Cours 3 Flashcards
Quelle est la seule action que le corps humain peut faire?
contraction musculaire
De manière générale, quel est la fonction du système nerveux?
- Percevoir l’état de son corps et de son environnement
- Réagir de manière appropriée
Quelle est l’origine du système nerveux?
Amibe (paramécie, organisme unicellulaire):
- Amibe dans environnement liquide
- Source d’énergie se retrouve dans l’eau mais peut se buter à une roche (pas de yeux/oreilles)
- Amibes qui poussent contre une roche ont pas tendance à survivre
- Celles qui survivent: quand compression membrane, ouvre canaux calcique qui fait dépolarisation qui change battement des cils donc change direction de l’amibe.
Cellules nerveuses ont évolués à partir de ce type de mécanisme
Combien de neurones dans le corps humain?
Plus de 100 milliards de neurones dans cerveau et au moins autant dans le reste du système nerveux
Quel est l’objectif de ces neurones?
Nous maintenir en vie et nous permettre d’accomplir nos objectifs
Quelle est la cellule responsable de la communication dans le système nerveux?
Le neurone
Quels sont les trois rôles du neurone?
- Décider d’envoyer signal (électrique)
- Propager le signal dans sa cellule (électrique)
- Transmettre le signal à une autre cellule (chimique)
Quelles sont les deux principales types de cellules?
- Neurones
- Cellules gliales
À quoi servent les cellules gliales?
Maintenir le milieu extracellulaire et supporter les neurones
Quels sont les 4 types de cellules gliales?
- Astrocytes
- Microglie
- Oligodendrocytes
- Cellules de Schawnn
Combien faut-il de motoneurone pour passer de la matière grise (cortex moteur primaire) au muscle qu’on veut bouger?
Deux:
- Un qui part du cortex et va jusqu’à la moelle
- Un qui sort de la moelle et qui va jusqu’au muscle
C’est quoi le soma?
- Corps cellulaire du neurone
- Région contenant le noyau et la machinerie métabolique responsable de maintenir les parties lointaines du neurone
- Site d’attachement des dendrites
Quels sont les 2 rôles du soma?
- Transporter ses produits par transport axoplasmique antérograde
- Récupérer les déchets par transport axoplasmique rétrograde
C’est quoi un dendrite?
“Branches” par lesquelles le soma reçoit des signaux afférents d’autres neurones (les neurones s’attachent aux dendrites par leurs boutons terminaux)
C’est quoi le sommet axonal?
- Lieu de sommation de l’ensemble des signaux
- Là que la décision d’acheminer un signal se fait
Le potentiel d’action est propagé par où dans le neurone?
Par l’axone
L’axone se termine où?
À la terminaison présynaptique (bouton terminal)
Que fait la myéline?
Isolateur des courants ioniques
Qu’est-ce qui forme la myéline?
- Oligodendrocytes dans le SNC
- Cellules de Schwann dans le SNP
C’est quoi la terminaison présynaptique?
- Région finale de la propagation électrique du potentiel d’action axonal
- Région d’entreposage et de libération des vésicules synaptiques contenant le transmetteur chimique destiné à la synapse
C’est quoi la synapse?
Lieu de diffusion du transmetteur chimique (neurotransmetteur)
Vrai ou faux: le neurotransmetteur a une influence sur le potentiel électrique de la membrane de la cellule cible
Vrai
Quels sont les 3 potentiels?
- Potentiel de récepteur (ex.: récepteur de stimuli)
- Potentiel synaptique (active synapse)
- Potentiel d’action (active motoneurone)
Comment les cellules nerveuses arrivent à maintenir une concentration électrolytique interne différente de l’environnement extracellulaire?
Avec l’aide des astrocytes, du liquide céphalo rachidien et de la barrière hématoencéphalique
Vrai ou faux: Il faut continuellement dépenser de l’énergie pour maintenir la situation de déséquilibre ionique dans les cellules nerveuses
Vrai
Le sodium se retrouve plus à l’intérieur ou à l’extérieure de la cellule?
Plus à l’extérieur (milieu extracellulaire)
En ordre croissant de quantité, quels solutés se retrouvent dans le liquide extracellulaire?
- Ca++ (la moins grande quantité)
- K+
- Cl-
- Na+ (la plus grande quantité)
En ordre croissant de quantité, quels solutés se retrouvent dans le liquide intracellulaire?
