Cours 2 Canaux ioniques Flashcards
la TTX bloque les canaux sodiques en
- bloquant le pore ionique
- Influencer la vitesse d’inactivation
1
La technique du voltage imposé a permis de découvrir les _______ __________ des flux ioniques.
propriétés bioélectriques
Quelles sont les étapes de la technique du voltage imposé ?
- Une électrode interne mesure le potentiel de membrane (Vm) et est reliée à l’amplificateur de stabilisation de voltage
- L’amplificateur de stabilisation du voltage compare le potentiel de membrane au potentiel imposé
- Si 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 poteniel de memb identique au voltage imposé - Mesurer le courant réinjecté dans l’axone avec un ampermètre
Quel est l’impact d’une injection de
- Charges négatives
- Charges positives
- Hyperpolarisation -> Réorganisation de charges en surface de la membrane
- Dépolarisation -> Courant qui comporte plusieurs phases
Vrai ou Faux
Tous les canaux sont activés par dépolarisation
Faux, la plupart des canaux sont activés par dépolarisation mais y a des exceptions de canaux qui sont activés par hyperpolarisation
Quelle est la formule qui permet le calcul d’un courant d’un ion ?
I ion = g ion X (Vm - E ion)
I = courant
g = conductance
Vm - E ion = Force électromotrice (diff entre potentiel memb et équilibre électrochimique de l’ion)
Que représente la conductance g ion ?
Nombre de canaux ouverts et leur capacité à laisser fuir des charges
Quel est le courant précoce et le courant retardé ?
Courant sodium
Courant potassium
Dans quel intervalle de temps, l’ouverture des canaux sodiques survient après une dépolarisation ?
Dans les 1ères millisecondes
Qu’est ce qui peut expliquer qu’après une dépolarisation du neurone, un canal sodique:
- peut rester ouvert longtemps
- Aucun changement
1.Exception (Hasard)
2. Processus stochastique
dépend de la dépolarisation, + on dépolarise + de chances que le canal s’ouvre
Est ce que nous pouvons avoir une probabilité de 100% pour des valeurs très positives de dépolarisation?
Non
Dans l’exemple du cours, la probabilité d’ouverture du canal Na+ maximale est a 80%
Lors d’une dépolarisation du neurone, quelles sont les différentes conformation au cours du temps des canaux Na+ et K+
- Fermé 1. Ouvert 2. En cours d’inactivation 3. Inactivé 4. Fermé
- Fermé 1. Fermé 2. Ouvert 3. Ouvert 4. Fermé
Quelles sont les différences du canal K+ par rapport au canal Na+ ? (2)
- Pas de mécanisme d’inactivation
2. Cinétique d’activation plus lente (s’ouvre plus tardivement à cause de leur structure)
Quels sont les éléments structuraux spécifiques requis pour des canaux ioniques sensibles au potentiel ? (2)
- Détecteur de voltage
2. Pore sélectif
L’excitabilité des neurones dépend du _________ de ______ exprimés
Complément
Canaux
Pour le Delayed firing neurone
Qu’est ce que on observe dans les situations normales ?
Quel canal régule son excitabilité ?
Qu’est ce qu’on observe lorsqu’on diminue le potentiel de membrane de -55mV à -75mV ?
Décharge répétitive
Canal potassique (courant 0 à -55mV)
Canal a activation rapide fait sortir des charges postives, donc on observe un délai
Pour le Potential -dependent excitability
Qu’est ce que on observe dans les situations normales lorsqu’on stimule le neurone?
Quel canal régule son excitabilité ?
Qu’est ce qu’on observe lorsqu’on diminue le potentiel de membrane de -55mV à -75mV ?
Dépolarisation soutenue, pas de PA
Canal calcique voltage dépendant (courant 0 à -55mV)
Dépolarisation plus importante, bouffée PA = potentiels de plateau
Pour le Spike accomodation
Qu’est ce que on observe dans les situations normales lorsqu’on stimule le neurone?
Quel canal régule son excitabilité ?
Qu’est ce qu’on observe lorsqu’on rajoute L’Ach ?
Un PA puis une longue période réfractaire à cause de l’ouverture des canaux potassiques
Canaux potassiques (activation retardée)
+++ PA successifs (l’exposition à l’Ach aux R musca et nico inhibe le courant potassique)
Pour le Bursting neuron (ex: dopa)
Qu’est ce que on observe dans les situations normales lorsqu’on stimule le neurone?
Quel canal régule son excitabilité ?
