Cours 2 - Canaux ioniques Flashcards
Dans le montage de voltage imposé, quel appareil rend le potentiel de membrane identique au voltage imposé par rétroaction?
Amplificateur de stabilisation
À quoi est dû le courant capacitif observé suite à un changement de voltage?
Réorganisation de charges des deux côtés de la membrane
Quel ion est responsable du courant entrant transitoire?
Entrée de sodium
Quel ion est responsable du courant sortant retardé?
Sortie de potassium
Quelle est la caractéristique du courant à l’équilibre?
Le courant est nul
Vm = E ion
(E = équilibre électrochimique ion)
I ion = g ion * (Vm - E ion)
Qu’est-ce que représente la conductance ionique (g ion)?
Le flux ionique à travers les canaux ouverts
Comment varie la conductance ionique en relation avec le voltage?
Plus le voltage augmente, plus on dépolarise, plus de canaux sont ouverts, plus le flux ionique augmente
DONC: conductance augmente
De quoi dépend le flux ionique?
- Quantité de canaux ioniques ouverts
- Conductance unitaire des canaux
Quelle technique permet l’enregistrement de canaux ioniques individuels?
Patch-clamp
Permet de mesurer le flux ionique pour ce canal
Quelle observation peut-on faire lorsqu’on enregistre des canaux sodiques en patch-clamp?
- Reflète ce qu’on obtient en voltage imposé classique, donc prouve que ce qui est observé en patch-clamp est sous-jacent au voltage classique
- Ouverture transitoire
Quel est le principe de base d’ouverture et de fermeture des canaux sodiques?
- Ouverture rapide
- Inactivation
- Fermeture lorsque retour au potentiel initial
Quel est le principe de base d’ouverture et de fermeture des canaux potassiques?
- Long délai d’ouverture
- Durée d’ouverture plus longue
- Pas de mécanisme d’inactivation
Bref: cinétique d’activation plus lente
Donner deux exemples de fonctions nécessitant des éléments structuraux spécifiques.
- Détecteur de voltage
- Pore sélectif
Quel est le rôle des conductances sodiques et potassiques dans le PA?
- Sodique: responsable de la phase montante (entrée de sodium)
- Potassique: responsable de la repolarisation (sortie de potassium)
De quoi dépend l’excitabilité des neurones?
Du complément de canaux exprimés
Quelles sont les différences entre les composantes sodiques et potassiques?
Potassique:
- Délai d’activation identique peu importe l’intensité de la dépolarisation
- Reste actif durant toute la durée de la dépolarisation
Sodique:
- Ouverture plus rapide quand dépolarisation plus grande
- Conductance maintenue pendant seulement quelques secondes
Quelle propriété est similaires pour les composantes sodiques et potassiques?
Sensibilité au voltage similaire: plus on dépolarise, plus la conductance augmente
Comment peut-on calculer la durée de l’inactivation sodique?
Dépolarisations successives: déterminer le laps temps entre 2 dépol. pour que les conductances sodiques aient la même amplitude
Vrai ou Faux: la durée de l’inactivation est la même pour tous les types de canaux sodiques
Faux: différente pour différents types de canaux
Sachant que l’ion Na est plus petit en taille que le K, lequel des pores de leur canal respectif est le plus petit?
K -> à cause de la sphère d’hydratation de Na qui est plus grosse
Quel est le rôle de l’hydratation dans la perméabilité sélective?
Pores des canaux sont faits pour accommoder la grosseur d’une sphère d’hydratation spécifique (pas la taille de l’ion, la taille de l’ion entouré de sa sphère)
Quelle méthode a été utilisée pour analyser l’ouverture « Tout ou rien » des canaux ioniques?
Bicouche lipidique artificielle
Décrire le montage pour obtenir une bicouche lipidique artificielle.
- Appareil de V imposé
- 2 compartiments remplis de sln aqueuse séparés
- Trou entre les 2 compartiments bouché par des lipides
- Ajout de canaux qui viennent s’insérer dans la bicouche
Quelle est l’utilité de la bicouche lipidique artificielle?
Permet d’identifier les caractéristiques du canal d’intérêt:
- conductance ionique unitaire
- flux ionique
Expérimentalement, quelle mesure nous permet de déterminer quels ions passent à travers un canal?
Mesure du potentiel d’équilibre
Pourquoi dit-on que l’ouverture des canaux ioniques est « tout ou rien »?
Canal devient ouvert uniquement lorsque tout est parfaitement aligné ; pas d’entre deux
Quelle méthode permet d’étudier les caractéristiques des canaux ioniques dans le contexte de cellules entières?