- Ca++ (la moins grande quantité)
- Na+
- Cl-
- K+ (la plus grande quantité)
Indiquer pour chaque soluté s’il se retrouve plus en intra ou extra cellulaire (k+, Na+, Cl-, Ca++)
K+: intra
Na+: extra
Cl-: extra
Ca++: extra
De quoi est composée la membrane neuronale?
D’une bicouche phospholipidique imperméable aux ions
Si la membrane neuronale est imperméable aux ions, comment ceux-ci peuvent-ils rentrer?
Grâce aux canaux (protéines) transmembranaires qui permettent le passage d’ions de manière SPÉCIFIQUE et CONTRÔLÉE
Expliquer le fonctionnement des canaux actifs
Requiert de l’énergie pour pomper l’ion CONTRE son gradient naturel (ce sont ces canaux qui créent la situation de déséquilibre)
Expliquer le fonctionnement des canaux passifs
Permet à l’ion de se diffuser à travers la membrane selon son gradient sans énergie
Les potentiels membranaires sont dus à quoi?
- Les différences de concentrations ioniques de part et d’autre de la membrane (grâce à pompes/transporteurs d’ions)
- La perméabilité sélective des membranes (grâce aux canaux ioniques)
Vrai ou faux: le potentiel est différent de chaque côté de la membrane
Vrai
Quel est le rôle de la Na+K+-ATPase (canal actif)?
Maintenir le potentiel membranaire
Expliquer le fonctionnement de la Na+K+-ATPase
les canaux pompent continuellement le sodium vers l’extérieur de la cellule et le potassium vers l’intérieur (contre leur gradient respectif)
Quel est le coût énergétique de la Na+K+ATPase?
20% de l’énergie du cerveau est dépensée par ces canaux (sous forme d’ATP)
(Cerveau consomme 15-20% de toute l’énergie du corps donc 5% de l’énergie du corps est dédié à ces canaux)
Donner des exemples de canaux passifs (aucune énergie nécessaire)
Canaux sodiques, potassiques et chloriques
Ces canaux sont spécifiques et régularisés donc peuvent être ouverts et fermés selon certaines conditions
Quels sont les deux éléments qui maintiennent le potentiel membranaire?
- Les gradients de concentration chimique de chaque ion
- Le champ électrique (car ion a une charge)
- Au repos, quels sont les seuls canaux ouverts?
- Au repos, le potentiel de la membrane s’approche de quoi?
- Canaux potassiques (passifs)
- S’approche du potentiel d’équilibre du K+
Pourquoi l’intérieur de la cellule est négatif?
Parce qu’il y a beaucoup de protéines négatives
Quel est le potentiel d’action de la membrane neuronale au repos?
-70 à -90 mV (donc attire ions positifs comme sodium et potassium mais comme il y a déjà beaucoup de potassium dans les cellules, attire plus le sodium).
Expliquer pourquoi seuls les cellules excitables comme les neurones peuvent provoquer un potentiel d’action considérant que toutes les cellules présentent un potentiel d’action
Seules les cellules excitables peuvent modifier leur perméabilité ionique en réponse à un stimulus provoquant ainsi un potentiel d’action
Au repos, les canaux sodiques sont ouverts ou fermés?
Fermés
Pourquoi le potassium ne sort pas au complet de la cellule lorsque les canaux potassique s’ouvrent?
Même si le gradient chimique pousse le potassium à sortir, il y a aussi une charge électrique qui retient le potassium
Quels sont les trois états possibles des canaux sodiques passifs de la membrane de cellule nerveuse?
- Fermé (imperméable au Na+, état de repos)
- Ouvert (perméable au Na+)
- Désactivé (imperméable et incapable de s’ouvrir)
Les canaux sodiques passifs ont une propriété très importante, laquelle?
Ils ont la propriété d’être activés par un changement de potentiel (voltage-gated)
Quand est-ce que le canal sodique passif sera-t-il activé?
Si le potentiel franchit un seuil
Que se passe-t-il lorsque les canaux sodiques passifs passent de leur configuration fermée à ouverte (s’activent)?
La membrane devient soudainement perméable au Na+ ce qui fait changer le potentiel de la membrane en direction du potentiel d’équilibre du Na+ (+80 mV)
Sous quelle forme se propage le signal le long de l’axone?
