- définition
- symbole/lettre
- unité
A
- définition : est un déplacement de charges
- symbole/lettre : I
- unité : Unité de mesure : microampères (µA)
18
Q
Résistance :
- définition
- symbole/lettre
- unité
A
- définition : mesure de «l’opposition » au déplacement des charges
- symbole/lettre : R
- unité : Unité de mesure : ohms ( Ω
19
Q
Conductance :
- définition
- symbole/lettre
- unité
A
- définition : mesure de la capacité des charges à se déplacer
- symbole/lettre : g
- unité : siemens (S)
20
Q
Relation entre la résistance et la conductance.
A
inversement proportionnel : g = 1/R
-> donc, les 2 désigne la même chose (même phénomène), mais sont opposés
21
Q
Loi d’Ohm
A
V = R * I
22
Q
Dans un circuit équivalent d’un neurone, par quoi peut être représenté :
- canal potassique
- gradient électrochimique
- la membrane (bicouche lipidique)
- la pompe d’échange Na+/K+
A
- canal potassique : résistance (car les ions peuvent passer, mais avec une certaine limite)
- gradient électrochimique : source de courant
- la membrane : condensateur (conductance)
- la pompe d’échange Na+/K+ : transformateur
23
Q
Dans un circuit équivalent d’un neurone, est-ce que les résistances sont placées en série ou en parallèle? Pourquoi?
A
en série, car on parle de l’ensemble de la membrane (pas petit bout par petit bout)
24
Q
Pourquoi on peut dire que la membrane neuronale agit comme un condensateur?
A
la membrane est une couche isolante avec des composants chargés de part et d’autre (les charges s’accumulent aux abords de la membrane)
25
Définition constante d'espace. À quoi est dû ce phénomène (2)?
- définition : L’amplitude des réponses passives diminue en fonction de la distance
- causes :
1 - La résistance membranaire ( Rm ) = « fuite » de courant à travers la membrane
2 - Résistance axoplasmique (résistance axiale, Ra ) = résistance du cytoplasme
26
Rôle de Rm et de Ra sur la constante d'espace
Rm : résistance membranaire : permet de garder le courant dans l'axone, donc on veut qu'il soit grand pour que le courant se rende plus loin
Ra : résistance axiale : c'est la résistance du cytoplasme au courant, donc on veut qu'il soit petit pour que le courant se rende plus loin
27
Équation de la constante d'espace.
𝛌 ≈ 𝑅𝑚/𝑅𝑎
| où 𝛌 = constante d'espace
28
Constante d'espace. La relation entre l'amplitude du courant et la distance parcourue par le courant est ...
exponentielle inverse
29
En mots, 𝛌 (lambda) est égal à quoi?
- c'est la constance d'espace
- c'est la distance parcourue par le courant avant que 2/3 du courant ait fuit, donc plus la distance augmente, plus le courant fuit (relation exponentielle)
- > plus lambda est grand, plus le courant se rend loin
30
V ou F. La Ra est inversement proportionnelle au
| diamètre de l’axone inversement proportionnelle à la constante d'espace. Expliquer.
V.
- Plus le diamètre de l'axone est petit, plus la résistance axiale (Ra), causée par le cytoplasme, est grande
- Plus Ra est grand, plus la résistance qui va « dans le sens contraire » du courant est grande, donc le courant se rend moins loin, donc inversement proportionnel
31
V ou F. λ (constante d'espace) est inversement proportionnel au diamètre de l’axone. Expliquer.
F. C'est proportionnel. Plus le diamètre de l'axone est grand, moins la résistance du cytoplasme (Ra) est grande, donc ça permet au courant de se rendre plus loin. Donc, un grand diamètre signifie une grande constante d'espace
32
Équation de la constante de temps. Définir les variables.