Patch-clamp ; enregistrement cellule entière
Quel type de technique patch-clamp doit-on utiliser pour tester l’influence d’un messager intra-cellulaire sur le fonctionnement d’un canal?
Inside-out
Quel type de technique patch-clamp doit-on utiliser pour tester des molécules qui pourraient influencer les domaines extra-cellulaires d’un canal?
Outside-out
Quel type de technique patch-clamp permet d’exposer l’intérieur du canal au milieu extra-cellulaire?
Inside out
En étudiant des récepteurs ACh en mode cellules entières, qu’a-t-on pu constater? (Pipette contenant ACh donc canal activé)
- Conductance du canal est fixe (unitaire): si on ne change pas le potentiel, le courant est toujours le même
- Le passage d’ouvert à fermer est instantané
Qu’est-ce qu’un canal ohmique?
Canal qui suit la loi d’Ohm de façon linéaire ; flux ionique proportionnel dans les deux sens
Qu’est-ce qu’un canal à rectification?
Courant plus faible dans un sens que dans l’autre
Quel est la différence entre un canal à rectification entrante versus sortante?
Entrante: I entrant > I sortant Sortant: I sortant > I entrant (I = courant)
Le canal NMDA subit quelle sorte de rectification?
Rectification sortante
Pourquoi est-ce que le canal NMDA est-il un canal a rectification sortante?
- Pas de Mg: linéaire
- Mg: plus c’est négatif, plus le pore ionique est bloqué par le Mg (négativité intracellulaire attire Mg)
Quel est un exemple de canaux à rectification entrante?
Canaux potassiques à rectification entrante
Comment fonctionnent les canaux potassiques à rectification entrante?
Spermine: canal interagit avec polyamine intracellulaire chargée positivement
Interaction avec sites chargés négativement lorsque le potentiel est positif (blocage)
Quelles sont les trois possibilités de mécanismes de changement de conformation menant à l’ouverture du canal?
1 : Changement de conformation localisé à une des régions du canal
2 : Changement de conformation généralisé qui se produit sur toute la longueur du canal
3 : Une particule bloquante vient se placer à l’ouverture du canal (s’enlève à l’ouverture)
Quel sont des mécanismes induisant l’ouverture de canaux?
- Liaison d’un ligand extracellulaire
- (Dé)Phosphorylation d’un ligand extracellulaire
- Changement de voltage
- Tension/pression
Quels sont les deux types de sites visés par la régulation pharmacologique de l’activation des canaux ioniques?
- Site orthostérique
- Site allostérique
Qu’est-ce qu’un site orthostérique?
Site de liaison principal de l’agoniste
Qu’est-ce qu’un site allostérique?
Site de modulation
Quels sont les deux types d’antagonistes?
Réversible
Irréversible
Comment fonctionne le mécanisme d’inactivation des canaux sodiques?
Dépolarisation : induit action sur la porte d’activation → mécanisme sensible au potentiel
▪ Dépolarisation maintenue : attraction électrostatique entre l’embouchure du pore et la porte d’inactivation = Canal inactivé
▪ Repolarisation : moins d’attirance entre la porte d’inactivation et le pore + la porte d’activation se referme
Vrai ou faux: le mécanisme d’inactivation des canaux sodiques fait en sorte que plus on dépolarise, plus c’est probable d’avoir un canal ouvert
Faux
Comment fonctionne l’inactivation des canaux calciques voltage-dépendants?
Arrêt de flux ionique après un moment → le calcium va se lier à la calmoduline → déclenchement du mécanisme d’inactivation
Comment fonctionne la prédiction de la structure des canaux à l’aide de l’hydrophobicité?
Certains acides aminés sont très hydrophobes
Si +++ de composantes hydrophobes consécutives → forte possibilité que le domaine soit transmembranaire
Quelle est la structure générale des récepteurs nicotiniques?
- Multimère
- 5 s-u = 5 protéines distinctes
- 1 s-u = 4 hélices alpha transmembranaires
- Donc: 1 récepteur = 20 domaines transmembranaires
(ni-co-ti-ni-que = 5 syllables –> 5 s-u)
Quelle est la structure des gap-junction?
Paire d’hémi-canaux : 1 pré + 1 post synaptique
1 hémi-canal = 6 s-u identiques → 1 s-u = 4 hélices alpha transmembranaires
Dans quel type de synapse retrouve-t-on les gap-junctions?
Synapses électriques (conduits entre les cytoplasmes)
Quelle est la structure générale des canaux sodiques voltage-dépendants?
- 1 chaîne polypeptidique continue
- 4 domaines homologues
- 1 domaine = 6 hélices alpha
- P-region entre S5-S6
Quelle est la structure générale des canaux calciques voltage-dépendants?