Sous forme d’électricité (le signal se nomme potentiel d’action)
Quelles sont les caractéristiques du potentiel d’action?
- Tout-ou-rien (même amplitude peu importe la nature du stimulus initial)
- Déclenché par l’atteinte d’un seuil
- Ne se dégrade pas
Quelle est la première étape de la genèse du potentiel d’action?
Le neurone doit “décider” d’envoyer un potentiel d’action
De quoi dépend la décision du neurone d’envoyer un potentiel d’action?
- Des caractéristiques propres au neurone
- L’information qui lui est communiquée de son environnement (autres neurones, autres cellules, espace extracellulaire, etc.)
Au repos:
1. Les canaux sodiques au sommet axonal sont ouverts ou fermés?
2. La membrane est imperméable ou perméable au Na+?
3. Les canaux potassiques sont ouverts ou fermés?
4. Le potentiel de membrane est d’environ …
- Fermés
- Imperméable
- Ouverts
- -70 mV
Vrai ou faux: le potentiel d’action varie constamment
Vrai: la membrane du sommet axonal est assujettie à de nombreuses influences qui affectent son potentiel de moment en moment
Vrai ou faux: le potentiel membranaire n’est pas affecté par les signaux que reçoivent sans cesse les dendrites du soma
Faux: ces signaux vont modifier le potentiel membranaire du neurone en question
Quels sont les deux types de signaux que peuvent recevoir les dendrites?
- Signaux excitateurs
- Signaux inhibiteurs
Décrire le potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)
- Pousse la membrane vers une dépolarisation (rend le potentiel de repos négatif plus positif)
- Généralement causé par l’entrée d’ions positifs
- Rapproche du seuil
Décrire le potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)
- Pousse la membrane vers une hyperpolarisation (rend le potentiel de repos déjà négatif plus négatif)
- Généralement causé par l’entrée d’ions négatifs
- Éloigne du seuil
Qu’est-ce qui arrive si le seuil est atteint?
Les canaux sodiques s’ouvrent
Quel est le potentiel de membrane prédéterminé auquel les canaux sodiques voltage-dépendants du sommet axonal seront activés?
autour de -55 mV
Qu’arrive-t-il quand les canaux sodiques s’ouvrent?
- Influx massif de Na+ vers l’intérieur de la cellule
- Provoque un changement rapide du potentiel membranaire
- La membrane se dépolarise et atteint même une valeur positive
- Cette dépolarisation est nommée “potentiel d’action”
Quelles sont les trois phases du potentiel d’action?
- Dépolarisation
- Repolarisation
- Post-hyperpolarisation
Qu’arriverait-il si les canaux sodiques restaient ouverts?
La membrane serait dépolarisée en permanence
- Combien de temps dure la dépolarisation?
- En combien de temps la membrane retourne à son potentiel d’origine?
- 0,5 ms
- 1 ms
Après 0.1 ms, qu’arrive-t-il aux canaux sodiques?
Ils deviennent fermés et inactivés ce qui freine rapidement la dépolarisation
Vers la fin de la période de dépolarisation, qu’arrive-t-il aux canaux potassiques?
Ils réagissent en s’activant en plus grand nombre qu’au repos, menant à une augmentation de la conductance potassique.
La membrane s’approche donc de sa condition d’origine (imperméable au Na+, perméable au K+): retour vers le potentiel d’équilibre du K+
Ce retour est appelé repolarisation
Pourquoi est-ce que la membrane devient souvent plus négative (plus polarisée) qu’à l’origine?
Parce que la dépolarisation provoque une ouverture supplémentaire de canaux potassiques. Ce phénomène est nommé la post-hyperpolarisation.
C’est quoi la période réfractaire?
Suite à un potentiel d’action, il y a une brève période durant laquelle aucun autre PA ne peut être déclenché
Quelles sont les deux parties de la période réfractaire?
- Période réfractaire absolue: aucun stimulus, peu importe son intensité, ne peut provoquer un autre PA
- Période réfractaire relative: un stimulus de forte intensité peut provoquer un autre PA, mais la stimulation nécessaire est plus élevée qu’au repos.
Qu’est-ce qui cause la période réfractaire absolue?
L’inactivation des canaux sodiques suite à leur activation
Qu’est-ce qui cause la période réfractaire relative ?
