Cours 2 : propriétés actives et potentiel d'action

Question 1

Quelles sont les électrodes utilisées dans la technique du voltage imposé?

Answer 1

• électrode de référence (mesure le voltage du milieu extérieur)
• électrode d’enregistrement (mesure le potentiel membranaire)
• électrode d’injection de courant

Question 2

Que mesure le comparateur de courant?

Answer 2

La différence entre le voltage de l’électrode de référence et l’électrode d’enregistrement
(= milieu ext vs intérieur)

Question 3

Que se passe-t-il si le voltage que l’on veut imposer est différent du voltage mesuré?

Answer 3

Il y a une amplificateur de stabilisation du voltage qui va injecter des charges dans le circuit

Question 4

Qu’est-ce que le courant capacitif?

Answer 4

L’équilibrage des charges de part et d’autre de la membrane

Question 5

à quoi est dû le courant sortant retardé?

Answer 5

à une sortie du K+

Question 6

Comment évolue le courant retardé?

Answer 6

Plus on dépolarise la membrane et plus le courant retardé est grand.

Question 7

Comment évolue le courant précoce?

Answer 7

le courant entrant devient de + en + grand quand on dépolarise jusqu’à 0mV.

Pour un potentiel de membrane supérieur à 0mV le courant entrant devient sortant

Question 8

Que se passe-t-il lorsque la membrane est dépolarisée à 50mv?

Answer 8

On a atteint le potentiel d’équilibre du Na+

Les canaux sont ouvert mais il n’y a pas de flux net de sodium.

Question 9

Comment calcule-t-on le courant électrique I d’un ion?

Answer 9

I = g x (Vm - E)
avec g = conductance (soit le nombre de canaux de cet ion ouverts)
et Vm - E = force électromotrice
soit la différence entre le potentiel de membrane Vm et l’équilibre électrochimique E de l’ion.

Question 10

Quelle est la particularité de la technique de patch clamp?

Answer 10

C’est le même principe que le voltage imposé mais on mesure l’ouverture des canaux ioniques individuels plutôt que de toute la membrane.

Question 11

Que sont les courants sodiques unitaires? Qu’établissent-ils?

Answer 11

Ce sont les ouvertures/fermetures des canaux sodiques très rapides après une dépolarisation.
La somme de ces courants forment le courant précoce.

Question 12

Vrai ou faux :

Contrairement aux canaux Na+, les canaux K+ doivent passer par un état d’inactivation avant leur fermeture.

Answer 12

Faux, c’est l’inverse.

Question 13

Donnez des exemples de fonctions des domaines transmembranaires des canaux ioniques?

Answer 13

• détection du voltage de membrane

- détermination de la sélectivité du pore.

Question 14

à quoi correspond la phase montante (dépolarisation) lors d’un potentiel d’action?

Answer 14

Entrée d’ions Na+

Question 15

Quelle valeur ne peut pas dépasser le potentiel membranaire?

Answer 15

50mV, car c’est l’équilibre électrochimique du Na+

Question 16

à quoi correspond la redescente du potentiel de membrane (repolarisation)?

Answer 16

Conductance retardée du K+ qui fait sortir des charges positives.

Question 17

à quoi est due l’hyperpolarisation à la fin du PA?

Answer 17

La conductance au K+ est de plus longue durée que celle au Na+
Les charges continuent donc de sortir et on dépasse le potentiel de repos normal.

Question 18

Qu’est-ce que l’accomodation?

Answer 18

Le fait que même si la dépolarisation de la membrane est soutenue, il n’y aura qu’un seul PA

Lorsque l’accommodation est grande, il est difficile de faire plusieurs PA consécutifs

Question 19

Comment l’accommodation varie-t-elle?

Answer 19

Selon la présence de certains canaux (Ikm) qui s’activent très lentement.
(retarde la dépolarisation)

Question 20

Comment sont régulés les canaux IKm?

Answer 20

Par l’ACh.
Si l’Acétylcholine est présente le courant des canaux Ikm est plus petit donc l’accommodation diminuée (= un nouveau PA peut être fait + rapidement)

Question 21

Certains neurones sont actifs de manière régulière, comment cela est-il possible?