- 1 chaîne polypeptidique continue
- 4 domaines homologues
- 1 domaine = 6 hélices alpha
- P-region entre S5-S6
Quelle est la structure générale des canaux potassiques voltage-dépendants?
- 1 chaîne polypeptidique continue
- 4 domaines homologues
- 1 domaine = 6 hélices alpha
- P-region entre S5-S6
Quelle est la structure générale des canaux potassiques à rectification entrante?
- 4 s-u
- 1 s-u = 2 domaines transmembranaires reliés par région P
Quelle est la structure générale des canaux sensibles au glutamate?
- Région N terminale extracellulaire
- P region intracellulaire (cytoplasmique)
Comment peut-on détecter la présence de canaux dans une région particulière du cerveau?
Localisation des ARNm par hybridation in situ avec sondes radioactives
Pourquoi les canaux d’une même famille peuvent-ils avoir des propriétés biochimiques différentes?
Codés par différents gènes
Comment peut-on expliquer la grande variété du profil électrophysiologique des neurones dans différentes régions du cerveau?
Plusieurs familles de canal + chaque famille différents canaux en fonction des gènes qui codent
Comment varie l’assemblage moléculaire des canaux nicotiniques durant le développement?
Propriétés de conductance unitaire changent avec le temps
▪ Immature : s-u gamma +++ exprimée → petite conductance et longue ouverture
▪ Mature : s-u epsilon +++ exprimée → bonne conductance et ouverture courte
▪ Entre les deux : propriétés intermédiaires
Quel est l’effet de l’expression majoritaire de la s-u gamma dans les récepteurs nicotiniques?
Petite conductance + longue ouverture
À quel moment retrouve-t-on des récepteurs nicotiniques formés principalement de la s-u gamma?
Neurones immatures (Gamma = gamin)
Comment est formé le filtre de sélectivité dans les canaux potassiques à rectification entrante?
o 1 canal = 4 protéines = 8 domaines transmembranaires
o Organisation symétrique avec boucle P au centre
▪ Boucle P = filtre de sélectivité
- Présence d’acides aminés ayant une affinité pour l’ion
- Ions passent d’un site de liaison à l’autre à travers le filtre de sélectivité
- En bref : l’arrivée d’un nouvelle ion force les ions déjà présents à sauter d’un site à l’autre afin de pouvoir revenir à la configuration initiale
- Présence d’une antichambre aqueuse
Quel est le rôle des hélices 4-5 dans les canaux voltage dépendants?
Important pour induire changement de conformation
Quel est le rôle du domaine 4 des canaux voltage-dépendants?
Principal senseur de voltage
Quel est le rôle de l’hélice p?
Filtre de sélectivité
Quel est le rôle des domaines 5-6 des canaux voltage-dépendants?
Forment le pore
Quel est le rôle des domaines 1-4 des canaux voltage-dépendants?
Sensibilité au voltage
Quels sont des exemples de la diversité structurelle moléculaire des canaux ioniques?
- Canaux K v-dépendants sans inactivation
- Canaux K v-dépendants avec inactivation
- Canaux K pouvant être activés par dépol ou liaison de Ca
- Canaux cationiques activés par nucléotides cycliques
- Canaux K à rectification entrante
Qu’est-ce qui est différent entre les canaux et les transporteurs d’ions?
o Pas le même genre de domaines transmembranaires
o Pas de pore (« filtre de sélectivité »)
o Changements de conformation induits par la liaison d’ions (transporteurs)
▪ Versus les canaux qui sont activés par le voltage
o Continuité entre les milieux extra/intra cellulaires pour les canaux
Quelle sont des catégories d’afflictions dues aux canalopathies?
- Épilepsie et migraines
- Troubles neuromusculaires (myotonie, paralysie, douleur érythémateuse)
Qu’est-ce qu’est une crise épileptique?
Perturbation temporaire de l’activité cérébrale, résultant d’activité neuronale anormale et excessive
Quelles sont les manifestations cliniques des crises épileptiques?
- Crises tonico-cloniques
- Absences
- Crises focales
Qu’est qu’une crise tonico-clonique?
- Perte de conscience
- Chute
- Mouvements convulsifs
- Morsure de la langue
Qu’est-ce qu’une crise focale (épilepsie)?
- Impliquent une région limitée du cortex cérébral
- Auras (signes précurseurs à la crise)
Quelles sont les causes de l’épilepsie?
- Lésions cérébrales
- Infections
- Fièvre élevée (enfants)
- Mutations
(MILF)
Quels sont les mécanismes associés à l’épilepsie?
+++ associée à une activité excessive dans les boucles thalamo-corticales
▪ Excitabilité élevée des neurones corticaux ou thalamiques
▪ Baisse de l’inhibition gabaergique
Quels sont les traitements pharmacologiques pour l’épilepsie?