La post-hyperpolarisation causée par l’activation de canaux potassiques supplémentaires
Quand est-ce que le PA est déclenché?
Lorsque PPSE - PPSI > seuil de dépolarisation
La sommation de potentiels postsynaptiques (pour déterminer s’il y aura PA) peut être de deux types. Lesquels?
Spatiale (bcp de stimulation au même endroit) ou temporelle (bcp de stimulation en peu de temps)
Le PA est provoqué ou non, jusqu’à _____ par seconde
1 000
Quel mécanisme permet la propagation du potentiel d’action le long de l’axone?
À mesure que la membrane est dépolarisée, les canaux sodiques plus distaux sont activés ce qui assure la propagation
- Généralement la propagation se fait dans quel sens?
- Dans quel cas la propagation peut se faire en sens inverse?
- Soma vers terminaison présynaptique
- Si la dépolarisation initiale n’est pas au soma, par exemple due à un choc électrique. On dira alors que la propagation est antidromique
Vrai ou faux: les tissus biologiques sont de mauvais conducteurs passifs
Vrai
De quoi dépend la vitesse de conduction?
Du diamètre des fibres et de leur myéline. Plus le diamètre est large, moins il y a de résistance interne donc plus la propagation se fait rapidement.
Quel type de fibre est plus rapide? Myélinisée ou amyélinisée?
Myélinisée
Les caractéristiques (myélinisation et diamètre) sont données à la fibre en fonction de quoi?
Selon la fonction de la fibre et la nécessité de propager un message rapide et précis. Ex.: neurone moteur a un large diamètre (doit voyager loin pour aller dans la cuisse par exemple) et est myélinisé (doit réagir rapidement pour courir par exemple)
C’est quoi la myéline et de quoi est-elle composée?
C’est une substance faite de lipides et de protéines qui enrobent les axones. Elle est composée de cellules gliales (oligodendrocytes dans le SNC et cellules de Schwann dans le SNP)
À quoi sert la myéline?
Elle isole l’axone et accélère la vitesse de transmission
C’est quoi un noeud de ranvier?
C’est un espace entre les couches de myéline où la membrane est exposée directement au milieu extracellulaire
À quelle distance les uns des autres sont placés les noeud de ranvier?
Les noeuds sont placés à environ tous les 1,5 mm de l’axone
C’est quoi la conduction passive?
C’est quand il n’y a pas de myéline et que la propagation se fait en déclenchant une vague de dépolarisation (ouverture des canaux sodiques séquentiellement en une direction permet de maintenir la vague de dépolarisation)
C’est quoi l’avantage et le désavantage de la conduction passive?
Avantage: aucune dégradation du signal
Désavantage: lent et coût métabolique élevé
Que permet la période réfractaire?
Empêche la propagation à rebours et limite l’intervalle entre deux potentiels d’action
C’est quoi la propagation saltatoire?
Lorsque l’axone est myélinisé. L’isolant de la myéline permet à la décharge électrique du PA de se propager dans l’axone plus loin et rapidement sans dépendre d’une dépolarisation membranaire continuelle (pour maintenir le courant)
Dans la propagation saltatoire, où est généré le potentiel d’action et comment se déplace-t-il?
Il n’est généré qu’aux noeuds de Ranvier et semble sauter d’un noeud à l’autre
Vrai ou faux: dans la propagation saltatoire, il y a une dégradation du signal sur de longues distance
Faux. Il est vrai que la propagation se détériore progressivement entre les noeuds dû à une perte d’énergie progressive ce qui fait en sorte que le PA doit être régénéré. Cependant, aux noeuds de Ranvier, le signal est renforcé de manière active (énergie dépendante) donc il n’y a pas de dégradation du signal.
Bref: la signal se dégrade entre les noeuds mais il retrouve son intensité à chaque noeud
Quelle est la vitesse de propagation
1. Passive?
2. Saltatoire?
- Lent: 0.5 à 10 m/s
- Rapide: 150 m/s
Quelles sont les deux exigences pour avoir une production de signaux électriques neuronaux?
- Des gradients de concentration transmembranaires
- Une modification rapide et sélective de la perméabilité ionique, accomplie par les canaux ioniques
D’où provient la grande diversité de canaux ioniques?