τ = Rm x Cm
τ : constante de temps
Rm : résistance membranaire
Cm : capacitance membranaire
33
En mots, qu'est-ce que la constante de temps?
c'est le temps nécessaire pour que la tension au bord de la membrane atteigne 2/3 de la valeur maximale de tension
34
Quels paramètres affectent la constante de temps? (2)
- la résistance membranaire : plus la résistance de la membrane est grande, plus le courant va rester longtemps dans l'axone, et donc la constante de temps sera plus grande (proportionnel)
- la capacitance membranaire : plus la capacitance est grande, plus il y a de charges qui vont s'accumuler à la membrane, donc il y aura davantage de charges à décharger, ce qui prendre plus de temps, plus une plus grande constante de temps (proportionnel)
35
Comment varie le courant de capacitance?
- la capacitance de la membrane se « charge » pendant que la membrane est à l'équilibre, donc le circuit est « fermé »
1 - le courant de la capacitance est donc de zéro quand la membrane est à l'équilibre (pas d'échange de charges)
2 - quand l'équilibre de la membrane commence à changer (le voltage change), la capacitance de la membrane se « décharge », donc le courant de capacitance chute drastiquement
3 - quand l'équilibre de la membrane revient (le voltage arrête de changer), la capacitance peut se « recharger », donc le courant de la capacitance revient vers une valeur de zéro
36
V ou F. Le passage des ions est actif dans un canal, mais il est passif dans les pompes.
F, c'est le contraire
37
V ou F. Le transport ionique est beaucoup plus rapide via un canal à comparer à une pompe.
V
38
Transport actif primaire?
les pompes utilisent l’énergie fournie par l’hydrolyse de l’ATP pour forcer le déplacement des ions contre leur gradient, donc pour former un gradient
39
Transport actif secondaire? Ça nécessite quoi absolument?
les échangeurs et co transporteurs déplacent un ion contre son gradient en utilisant l’énergie fournie par le gradient d’un autre ion (donc nécessite un gradient déjà établi pour un autre ion)
40
Les pompes Na+/K+ et Ca2+ sont des types de pompe utilisant le transport actif primaire ou secondaire?
primaire (utilise de l'ATP pour faire par elle-même un gradient d'ions)
41
La pompe échangeur Na+/Ca2+ et les les cotransporteurs K+/Na+/Cl- et K+/Cl- sont des types de pompe utilisant le transport actif primaire ou secondaire?
secondaire (ce sont des échangeurs et des cotransporteurs)
42
Que fait une pompe de type échangeur? Les ions doivent être de même polarité ou de polarité inversée?
- pompe qui fait passer 2 ions en sens opposé (un vers l'intérieur, l'autre vers l'extérieur)
- un des ions passe en pro-gradient, ce qui permet aux autres ions de passer en anti-gradient (utilise le gradient d'un ion pour faire passer les autres)
- les ions utilisés doivent être de même polarité (un + sort, un + entre = équilibre)
43
Que fait une pompe de type co-transporteur? Les ions doivent être de même polarité ou de polarité inversée?
- pompe qui fait passer 2 ions dans le même sens
- un des ions passe en pro-gradient, ce qui permet aux autres ions de passer en anti-gradient (utilise le gradient d'un ion pour faire passer les autres)
- les ions utilisés doivent être de polarité inversée (un + entre, un - entre et vice-versa)
44
Étapes de fonctionnement de la pompe Na+/K+ (6)
- position d'origine : ouverture vers le cytoplasme (relargage du K+ vers le cytoplasme)
1 - Liaison de 3 ions Na+ à partir du cytoplasme
2 - Phosphorylation de la pompe : la pompe garde une conformation occluse (fermée) (la phosphorylation se fait grâce à l'ATP lié, duquel on garde 1 P et on relâche 1 ADP à cette étape-ci)
3 - Changement de conformation de la pompe grâce à la phosphorylation -> l'ouverture de la pompe tourne pour se trouver vers le côté extra-cellulaire
4 - Changement de conformation permettant d'ouvrir le canal :
4.1 - relargage de 3 Na+ vers le côté extracellulaire
4.2 - entrée de 2 K+ dans la pompe (à partir du côté extracellulaire)
5 - Déphosphorylation de la pompe : la pompe garde une conformation occluse (fermée)
6 - Liaison d'un ATP sur la pompe et changement de conformation -> retour à l’état originel (ouverture vers le cytoplasme)
45
Combien de domaines transmembranaires possède la pompe Na+/K+ ?