Qu’est ce qu’on observe lorsqu’on rajoute L’Ach ?
Décharges de façon périodique
Ih (courant cationique entrant)
ICa (s’active pendant l’hyperpolarisation, dépolarise la cellule)
Le propriétés électriques des différents neurones sont _________ et ________
Variables
Ajustables
Combien dure l’inactivation prolongée de la composante sodique ? Comment on l’a déterminé ?
environ 6ms
nous avons calculé le temps auquel le deuxième PA subséquent est équivalent au premier (1ms et 4ms, tps pas suffisant pour désinactivation)
Taille de l’ion Na+ est plus petite que K+
mais le pore du canal Na+ est plus grand que K+
Qu’est ce qui explique ce phénomène ?
Les mécanismes de passage comme: La sphère d’hydrataion (molécules d’eau qui entourent l’ion), il faut donc considérer l’ion et sa sphère d’hydrataion
Quel est l’un des rôles de l’hydratation ?
Une perméabilité sélective
Vrai ou faux
Un canal peut réguler le passage d’ions en modifiant le degrés d’ouverture de son pore.
Faux, l’ouverture des canaux ioniques est de type tout ou rien
Avec quelles techniques nous avons découvert que l’ouverture des canaux est de type tout ou rien ? (2)
Patch clamp (mesurer conductance et flux ionique) Couche lipidique artificielle avec des canaux artificieles (mesurer flux d'ions)
Grâce au patch clamp, nous avons découvert que la CONDUCTANCE du canal unitaire est ____. Elle est déterminée par la ________ du canal.
Fixe
Structure (taille pore par ex)
Quand la courbe du courant en fonction du potentiel est linéaire qu’est ce que cela veut dire ?
Pour les valeurs négatifs, il s’agit d’un courant______
Pour les valeurs positifs, il s’agit d’un courant ______
Le canal laisse passer l’ion dans un sens comme dans un autre
Entrant
Sortant
Qu’est ce qu’on mesure avec le patch clamp? (3)
Conductance
Flux ionique
Quel ion passe (par potentiel électrochimique)
Qu’est-ce qu’on peut tester avec un patch clamp ? (3)
Tester les propriétés des canaux
- Sensibilité voltage à d’autres ions
- Effets diff substances sur fonctionnement du canal
- Effet diff ligands sur l’ouverture des canaux
Qu’est-ce qu’un canal ohmique ? La courbe du courant en fonction voltage de ce canal est _______
Canal qui a des caractéristiques ohmiques (siot la loi d’ohm)
Linéaire
Quand la relation entre le courant et le voltage est non-linéaire (courant + faible dans un sens que dans un autre), comment on apelle ce phénomène ?
Rectification
Quand le courant sortant > entrant, la rectification est ______
Sortante
faciliter la sortie des ions -> augmentation conductance dans le sens sortant
La courbe courant-voltage du récepteur NMDA présente une _________ ________ à cause du _______ qui bouche le pore et ainsi influence le ____ _____. Lorsque le voltage est négatif, le canal a tendance a rester _____ psk la ______ intracell maitient le _____ dans le pore. Lorsque le voltage est positif, le ______ est chassé du pore, les ions sont _____ de passer et la courbe courant-voltage est ________.
Rectification sortante Mg2+ flux d'ions fermé négativité Mg2+ Mg2+ libres linéaire.
Canaux potassiques ont une rectification ________
Entrante
courant entrant > sortant
Le canal potassique a _ domaines transmembranaires. A des potentiels négatifs, le canal laisse passer _________ de courant. A des potentiels positifs, le canal laisse passer _______ de courant.
beaucoup
peu
Quelle est la molécule qui inhibe les canaux potassiques a des potentiels positifs ?
Spermine
Quelles sont les différents modèles physiques menant à l’ouverture et fermeture des canaux ? (3)
- changement partiel de structure ( 1 région qui change comme un pore)
- Changement global de structure
- Particule qui bloque le canal
Quels sont les différents types de stimuli qui mènent à l’ouverture / fermeture des canaux ? (4)
- Ligands extracellulaires, NT (ts canaux ionotropes)
- Changements intracell; Phosphorylation (ouvre/ ferme canal)
- Changement champ électrique
- Changement mécanique (étirement comme R de la peau) ; lien entre canal et cytosquelette
Quels sont les 2 sites qui permettent la régulation pharmacologique de l’activation des canaux ioniques ?
- Site orthostérique (mm site que le NT)
2. Site allostérique
Quels sont les effets de l’occupation de 1. Site orthostérique 2. Site allostérique par des ligands pharmaco ?
