Cours 11 : Les potentiels cellulaires

Question 1

Quel est le rôle et la fonction des protéines de transport que contiennent les neurones?

Answer 1

Les protéines de transport jouent le rôle de canaux ioniques qui servent à faire circuler les substances de part et d’autre de la membrane plasmique.

Question 2

Quels sont les deux types de protéines de transport qu’un neurone peut contenir?

Answer 2

• Les canaux protéiques ouverts ou à fonction passive

- Les canaux protéiques fermés ou à fonction active

Question 3

Quelles sont les caractéristiques des canaux protéiques ouverts ou à fonction passive?

Answer 3

Ces canaux sont toujours ouverts et laissent passer certains ions sans restriction.

Question 4

Quelles sont les caractéristiques des canaux protéiques fermés ou à fonction active?

Answer 4

La protéine comporte une “vanne” qui peut s’ouvrir ou fermer le canal en réponse à des signaux physiques ou chimiques.

Question 5

Quels sont les différents types de canaux protéiques fermés ou à fonction active et leur caractéristique?

Answer 5

• Les canaux ligand-dépendants : s’ouvrent lorsqu’un ligand (neurotransmetteur) se lie à la membrane
• Les canaux voltage-dépendants : s’ouvrent et se ferment lorsqu’il y a une modification du potentiel de la membrane
• Les canaux des mécanorécepteurs : s’ouvrent ou se ferment lors de la déformation des récepteurs (ex.: au toucher)

Question 6

Qu’est-ce qu’est un potentiel de repos?

Answer 6

C’est la différence relative entre les charges de part et d’autre de la membrane plasmique ce qui représente le potentiel de la membrane.

Question 7

Quel est la différence de potentiel que le peut enregistrer de part et d’autre de la membrane plasmique dans un potentiel de repos?

Answer 7

70 mV

Question 8

Lors d’un potentiel au repos,

L’intérieur de la membrane est chargé positivement ou négativement?

L’extérieur de la membrane est chargé positivement ou négativement?

Answer 8

• L’intérieur de la membrane est chargé négativement

- L’extérieur de la membrane est chargé positivement

Question 9

Qu’est-ce qui détermine la polarité de la membrane plasmique lors d’un potentiel de repos?

Answer 9

La polarité de la membrane plasmique au potentiel de repos est déterminée par la composition ionique.

Question 10

Lors d’un potentiel de repos, quel est la distribution des ions au niveau de la membrane plasmique?

Answer 10

• Grande quantité de sodium (Na+) et de chlorure (Cl-) à l’extérieur de la cellule
• Grande quantité de potassium (K+) et de protéines (chargées -) à l’intérieur de la cellule

Question 11

Quelles sont les deux raisons qui fait que la quantité d’ions n’est pas équivalente de part et d’autre de la membrane plasmique?

Answer 11

• La membrane est pus perméable aux ions K+ qu’aux ions Na+.
• La pompe Na+/K+ qui transporte 3 Na+ à l’extérieur pour 2 K+ à l’intérieur (avec aide d’ATP) contre leur gradient de concentration.

Question 12

Qu’est-ce qui peut modifier le potentiel de repos de la membrane plasmique?

Answer 12

• N’importe quel changement de concentration ionique de part et d’autre de la membrane plasmique
• N’importe quel autre facteur susceptible de modifier la perméabilité de la membrane plasmique à l’égard de n’importe quel ion

Question 13

Quelle est la différence entre l’hyperpolarisation et la dépolarisation?

Answer 13

HYPERPOLARISATION

• La membrane passe par exemple de -70mV à -75mV.
• Le milieu interne sera donc plus négatif, équivaut à une inhibition.

    DÉPOLARISATION

• La membrane passe par exemple de -70mV à -65mV. (elle peut même devenir positif +30mV, polarité inversée)
• Le milieu interne sera donc plus positif, équivaut à une excitation.

Question 14

Qu’est-ce qu’est un potentiel gradués?

Answer 14

C’est des modifications locales et de courtes durées du potentiel de membrane. Ils peuvent être soit des dépolarisations, soit des hyperpolarisations.

Question 15

Que peut provoqué un potentiel gradué?