10
46
La pompe Na+/K+ possède 3 sites de liaison importants. Lesquels?
- Site de liaison du K et Na
- Site de liaison de l’ATP
- Site de liaison de l’ouabaïne
47
Bloqueur bien connu de la pompe Na+/K?
oubaïne
48
Rôle le plus important de la pompe Na+/K?
maintien du potentiel membranaire
49
Quel est l'effet d'un bloqueur de la pompe Na+/K?
- il y a un blocage de l'hyperpolarisation après des PA
- la pompe Na+/K n'est plus capable de rétablir la concentration de K+ pour permettre une hyperpolarisation (le K+ sort grâce à cette pompe, mais le Na+ rentre par d'autres moyens, pas de problèmes pour faire des PA)
- > si cette pompe est rendue incompétente, on ne pourra plus garder des PA proches, donc les PA sont plus espacés
50
V ou F. La pompe Na+/K travaille en solo. Expliquer.
F. Plusieurs échangeurs et co-transporteurs ont un rôle dans la régulation du Na+ et du K+, donc la pompe Na+/K est en relation avec plusieurs autres pompes et canaux.
51
V ou F. Les structures de régulation du calcium dans la cellule permettent de garder des concentrations élevées de calcium. Quelles sont ces structures (4)?
F, ces structures gardent une concentration très basse de calcium (environ 100 nM)
- structures : RE, mitochondrie, protéine de liaison au calcium (calcium-binding-protein) et canaux dans la membrane
52
Pompe ATPase qui régule le calcium. Comment elle fonctionne (résumé)? Elle fait du transport actif primaire ou secondaire?
- pompe Ca2+
- elle fait entrer des ions H+ et fait sortir des ions Ca2+
- utilise de l'ATP pour faire l'échange (transport actif primaire)
53
Pompe de type échangeur qui régule le calcium. Elle échange quels ions?
- échangeur Na+/Ca2+ (NKX : sodium calcium exchanger)
| - elle fait entrer du Na+ et fait sortir du Ca2+
54
Il y a combien de gènes qui codent pour la pompe Na+/Ca2+ ?
3
55
V ou F. La pompe Na+/Ca2+ est le principal mécanisme de régulation du calcium cytoplasmique.
V
56
Activité électrogénique? Quelle pompe possède cette activité?
- pompe qui est électrogène, donc l'activité de la pompe génère un courant
- pompe Na+/Ca2+
57
La pompe Na+/Ca2+ possède combien de domaines transmembranaires?
9
58
La pompe Ca2+ possède combien de domaines transmembranaires?
10
59
La pompe Ca2+ possède 2 sites de liaison importants. Lesquels?
- Site de liaison du Ca 2+
| - Site de liaison de l’ATP
60
Étapes de fonctionnement de la pompe Ca2+
1 - 2 ions Ca2+ se trouve dans la pompe
2 - 1 ATP se lie du côté cytoplasmique
3 - phosphorylation (grâce à l'ATP) de la pompe (et relâche de l'ADP)
4 - provoque un changement de conformation (se tourne vers le côté extracellulaire) :
4.1 - relâche des 2 ions Ca2+
4.2 - 2 H+ entrent dans la pompe (côté extracellulaire)
5 - déphosphorylation + retour vers côté intracellulaire
6 - liaison de 2 ions Ca2+
7 - relâche des 2 H+ et liaison d'un autre ATP
61
Comment fonctionne un indicateur calcique? Ça utilise quelles protéines/molécules?