- Bloquer l’action du NT de façon reversible ou irreversible
- moduler la réponse en facilitant l’ouverture des canaux (ligands positifs) ou inhiber l’ouverture des canaux (ligands négatifs)
Pour les canaux sodiques, au potentiel de repos, la porte d’activation du canal est _____. Lors d’une dépolarisation, la porte _____ parce que le mécanisme d’activation est sensible au ______. Les ions _____. Un domaine intracellulaire est _____ par le potentiel ______. Le canal est alors _____. Ce qui _____ le flux ionique. Lors de la repolarisation, le domaine intracell _____ du pore à cause de la polarité _______. La porte d’activation _____.
fermée s'ouvre potentiel passent attiré positif inactivé bloque se déloge négative ferme
L’inactivation des canaux peut être dépendante du ______
Calcium
L’inactivation de quelques canaux calciques voltages dépendants dépend d’un ______. Le calcium qui rentre s’attache au ________ qui s’attache au _______ et l’inactive en influençant sa ________.
Cet exemple d’inactivation est un mécanisme de ________ de la cellule.
messager calmoduline canal structure protection
Quelles sont les différentes structures générales des canaux ioniques ? (3)
- hétéromultimère (diffèrentes protéines)
- homomultimère (plusieurs de la mm protéine)
- 1 prot avec plusieurs domaines transmembranaires
La sous unité alpha est la s.u. ______, elle forme le ______
Les sous unités bêta et gamma sont des s.u. __________, elles agissent comme __________ du pore.
principale
pore
accessoires
régulatrices
Qu’est ce qui peut nous aider à prédire la strcuture des canaus
Profil d’hydrophobicité
Décrire la structure générale des 3 diff familles de canaux ioniques
- Canaux dépendants du ligand (Ach )
Multimère 5 s.u., chacune a 4d.t. (M1-M4) - Canaux gap-jinction des synapses électriques
2 hémi canaux dans 2 cell diff, interagissent ensemble pour former le pore - Canaux voltage dépendants
long peptide formé par 4 motifs qui se répètent
chaque motif a 6 d.t. et une boucle P entre S5 ey S6
Selon l’évolution, la structure générale des canaux ioniques est __________. Ils tous probablement évolué d’un _______ ________
très conservé
canal potassique simple
La boucle P est importante pour la ___________
Sélectivité (Des ions)
Les différents canaux ioniques de la même famille ont
__________ variant avec homologie de séquences ___________
une structure _________
se trouvent dans ______ ______ du cerveau
des propriétés biophysiques __________
un profil électrophysiologique _________
diff très élevée semblable différents endroits diff diff
Qu’est ce qui peut varier les propriétés de conductance durant le développement ?
Expression de sous unités différentes au fil du temps
Immature, petite conducatnce, longue ouverture = s.u. gamma
Mature, augmentation conductance, courte ouverture = s.u. epsilon
Quelles sont les caractéristiques de la structure moléculaire des différents canaux ?
- Ioniques : filtre de sélectivité (boucle P)
2. Voltage-dépendants: Boucle P + senseur de voltage (4ème domaine) vers l’extérieur
Le senseur de voltage dans les canaux voltage-dépendants orienté vers _______, détermine le moment _________ du canal en induisant un __________________ en réagissant à un ___________________
l’extérieur
d’ouverture
changement de conformation
champ électrique
Le changement de conformation induit par le senseur de voltage est due à l’étirement de quelle structure ?
Hélice alpha contrôle ouverture/fermeture du pore
Pour une même famille de canaux ioniques (conservation structure générale) quels sont les diff mécanismes d’ouverture (diversité structure moléculaire) ?
- Mécanisme d’inactivation
- Activés par Ca (chang. de conformation aidé par un domaine qui a une liaison avec le calcium)
- Régulés par nucléotides cycliques (AMPc)
- Influencés par d’autres signaux ( polyamine, ions comme Mg2+..)
Vrai ou faux
La structure et le mode de fonctionnement des canaux et des transporteurs sont semblables
Faux
La structure et le mode de fonctionnement des canaux et des transporteurs d’ions sont différents
Quelles sont les diff entre les canaux et les transporteurs d’ions ? (2)
- Pas de pore ( transférer de part et d’autre par liaison des ions)
- Pas la même structure des d.t.