Answer 15

Ils provoquent l’apparition d’un courant électrique local dont l’intensité diminue proportionnellement avec la distance parcourue le long de la membrane plasmique du neurone. Donc, le courant peut s’épuiser.

Question 16

Quelle est la principale caractéristique du potentiel gradué?

Answer 16

• L’intensité des potentiels gradués est directement proportionnelle à la forme du stimulus, donc plus la force est grande, plus le trajet sera long.
• Plus il y a de neurotransmetteurs qui se lient aux récepteurs, plus l’intensité du courant augmente et plus il pourra se rendre loin. L’inverse est aussi possible.
• De ce fait, pour que le potentiel gradué se rendre à la zone gâchette et devienne un potentiel d’action, il doit y avoir sommation de plusieurs potentiels gradués au même moment sur la partie réceptrice du neurone.

Question 17

Qu’est-ce qui déclenche un potentiel gradué?
Que se passe-t-il s’il se déclenche?
Que se passe-t-il s’il n’atteint pas la zone gâchette?

Answer 17

• Les potentiels gradués sont déclenchés par une stimulation dans le milieu extracellulaire du neurone, ce qui entraîne l’ouverture des canaux ioniques à fonction active.
• Ils activent le déclenchement d’un potentiel d’action en propageant un influx nerveux dans les dendrites et le corps cellulaire pour atteindre le cône d’implantation de l’axone (zone gâchette)
• Si le potentiel gradué n’atteint pas la zone gâchette, le potentiel d’action ne sera pas déclenché parce que l’intensité du courant électrique n’était pas assez forte pour la longueur de la distance à parcourir pour se rendre à la zone gâchette

Question 18

Quels types de cellules peuvent générer un potentiel d’action?

Answer 18

Les cellules pourvues de membranes excitables

Question 19

Qu’est-ce qu’est un potentiel d’action?

Answer 19

C’est une brève inversion du potentiel de la membrane plasmique. C’est-à-dire une dépolarisation.

Question 20

Où se produit les potentiels d’action?

Answer 20

Au niveau de l’axone.

Question 21

Où est généré le potentiel d’action?

Answer 21

À la zone gâchette de l’axone (cône d’implatation)

Question 22

De quoi découle le potentiel d’action?

Answer 22

Le potentiel d’action découle d’une dépolarisation complète de la cellule (intérieur + extérieur -). Il y a donc une inversion temporaire du potentiel membranaire.

Question 23

La membrane plasmique passe de combien de mV à combien lors d’un potentiel d’action?

Answer 23

-70mV à +30mV

Question 24

Qu’est-ce qu’est un influx nerveux?

Answer 24

Un influx nerveux est en fait le résultat d’un potentiel d’action qui se propage.

Question 25

Est-ce que l’influx nerveux peut perdre de l’intensité?

Answer 25

Non.

Question 26

Comment se forme le potentiel d’action?

Answer 26

• Dépolarisation : Ouverture des canaux sodique à voltage-dépendants. Entrée du sodium (Na+). Fermeture des canaux sodique à voltage-dépendants. Arrêt de l’entrée du sodium (Na+).
• Repolarisation : Ouverture des canaux potassique à voltage-dépendants. Sortie du potassium (K+).
• Hyperpolarisation : Les canaux potassique à voltage-dépendants restent ouverts trop longtemps. Donc, la membrane devient très négative. Fermeture des canaux potassique à voltage-dépendants Arrêt de la sortie du potassium (K+).
• Pompe Na+/K+ : À l’aide de l’énergie ATP, la pompe fait sortir 3 ions Na+ et fait entrer 2 ions K+ ce qui rétablit la potentiel de repos de la membrane plasmique à -70 mV.

Question 27

Comment se propage le potentiel d’action dans l’organisme?

Answer 27

• La dépolarisation d’une zone de la membrane crée une forte onde de dépolarisation sur les zones voisines, ce qui provoque l’ouverture des canaux sodiques aux régions adjacentes. (intérieur +, extérieur)
• Dans la région où le potentiel d’action vient de se produire, les canaux sodiques se referment et empêchent un nouveau potentiel d’action d’être engendré. Le potentiel d’action se propage alors toujours en s’éloignant de son point d’origine.
• Dans l’organisme, les potentiels d’action sont toujours produits à l’une des deux extrémités de l’axone et envoyés soit vers les boutons synaptiques ou le corps cellulaire.