- c'est un complexe qui émet de la fluorescence quand du Ca2+ se lie à lui
- Fusion d’une GFP modifiée, de calmoduline et du peptide M13 (myosine light chain kinase)
- fonctionnement : quand le Ca2+ se lie, ça induit un changement de conformation qui permet à la GFP d'émettre de la fluorescence
62
Des dysfonctions des pompes à calcium peuvent causer quelles maladies (5)?
- AVC
- Ischémie
- Épilepsie
- Neurodégénérescence
- Sclérose en plaque
63
Les pompes à Cl- (chlore) ont combien de domaines transmembranaires?
12
64
Qu'est-ce que l'interdépendance entre différentes pompes/transporteurs/échangeurs?
les même ions sont utilisés par plusieurs pompes/transporteurs/échangeurs
65
L'interdépendance des pompes (et etc.) a des conséquences sur quoi? (2)
- le gradient ionique
| - des changements cellulaires, comme le volume de la cellule
66
Quant à la régulation du chlore, quelles sont les caractéristiques dans un neurone IMMATURE? Nommer :
- la concentration intra vs extra cellulaire de chlore
- le type de pompes + présentes et ce qu'elle fait
- le type de réponse induite
1 - concentration de chlore :
- intra : très élevé
- extra : faible
2 - type de pompes : la pompe chlore de type NKCC1 est la plus présente, son rôle est de faire entrer le chlore dans la cellule (augmente la concentration intra)
3 - type réponse :
- quand un récepteur au GABA est activé, son ouverture va faire SORTIR du chlore de la cellule (parce que la concentration intra est très élevée)
- puisque le chlore est négatif, quand il sort de la cellule, le côté intra devient + positif, donc DÉPOLARISATION
67
Quant à la régulation du chlore, quelles sont les caractéristiques dans un neurone MATURE? Nommer :
- la concentration intra vs extra cellulaire de chlore
- le type de pompes + présentes
- le type de réponse induite
1 - concentration de chlore :
- intra : très faible
- extra : élevé
2 - type de pompes : la pompe chlore de type KCC2 est la plus présente, son rôle est de faire sortir le chlore de la cellule (diminue la concentration intra)
3 - type réponse :
- quand un récepteur au GABA est activé, son ouverture va faire ENTRER du chlore dans la cellule (parce que la concentration intra est très faible)
- puisque le chlore est négatif, quand il entre dans la cellule, le côté intra devient + négatif, donc HYPERPOLARISATION
68
La régulation spécifique du chlore dans un neurone immature a quel type d'impact (quel syndrome/maladie ça peut causer)?
- ça augmente le risque d'épilepsie
- une crise d'épilepsie est causée par une trop grande excitation, et dans un neurone mature, les neurones GABA causent de l'inhibition, ce qui aide à rétablir un niveau normal d'excitation
- dans un neurone immature, les neurones GABA ont un rôle d'excitation et non d'inhibition, ce qui enlève cette « aide » à rétablir le niveau d'excitation à la normale, donc plus de chances de faire des crises d'épilepsie
69
Quel lobe du cerveau est un foyer épileptique assez commun?
lobe temporal
70
La pompe NKCC1 est de quel type? Quels autres ions sont impliqués?
- type cotransporteur
| - fait entrer 2 ions Cl- en même temps de faire entrer 1 ion Na+ et 1 ion K+
71
La pompe KCC2 est de quel type? Quels autres ions sont impliqués?
- type cotransporteur
| - fait sortir 1 ion Cl- en même temps de faire sortir 1 ion K+
72
Pompe de type échangeur qui régule les ions H+. Fait partie de quelle famille?
- échangeur Na+/H+
| - famille SLC9 (solute carrier 9)
73
L'échangeur Na+/H+ a combien de domaines transmembranaires?
12
74
La famille d'échangeur Na+/H+ a 2 types. Lesquels? Quel est le rôle de chacun?