Definition des canalopathies
Maladies causés par dysfonctionnement / mutations des canaux
Quels sont les diff maladies causés pae des canalopathies ? (3)
- Problèmes neurologiques: Épilepsie et migraine
- Maladies neuromusculaires
- Anomalie de coordination
Quels sont les manifestations cliniques d’une crise épilipetique ?
Crises tonico-cloniques (perte de conscience, chute, mvmts)
Absences: suspension brève de la conscience
Crises focales: région limitée du cortex : AURAS éplieptiques (précurseur à crises; hallucinations, anxiété)
Quels sont les causes de l’épilepsie ? (4)
Lésions cérébrales
Infections
Fièvre élevée (enfants)
Mutations
Quelles sont les mécanismes de l’épilepsie ? (2)
Activité excessives des boucles thalamo-corticales dues à
- Excitabilité élevée des neurones corticaux / thalamiques
- Baisse de l’inhibition GABAergique
Quels sont les diff Trait de l’épilepsie ?
Brabituriques (Facilitation GABA) Acide valproique + Vigabatrin (bloque GABA transaminase) Carbamazépine (Inactivation canaux Na+) Phéytoine (bloque canaux NA+) Tigabine (bloque recapture GABA) Gabapentine (boque canaux calciques) Chirurgie (si très focale)
Concernant les canalopathies causant l’épilepsie,
un “gain de fonction” est une mutation qui _________ le flux ionique et “une perte de fonction” est une mutation qui ________ le flux ionique.
Augmente
Diminue
Quels sont les exemples de gain de fonction des canalopathies causant l’épilepsie ?
Gain de fct R nicotiniques, facilitation terminaisons thalamo-corticlaes -> Surexcitaion
Gain de fct canaux Ca de type T (CaV3.2) chang de décharge des interneurones -> Perturbation circuit- thalamo corticlae
Quels sont les exemples de “perte de fonctions” des canalopathies causant l’épilepsie ?
Perte fct canaux NA , baisse activité des interneurones GABA -> Deshinibition
Perte fct canaux K ds neurones corticaux -> Excitabilité
Quelles sont les maladies neuromusculaires causés par des canalopathies ?
- Myotonie congénitale = défaut de relâchement musculaire, hypertrophie musculaire
muscle contracté trop souvent -> hypertrophie - Myasthénie = dysfonctionnement jonctions neuromusculaires -> faiblesse musculaire
Quel est le symptôme initial de la myasthénie ?
Ptosis = paupière s’Abaisse
Que peut être la cause de la myasthénie ? (2)
Auto-immune
génétique
Quel est le Trait initial de la myasthénie ? Est-ce curatif ?
inhibiteurs de l’acétylcholinestérase
Non, symptomatique
Quel est le Trait de la motonie congénitale ?
Anti épileptiques pour relâcher les muscles
Quels sont les exemples de gain de fonction des canalopathies causant des maladies neuromusculaires ? (2)
- Myotonie = diminution de l’INACTIVATION de canaux Na ds les cell muscu = décharges répétitives
- Myasthénie = ralentissement de l’inactivation de récepteurs nicotiniques aux jonctions neuromusculaires = contractions muscu prolongées et dégénérescnence
Quels sont les exemples de PERTE de fonction des canalopathies causant des maladies neuromusculaires ? (2)
- Myasthénie = accélération inactivation de R nicotiniques ds cell muscu = diminution force contractions
- Myotonie = perte fct canaux cl- dans cell muscu = décharges répétitives
Quelle est la conséquence d’une inactivation prolongée des canaux sodiques ?
Canaux restent ouverts plus longtemps, courant persistant, décharges répétitives = Myotonie
Quels neurones ont un type de canaux sodiques qui ont la possibilité de se réouvrir lors de la repolarisation
Cellules de Purkinje
Quel est l’impact d’une augmentation de la “réouverture” causée par des mutations de canaux sodiques ?
- Motonie (décharge en bouffée)
2. Paralysie (périodique)
Une mutation “gain de fonction” d’une sous unité ________ d’un canal Na+ induit de la _______________
Accessoire Douleur neuropathique (diminution seuil douleur)
La sous unité auxiliaire beta peut promouvoir quoi ? (3)
densité de courant accrue
Cinétique d’inactivation
Localisation du canal ds la membrane
Une mutation “gain de function” d’une sous-unité accessoire d’un canal Na+ augmente ________ des neurones _______ des ganglions de la racine _____ et diminue la sensibilité au __________. Donc, le canal sodique reste fonctionnel ________
Excitabilité Sensoriels Dorsale voltage de l'inactivation plus longtemps
(relais douleurs en périphérie)