Question 28

Si l’axone est stimulé de façon externe (ÉMG), l’influx nerveux se propage dans quelle sens?

Answer 28

L’influx nerveux se propage dans les 2 sens.

Question 29

À combien de voltage correspond le seuil d’excitation?

Answer 29

-55mV

Question 30

Qu’est-ce qu’est la loi du tout ou rien?

Answer 30

• La zone gâchette de l’axone déclenche le potentiel d’action maximal ou ne le déclenche pas du tout.
• Le potentiel d’action a toujours la même valeur à partir du moment où le seuil d’excitation est atteint. Que la stimulation soit plus forte ou plus faible, tous les potentiels d’action sont semblables.

Question 31

Qu’est-ce qu’est la période réfractaire absolue?

Answer 31

• C’est la période qui s’étend de l’ouverture des canaux sodiques à la fermeture de ceux-ci.
• Il est à ce moment impossible d’engendrer un nouveau potentiel d’action à cet endroit.

Question 32

Que permet la période réfractaire absolue?

Answer 32

Elle permet que l’influx se propage dans une seule direction; vers les boutons synaptiques.

Question 33

Qu’est-ce qu’est la période réfractaire relative?

Answer 33

• C’est lors de la dépolarisation, c’est-à-dire lorsque les canaux à potassium sont ouverts.
• Le seuil d’excitation de l’axone est à ce moment très élevé et un potentiel d’action peut engendré seulement avec un stimulus très fort.

Question 34

Quelles sont les caractéristiques propres à la propagation de l’influx nerveux?

Answer 34

• Transmission à environ 120m/s
• Vitesse rapide : voies réflexes
• Vitesse plus lente : axones desservant les organes internes (intestins, glandes,…)

Question 35

Quels sont les deux facteurs principaux de la propagation de l’influx nerveux?

Answer 35

• Le diamètre de l’axone: plus le diamètre est grand, plus l’axone achemine les influx rapidement.
• La gaine de myéline: la présence d’une gaine de myéline accroisse radicalement la vitesse de propagation de l’influx (empêche les fuites de charges et permet au voltage de la membrane de changer plus rapidement)

Question 36

Quelle est la différence dans la propagation de l’influx nerveux entre des axones myélinisés ou myélinisés?

Answer 36

• Axones amyélinisés: propagation continue, transmission relativement lente, dissipation de la dépolarisation dans les régions adjacentes non excitables.
• Axones myélinisés: la dépolarisation à lieu uniquement aux noeuds de la neurofibre (noeuds de Ranvier) où il n’y a pas de myéline, donc conduction saltatoire qui est 30x plus rapide que la propagation continue. Concentration de la dépolarisation uniquement à des régions excitables.

Question 37

Qu’est-ce qu’est une synapse?

Answer 37

Une synapse est une zone de communication ce qui permet la communication d’une information entre 2 neurones ou plus ou d’un neurone à une cellule effectrice.

Question 38

Quels sont les deux éléments chimiques qui doit composé la synapse pour qu’elle fonctionne?

Answer 38

• Un bouton synaptique d’un neurone présynaptique qui renferme des dizaines de vésicules synaptiques (contiennent des molécules de neurotransmetteur)
• Une région réceptrice du neurotransmetteur située dans la membrane d’une dendrite ou sur le corps cellulaire d’un neurone postsynaptique.

Question 39

Quels sont les deux types de synapse?

Answer 39

• Synapse électrique

- Synapse chimique

Question 40

Quelles sont les caractéristiques d’une synapse électrique?

Answer 40

• Les synapses électriques sont rares, le transfert d’informations se fait directement entre deux neurones qui se touchent.
• Elles sont composées de jonctions ouvertes permettant la dépolarisation dans les deux sens.
• Ces synapses sont présentes dans l’encéphale.

Question 41

Quelles sont les caractéristiques d’une synapse chimique?

Answer 41

• Les synapses chimiques sont très fréquentes.
• Elles sont caractérisées par leurs deux éléments pré et postsynaptique qui ne se touchent pas: fente synaptique.
• La communication est à sens unique par le biais d’un messager chimique; le neurotransmetteur.