- type membranaires : régule le pH intracellulaire
| - type intracellulaires : régule le pH des organites
75
Pompe de type transporteur qui régule les ions H+. Fait partie de quelle famille?
- transporteur HCO3-
| - famille SLC4 (solute carrier 4)
76
Le transporteur HCO3- a combien de domaines transmembranaires?
14
77
La famille de transporteur HCO3- a 2 types. Lesquels?
- dépendants du Na
| - indépendants du Na
78
V ou F. La régulation du pH ne se fait que par 3 types de pompes/canaux.
F, la régulation est très fine et se fait à l'aide de nombreux canaux, transporteurs, récepteurs et pompes.
79
Rôle de la V-ATPase. Quel autre nom on lui donne?
- fait l'acidification des organites intracellulaires
| - on l'appelle aussi l'ATPase vacuolaire
80
Où se trouve la V-ATPase dans la cellule? Où ne se trouve-t-elle pas?
Dans la membrane de tous les organites dont le pH est plus acide que le cytoplasme : endosome, lysosome, golgi, vésicules sécrétoires
- elle ne se trouve pas dans la membrane du RE (pH semblable à celui du cytoplasme)
81
La V-ATPase a combien de sous-unités au total?
14 unités au total (certaines en plusieurs
| exemplaires)
82
Domaines importants de la V-ATPase (2) et rôle de chacun.
- domaine V1 : hydrolyse l'ATP
| - domaine V0 : translocation des H+
83
De quoi est composé le domaine V1 de la V-ATPase? Préciser les rôles des sous-unités.
- sous-unités A à H
- sous-unités A et B (la roue qui tourne dans le côté extra, A et B sont présents en plusieurs exemplaires) : sites d'hydrolyse
- sous-unités C à H : différentes sous-unités qui forment toutes ensemble la tige qui relie V1 à V0
84
De quoi est composé le domaine V0 de la V-ATPase? Préciser les rôles des sous-unités les plus importantes.
- sous-unités unités a, d, e, c, c’ et c’’
- les sous-unités c, c' et c'' forment ensemble un anneau ancré dans la membrane
- la sous-unité a est composée de 2 hémi-canaux
85
À quoi servent les hémi-canaux dans la V-ATPase?
passage d'un ion H+ du côté extra vers le côté intra
86
Étapes de fonctionnement de la V-ATPase (4) pour une vésicule intracellulaire. Préciser dans quel domaine l'action a lieu.
1 - V0 : Entrée d’un ion H+ par l’hémi-canal côté cytoplasmique
2 - V0 : Liaison du H+ sur les résidus E (acide glutamique) *chaque sous-unité c, c' et c'' contient un résidus E qui permet de lier un H+
3 - V1 : L’hydrolyse de l’ATP entre les sous-unités A et B fait tourner l’anneau c-c'-c’’ de V0 grâce à la tige qui relie les 2 domaines. V0 : un H+ est déchargé par protonation d’un résidu R (arginine) qui se trouve dans la sous-unité a
4 - Sortie de l'ion H+ vers le côté intra-vésiculaire via l’hémi-canal (se trouve dans la sous-unité a)
87
Comment a-t-on pu prouver que la V-ATPase « tourne » réellement?
- en attachant une bille au domaine V1
- avec de la microscopie électronique(?), on peut voir image par image que la bille fait une rotation autour d'un point fixe
88
V ou F. Les neurotransmetteurs ont tous une dépendance égale pour les composantes chimique et électrique. Expliquer pour les monoamines/acétylcholine, le glutamate et le GABA.
F. Les différents neurotransmetteurs ont une dépendance inégale à ces composantes.
- Monoamines / Ach : + grande dépendance au pH
- Glutamate : + grande dépendance à la composante électrique
- GABA : moins clair
89
Quel autre nom donne-t-on à la composante électrique des gradients de membrane?
psi (Ψ)