Answer 21

Grâce à des canaux Ih qui sont activés lorsque le membrane est hyperpolarisée. Cela permet de refaire une dépolarisation/ activité pace-maker

Question 22

Comment sont les vitesse d’activation des canaux sodique vs potassiques? et la durée de leur conductance?

Answer 22

Elles sont différentes.
La conductance sodique gNa arrive à son pic très rapidement mais est très courte et s’arrête même si la membrane est toujours dépolarisée.

La conduction gK arrive plus tard mais est activée tant que la membrane est dépolarisée et lorsqu’elle est repolarisée elle n’est pas directement abolie.

Question 23

Comment explique-t-on que le pore du canal potassique est plus étroit que celui du sodique alors que l’ion K+ et plus grand que le Na+ ?

Answer 23

Cela est dû à la sphère d’hydratation.

L’ion Na+ à une champ électrique plus fort donc une plus grande sphère d’hydratation que le K+

Question 24

De quoi dépend le passage des ions à travers les pores?

Answer 24

• taille de l’ion et de sa sphère d’hydratation

- interaction avec certains AA dans le pore ( qui font des interactions et font perdre l’hydratation de l’ion)

Question 25

Si l’ion K+ et sa sphère d’hydratation sont plus petits que le Na+ pourquoi le potassium ne passe-t-il pas par le pore du sodium?

Answer 25

à cause des acides aminés dans le pore qui font un filtre de sélectivité.

Question 26

Comment réalise-t-on un modèle de pore dans une membrane? Qu’est-ce que cela a permit de montrer?

Answer 26

On a une bicouche lipidique.
on ajoute de la gramicidine, un antibiotique qui fait des pores dans la membrane similaire aux canaux.
Ces pseudo canaux sont composés de 2 peptides, les ions ne peuvent passer que quand les deux sont alignés.
Quand un canal s’ouvre on enregistre toujours la même conductance maximale enregistrée.
Cela a permis de montrer que les canaux ioniques s’ouvrent selon un modèle “tout ou rien”
(la même chose est trouvée avec la technique de patch clamp avec des canaux unitaires)

Question 27

Vrai ou faux :
Il existe chez certains canaux ioniques un état intermédiaire qui permet de faire passer des ions mais en moins grande quantité

Answer 27

Faux.

Il existe parfois un état intermédiaire du canal mais qui ne permet pas de faire passer des ions.

Question 28

Qu’est-ce qu’un courant Ohmic?

Answer 28

Lorsque les ions peuvent rentrer et sortir avec la même facilité.
V = R.I

Question 29

Que sont les canaux non linéaire?

Answer 29

Des canaux qui ont une rectification.

Cela signifie que les ions vont avoir plus de facilité à circuler dans un sens que dans l’autre.

Question 30

Comment agissent les récepteurs NMDA?

Answer 30

En laboratoire dans des conditions sans Mg+ ils laissent sortir/Entrer le Na+/K+ et Ca+ de manière Ohmic.

En condition physiologique (présence de Mg+) le canal fait une rectification = il laisse plus les ions sortir que rentrer.
De plus le pore n’est pas ouvert lorsque le potentiel de membrane est négatif (ion Mg+ logé dans le pore)

Question 31

Comment agissent les canaux potassiques à rectification entrante? à quoi cela est-il dû?

Answer 31

Ils laissent mieux rentrer les charges.
Cela est dû au fait que quand le potentiel de membrane est négatif, la spermine est attirée à l’intérieur de la cellule et débloque le pore.

Question 32

Quels sont les changements qui mènent à une ouverture des canaux ioniques?

Answer 32

• changement d’une région dans le pore
• changement général de la structure
• particule bloquant le pore (Mg+)

Question 33

qu’est-ce qui peut entraîner un changement menant à l’ouverture des canaux ioniques?

Answer 33

• liaison d’un nt
• changement de potentiel de membrane
• phosphorylation intracellulaire
• pression/étirement.. (changement physique de la conformation)

Question 34

Quelles sont les caractéristiques d’un ligand à un canal?