Question 42

Comment fonctionne la synapse chimique?

Answer 42

• Le potentiel d’action atteint les boutons terminaux du neurone présynaptique.
• Les canaux calcique à voltage-dépendants s’ouvrent et les ions Ca++ passent du liquide interstitiel en suivant leur gradient de concentration et entrent dans le corpuscule nerveux terminal.
• L’entrée du Ca++ entraîne la libération du contenu des vésicules synaptiques de neurotransmetteur. Le neurotransmetteur se retrouve donc dans la fente synaptique par exocytose.
• Le neurotransmetteur se lie à des récepteurs sur la membrane postsynaptique.
• Tant et aussi longtemps que le neurotransmetteur est lié à la membrane postsynaptique, celui-ci bloque la réception d’autres messages provenant des neurones présynaptiques. Un nettoyage devra alors être fait au niveau de la membrane. Le neurotransmetteur sera soit: recapté par les astrocytes ou le bouton synaptique où il sera détruit par des enzymes ou emmagasiné, dégradé par des enzymes associés à la fente synaptique ou la membrane postsynaptique, diffusé à l’extérieur de la synapse.

Question 43

Vrai ou Faux.
Le délai de la transmission au niveau des synapses est beaucoup plus long que la transmission de l’influx au niveau de l’axone.

Answer 43

Vrai.

Question 44

Pourquoi la transmission nerveuse est beaucoup plus rapide dans les voies comprenant 2 ou 3 synapses (ex.: mouvement du bras) que dans les voies nerveuses poly synaptiques qui caractérisent les fonctions mentales supérieures?

Answer 44

Parce que la libération du neurotransmetteur et sa liaison sur la membrane postsynaptique peuvent durer entre 0,3 et 0,5ms, ce qui ralentit beaucoup la transmission nerveuse.

Question 45

Quelle est la fonction des récepteurs présents sur les canaux ioniques à ligand-dépendant sur membranes postsynaptiques dans les synapses chimiques?

Answer 45

Ils ont pour fonction d’ouvrir les canaux ioniques et de convertir les signaux chimiques en signaux électriques.

Question 46

Vrai ou Faux.

Les canaux à ligand-dépendants ne sont pas responsable d’un phénomène qui peut s’autogénérer et s’amplifier de lui-même.

Pourquoi?

Answer 46

Vrai.

En effet, ils sont relativement insensibles aux variations de potentiel de membrane, contrairement aux canaux ioniques voltages-dépendants qui produisent des potentiels d’action.

Les récepteurs du neurotransmetteur présent sur les canaux ioniques à ligand-dépendants entraînent des variations locales du potentiel de la membrane qui sont graduées selon la quantité et le temps d’action du neurotransmetteur. (potentiel gradué)

Question 47

Expliquez le phénomène du potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)?

Answer 47

• Lorsque la molécule du neurotransmetteur excitateur se lie à un canal ligand-dépendant, ceci provoque l’ouverture de canaux permettant la diffusion de Na+ à l’intérieur du neurone.
• Comme le gradient électrochimique du Na+ est plus grand que celui du K+ (en raison de la pompe Na+/K+ fait sortir 3 Na+ pour l’entrée de 2 K+), le Na+ entrera en plus grande quantité dans la cellule qu’il y aura de K+ qui en sortira.
• Il y aura alors dépolarisation locale de la membrane postsynaptique. Si celle-ci atteint le seuil par sommation de plusieurs ions, il y aura alors création d’un PPSE.

Question 48

Quelles sont les caractéristiques du potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)?

Answer 48

• Les membranes postsynaptiques ne peuvent engendrer de potentiels d’action, il y aura plutôt des phénomènes locaux de dépolarisation (potentiels gradués) soit, les PPSE.
• Chaque PPSE dure quelques millisecondes et la membrane revient au potentiel de repos. Ces courants diminuent avec la distance, mais peuvent se propager jusqu’au cône d’implantation de l’axone du neurone postsynaptique et ainsi, engendrer un potentiel d’action.
• Pour se faire, la quantité de neurotransmetteurs doit être suffisante pour produire plus de PPSE et ainsi atteindre le seuil d’excitation du neurone postsynaptique.