▪ Barbituriques
▪ Benzodiazépines → facilitent GABA-R
▪ Acide valproïque → bloc de GABA transaminase
(Moins de dégradation)
Quelles sont deux mutations gain de fonction pour l’épilepsie?
- Gain de fonction récepteurs nicotiniques
- Gain de fonction des récepteurs calciques de type T
Quels gènes sont mutés dans le gain de fonction des récepteurs nicotiniques (épilepsie)?
CHRNA2
CHRNA4
CHRNB2
Quel est le mécanisme derrière la mutation gain de fonction des récepteurs nicotiniques (épilepsie)?
Facilitation des terminaisons thalamo-corticales
→ Surexcitation des neurones corticaux
Par rapport au flux ionique, qu’est-ce que signifie une mutation gain de fonction?
Augmentation du flux ionique
Quel est le mécanisme derrière la mutation gain de fonction des récepteurs calciques de type T (épilepsie)?
Changements de décharges des interneurones thalamiques
→ Perturbation du circuit thalamo-cortical
Quels gènes sont mutés dans le gain de fonction des récepteurs calciques de type T (épilepsie)?
CACNA1H
Quelles sont deux mutations perte de fonction pour l’épilepsie?
- Perte de fonction des canaux sodiques
- Perte de fonction des canaux potassiques dans les neurones corticaux
Quel est le mécanisme derrière la mutation perte de fonction des canaux sodiques (épilepsie)?
Baisse d’activité des interneurones GABA
→ Désinhibition des neurones corticaux
Quel est le mécanisme derrière la mutation perte de fonction des canaux potassiques (épilepsie)?
Augmentation de l’excitabilité (moins de repolarisation)
Quels gènes sont mutés dans la perte de fonction des canaux sodiques (épilepsie)?
SCN1A
SCN2A
SCN2B
Quels gènes sont mutés dans la perte de fonction des canaux potassiques (épilepsie)?
KCNQ2
KCNQ3
Qu’est-ce qu’est la myotonie congénitale?
Maladie musculaire d’origine génétique associée à un défaut de relâchement musculaire
Quelles sont les caractéristiques de la myotonie congénitale?
Touche tous les muscles
Associé à une hypertrophie musculaire
Comment peut-être traitée la myotonie congénitale?
Antiépileptiques
Qu’est-ce qu’est la myasthénie?
Maladie neuromusculaire associée à une dysfonction des JNM
Quels sont les symptômes de la myasthénie?
Cause une faiblesse musculaire et une fatigabilité à l’effort
Symptôme initial souvent un ptosis (faiblesse muscles paupières)
Quelles sont les deux causes possibles de la myasthénie?
Auto-immune
Génétique
Quel est le traitement utilisé chez les patients souffrants de myasthénie?
Inhibiteurs de l’AchEase
Mutation perte de fonction pour la myotonie?
Perte de fonction des canaux Cl dans les cellules musculaires
→ Décharges répétitives
Quel gène est muté dans la mutation perte de fonction associée à la myotonie?
CLCN1
Mutation perte de fonction dans la myasthénie?
Accélération de l’inactivation de récepteurs nicotiniques dans les cellules musculaires
→ Diminution de la force des contractions musculaires
(Mutation des récepteurs Ach)
De quelle façon sont perturbés les canaux sodiques dans la myotonie?
Perturbation de l’inactivation:
o Canaux demeurent ouverts plus longtemps
o Même si très petit % des canaux atteints, impact global
o Courant persistant
o Plusieurs PA successifs en réponse à un seul stimulus
Quel est l’impact des mutations causants la réouverture des canaux sodiques?
Myotonie ou paralysie (Apparition d’un courant sodique suite à la repolarisation)
La mutation d’une s-u accessoire de quel type de canal induit de la douleur neuropathique?
Canal sodique
Dans quelle maladie retrouve-t-on de la douleur neuropathique périphérique chronique?
Diabète
À quelles mutations peut-être due la douleur neuropathique chez les patients diabétiques?
Mutations s-u principales canaux sodiques ou s-u accessoires
Quel est l’effet de la mutation de la s-u bêta-2 des canaux sodiques?
▪ Promouvoir une densité de courant accrue
▪ Influencer la cinétique d’inactivation
▪ Influencer la localisation du canal
Quel est le mécanisme de la douleur neuropathique reliée à la mutation des s-u bêta2 des canaux sodiques?
Augmentation de l’excitabilité des neurones sensoriels des ganglions de la racine dorsale (transmission de trop de signaux de douleur)
La sensibilité au voltage de l’inactivation est diminuée par la mutation