Answer 34

• agoniste ou antagoniste
• endogène ou exogène
• réversible ou irréversible

Question 35

Qu’est-ce qu’un modulateur allostérique?

Answer 35

Un ligand qui se lie à un canal mais à une place différente que le neurotransmetteur.
Le modulateur change la capacité du neurotransmetteur à induire l’ouverture.
Ex : Benzodiazépines qui agissent sur les récepteurs GABA, font qu’ils s’ouvrent plus longtemps

Question 36

Expliquez le mécanisme d’inactivation des canaux sodiques

Answer 36

Après leur ouverture rapide, la porte d’inactivation vient se placer. Cela fait que même si le pore est ouvert (parce que la membrane est dépolarisée) les ions ne peuvent pas passer.
La porte est attirée vers le pore à cause des interactions électrostatiques.
Elle ne s’enlève que lorsque la membrane est repolarisée.

Question 37

Comment fonctionne l’inactivation des canaux calciques voltage dépendant?

Answer 37

Ils s’ouvrent lorsque la membrane est dépolarisée.

En entrant dans la cellule, le Ca2+ se lie à la Calmoduline qui induit la fermeture du pore.

Question 38

Quelle est généralement la sous-unité du canal qui forme le pore ?

Answer 38

la sous-unité alpha.

Question 39

à quoi servent les autres sous-unités du canal?

Answer 39

elles régulent la localisation, le fonctionnement. Permettent de cibler la protéine à la membrane.

Question 40

Comment peut-on prédire la structure d’un canal?

Answer 40

En regardant les acides aminés qui composent la protéine.
Ceux qui sont hydrophobes vont être situés dans la membrane.
Le domaine N-terminal est à l’extérieur de la cellule.

Question 41

Quel domaine du canal Na+ voltage dépendant est impliqué dans la sélectivité ionique?

Answer 41

La boucle P qui est située dans la membrane.

Question 42

Quelle est la structure du canal Na+ voltage dépendant?

Answer 42

4 s-u de 6 domaines transmembranaires différents soit 24 domaines transmembranaire.

Question 43

Que permettent les jonctions gap?

Answer 43

De réunir deux membranes.

Question 44

De quoi sont formées les connexines des jonctions gap?

Answer 44

1 connexine = 4 connexons

Question 45

Vrai ou faux :

les canaux ont toujours la même composition

Answer 45

Faux, selon l’âge ou autre leur assemblage moléculaire peut varier.

Ex des récepteur nicotiniques de la grenouille. Pendant le développement il y a une forte expression de la sous-unité gamma qui diminue avec le temps.
Une fois adulte c’est la s-u espilon qui est plus exprimée.

Ces différences de s-u changent les propriétés du canal. Ex de la grenouille, la s-u gamma permet de faire des contractions spontanées ce qui aide au développement

Question 46

Quel domaine du canal est responsable de la détection du voltage?

Answer 46

Le domaine 4.

Il contient des A.A sensibles au potentiel membranaire ce qui fait changer la conformation

Question 47

Quel est le rôle de l’hélice 4-5?

Answer 47

Domaine intracellulaire qui relie le domaine 4 au domaine 5.
Lorsque le domaine 4 (sensible au voltage) change de conformation, cela tire sur le domaine 5 ce qui provoque un changement globale de la conformation du pore et laisse passer les ions.

Question 48

Donnez des exemples de maladies causées par des canalopathies?

Answer 48

• épilepsie
• myasthénie
• myotonies congénitales

Question 49

Comment des mutations peuvent causer l’épilepsie?

Answer 49

Gain de fonction :
-mutation d’une s-u du récepteur ACh qui augmentation la sécrétion de glutamate.
Cela facilite la transmission thalamo-corticales/Surexcitation/crise

-gain de fonction des canaux calciques de type T qui changent la décharge des interneurones.

Perte de fonction :
- Canaux Na+ dans les interneurones GABA,
diminution de leur activation = diminution de l’inhibition

• canaux K+ des neurones corticaux = pas de repolarisation/hyperpolarisation = augmente l’excitabilité