Question 49

Expliquez le phénomène du potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)?

Answer 49

• Option1: La molécule de neurotransmetteur inhibiteur se lie à des canaux potassiques ligand-dépendants et ceci provoque la sortie du K+ de l’élément postsynaptique
• Option 2: la molécule de neurotransmetteur se lie à des canaux à chlorure et ceci provoque l’entrée d’ions Cl- dans l’élément postsynaptique
• Les deux options peuvent survenir en même temps, mais dans tous les cas, l’intérieur de l’élément postsynaptique deviendra très négatif, ce qui équivaut à un hyperpolarisation (-90 mV)
• Ces hyperpolarisatIons correspondent à des PPSI

Question 50

Quelles sont les caractéristiques du potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)?

Answer 50

• La liaison du neurotransmetteur dans les synapses inhibitrices réduit alors la capacité d’un neurone postsynaptique à engendrer un potentiel gradué et donc, un potentiel d’action.
• La plupart des neurotransmetteurs inhibiteurs entraînent une hyperpolarisation de la membrane postsynaptique.
• Dans ce cas, il pourra y avoir un potentiel d’action uniquement s’il y a présence de PPSE plus fort pour contrer l’inhibition (par sommation) parce que sinon, il s’inhibe et rien ne se passe.

Question 51

Que sont les potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) et les potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI)?

Answer 51

Ce sont des potentiels gradués.

Question 52

À ce jour combien connaît-on de substances qui sont ou pourraient être des neurotransmetteurs?

Answer 52

Une cinquantaine.

Question 53

Quels sont les différentes classification des neurotransmetteurs?

Answer 53

• Acétylcholine
• Amines biogènes
• Acides aminés
• Neuropeptides
• Peurines
• Gaz et lipides

Question 54

Quelles sont les caractéristiques de l’acétylcholine?

Answer 54

• Libération dans les terminaisons neuromusculaires pour stimulation du muscle squelettique.
• Joue un rôle dans le SNC, au niveau de la mémoire et de l’apprentissage et dans le SNA, action de ralentissement général des organes (parasympathique).

Question 55

Quelles sont les caractéristiques des amines biogènes?

Answer 55

• Noradrénaline : régulation du cycle veille-sommeil, des émotions, de l’apprentissage et de la mémoire. Sensation de bien-être.
• L’adrénaline : stimulation du SNA (sympathique).
• La dopamine : régulation du tonus musculaire (subst. noire) et émotions : motivation, plaisir
• La sérotonine : impliquée dans la régulation du sommeil, de l’humeur et de l’appétit dans le SNC
• L’histamine : joue un rôle dans l’état de veille, la régulation de l’appétit, l’apprentissage et la mémoire. Rôle dans la réponse immunitaire (vasodilatation et
  inflammation) .

Question 56

Quelles sont les caractéristiques des acides aminés?

Answer 56

• Acide gamma-aminobutyrique (GABA) : principal neurotransmetteur inhibiteur dans l’encéphale. Une baisse de GABA peut provoquer des convulsions.
• Glutamate : est le principal excitateur du SNC. Rôle dans l’apprentissage et la mémoire. Est surtout présent dans le système limbique. Il est libéré en grande quantité lors d’un AVC et provoque une toxine responsable de la mort des neurones. Une augmentation importante du Glutamate peut provoquer des convulsions.

Question 57

Quelles sont les caractéristiques des neuropeptides?

Answer 57

• Les endorphines : opiacé naturel, réduction de la perception de la douleur. Inhibition de la substance P
• La substance P : intervient dans la transmission nociceptive du SNP.

Question 58

Quelles sont les caractéristiques des purines?

Answer 58

L’ATP (adénosine triphosphate): est la forme universelle d’énergie dans les cellules. Peut déclencher des réponses excitatrices rapides.

Question 59

Quelles sont les caractéristiques des gaz et lipides?

Answer 59

• Monoxyde de carbone et monoxyde d’azote : considérés comme neurotransmetteurs même s’ils ne sont pas dans les vésicules présynaptiques.
• Impliqués dans l’apprentissage, la mémoire, l’appétit,…