- Plusieurs gènes codent les canaux ioniques
- Plusieurs types fonctionnels à partir d’un seul gène par édition de l’ARN
- Protéines du canal peuvent subir des modifications post-traductionnelles
Il existe des canaux ioniques dont l’ouverture et la fermeture dépend de …?
- De la liaison d’un ligand (ex.: neurotransmetteur)
- D’un signal intracellulaire (ex.: second messager)
- D’un voltage
- De déformations mécaniques (ou de la température)
Caractéristiques des canaux ioniques voltage-dépendants
- Différents canaux spécifiques aux 4 ions principaux (Na+, K+, Ca++ et Cl-)
- Propriété d’activation de d’inactivation
- Rôles dans l’émission du potentiel d’action, sa durée, le potentiel de repos, divers processus biochimiques, la relâche de neurotransmetteurs, etc.
Caractéristiques des canaux ioniques activés par ligands
- Fonction = convertir les signaux chimiques en signaux électriques
2.Certains sont situés sur les organites intracellulaires
- Sont généralement moins sélectif que les canaux voltage-dépendant
Donner 2 exemples de canaux ioniques activés par ligands
- Canaux dans la membrane qui sont activés par la liaison de neurotransmetteurs
- Canaux qui sont sensibles à des signaux chimiques émanant du cytoplasme
Caractéristique des canaux ioniques activés par étirement
Répondent à la déformation de la membrane
Donner un exemple de canaux ioniques activés par étirement
Canaux situés dans les terminaisons nerveuses insérées dans le fuseau neuromusculaire
Caractéristiques des canaux ioniques activés par température
- Deux types de thermorécepteurs (sensible au chaud: 30-45° ou sensible au froid: 10-30°)
- Ce sont des neurones sensoriels dont les terminaisons libres sont disséminées dans l’épaisseur de la peau (donc certains points de la peau sont plus sensible au froid, d’autres au chaud)
- Pas encore clair comment les canaux s’ouvrent en réponse au changement de température
Quelle est la structure moléculaire des canaux ioniques?
- Acides aminés font une longue chaîne qui forme hélice
- Regroupement de plusieurs hélices forment une sous-unité
- Plusieurs sous-unités assemblées en tonneau forme le canal avec pore au milieu
C’est quoi un domaine?
Un agencement de protéines qui traversent la membrane à plusieurs reprises (protéines membranaires intrinsèques
Combien de domaines forment une sous-unité?
2 à 7 domaines
Combien de sous-unités forment les canaux?
4 à 5 sous-unités
Quelle partie des canaux leurs confère leur sélectivité ionique?
Le pore contient une boucle protéique qui permet seulement le passage d’un type d’ion (en fonction de la composition d’acide aminé qui crée une certaine charge)
Les acides aminés qui composent cette boucle diffèrent selon la sélectivité
Comment fonctionne le mécanisme de dépendance au voltage?
- Détecteurs de voltage (domaines distincts chargés positivement) font traction sur une hélice en la poussant vers la face extracellulaire, ouvrant le pore
- La dépolarisation amène une entrée de charges positives dans la cellule, qui fait repousser les charges positives des pagaies et ouvrent le canal
Comment fonctionne les transporteurs actifs?
- Translocations d’ions à l’encontre de leur gradient électrochimique
- Liaison + dissociation prend plusieurs ms donc plus lent que canaux ioniques
- Consomme de l’énergie
D’où provient l’énergie pour les transporteurs actifs?
- Pompes à ATPase (hydrolyse de l’ATP)
- Échangeur ou co-transporteur d’ions se sert du gradient agissant sur un autre ion
Comment fonctionnent les pompes à Na+/K+?
- Liaison du Na+ à l’intérieur de la pompe
- ATP provoque la phosphorylation de la pompe
- Sortie de 3 Na+ à l’extérieur et entrée de 2 K+
- Flux asymétrique qui hyperpolarise la membrane par 1 mv
Quel est le rôle de la pompe Na+/K+?
Responsable de maintenir la polarisation des membranes axonales qui permet la génération du potentiel d’action
Sans son travail continu, la membrane deviendrait dépolarisée suite à des potentiels d’action et les cellules nerveuses ne pourraient plus transmettre de message
Quel est le désavantage des pompes Na+/K+?
Le maintient de ce système exerce un coût énergétique important ce qui fait en sorte que le cerveau est très sensible à toute perte d’énergie
