Cours 3 & 4- Partie électrophysiologique (PA)

Question 1

Qu’est-ce qui caractérise la membrane cellulaire d’un neurone?

Answer 1

Elle est composée d’une bicouche phospholipidique qui agit comme une passoire quant aux ions qui peuvent y passer ou non = elle est très sélective
- elle contrôle le passage de part et d’autre de la membrane (milieu extracellulaire et intracellulaire)

Question 2

Nommez les principaux ions dans le milieu extracellulaire et intracellulaire (par rapport à leur quantité)

Answer 2

• milieu extra: Na2+ (150mmol), Cl- (environ même chose soit 150mmol), K+ (petite qté soit 15 mmol) et Ca2+ (disons 10^-1mmol)
• milieu intra :
  Na2+ (très peu, 15mmol), Cl- (m^me chose Na2+), K+(beaucoup, environ 150mmol) et Ca2+ (disons 10^-5)

Question 3

Qu’est-ce qu’un gradient?

Answer 3

la force avec laquelle les ions (cations et anions) vont se déplacer d’un milieu à l’autre ; ne nécessaire pas d’ATP

• il nest propre à chaque élément ionique
• *sauf que la distribution est inégale de part et autre de la membrane**

Question 4

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

Answer 4

Indique qu’un ion ne peut entrer ou sortir que s’il maintient un équilibre i.e. si un ion sort, un autre doit entrer pour maintenir l’équilibre (mouvement net des ions)

Question 5

S’il y a ouverture des canaux de la membrane (quant au gradient), quelle est la direction principale des ions?

Answer 5

Il risque d’y avoir rune plus grande entré vers le milieu intracellulaire, puisque le gradient y est tellement fort (face au rapport entre la qté des ions internes vs externes)

Question 6

Nommez 2 processus de neutralisation du gradient (équilibre électrochimique)

Answer 6

1. le chlore (-) va neutraliser les sodiums (+) pour que le milieu par rapport à lui-même soit neutre
2. Le sodium (Na+) va neutraliser les protéines qui sont synthétisées dans le milieu intracellulaire et dont leur charge est négative

Question 7

Comment peut-on déterminer l’activité passive et active des signaux électriques d’un neurone?

Answer 7

En introduisant 2 électrodes (1. corps cellulaire = mise à terre, référence qui mesure potentiel de membrane ; 2. dendrite = stimulateur) sur un neurone
Tant qu’ils sont à l’extérieur de la membrane, le potentiel est à zéro, mais lorsqu’on les insère dans le neurone, l’aiguille du voltmètre chute à -65mV , indiquant la présence d’un potentiel membranaire au repos
Il est ensuite possible de changer l’intensité des courants (onde - ou +) qui indique s’il y a une réponse passive (courant charge +) ou active

Question 8

Quel est le potentiel de repos (mV)? À quoi est-il dû?

Answer 8

-65mV ; il est dû à un flux sortant permanent de K+

Question 9

Expliquez ce q’est le seuil d’un potentiel d’action (PA)

Answer 9

notion du tout ou rien ; il s’agit d’une amplitude à laquelle le PA doit se rendre pour pouvoir se propager dans le neurone.

Question 10

L’amplitude du PA est ___ de l’intensité du courant qui le déclenche

Answer 10

indépendante

de forts courants ne déclenchent pas des PA plus grands

Question 11

Par quoi se résume l’intensité d’un stimulus?

Answer 11

par la fréquence des potentiels d’action

NON par leur amplitude!

Question 12

Si le neurone réagit passivement quant au signal qu’il lui est émis, ont dit qu’il a une réponse _____

Pourquoi?

Answer 12

asymptotique (pas même réponse que le signal)

• Car sa réaction se fait en fonction de la constitution de la membrane (résistance et condensateur de la membrane)

Question 13

Qu’est-ce qu’un équilibre électrochimique ?

Answer 13

la balance entre 2 forces opposées

Question 14

Que stipule la loi d’Ohm quant à la conductance de la membrane d’un neurone?

Answer 14

Loi d’ohm : V = RI donc si le voltage équivaut à la résistance x le courant, alors le courant d’un ion (I) peut se mesurer par sa conductance (g), le potentiel de membrane face à l’ion (Vm) et le potentiel d’équilibre de l’ion en soi (E ion) (I ion= g ion(VmE ion))

** Si le courant (I) équivaut à la charge de l’ion (dq) divisé par le temps (dt), on sait qu’au final, selon l’ion, la conductance de celui-ci va varier dans le temps e.g. suite à un courant (dépolarisation), le Na+ à une activation plus rapide que le K+ grâce à sa conductance, puisque son potentiel de membrane est plus élevé et il prend moins de temps à arriver à son potentiel d’équilibre**

Question 15

Pour un axone non-myélinisé, sur quoi se base la transmission du potentiel d’action le long de celui-ci?

Answer 15

La distance et le temps

En effet, plus l’axone à une grande conductance soi capacité à stocker des charges, plus il sera en mesure d’atteindre le seuil pour propager un potentiel d’action le long de l’axone.
Cependant, ce signal diminue plus on mesure loin sur l’axone, car il y a des fuites des charges (impliquant la résistance)

Question 16

Quel est l’avantage de posséder un axone myélinisé?

Answer 16

augmente la vitesse de propagation des potentiels d’action par la création des noeuds de Ranvier

Question 17

Comment se nomme le processus par lequel à chaque noeud de Ranvier, le potentiel d’action se régénère en totalité et donne une conduction à celui-ci pour qu’il parcourt tout l’axone, ainsi servant de stimulus au noeud suivant ?

Answer 17

conduction saltatoire (assure qu’il n’y aura pas d’atténuations du PA le long de l’axone)

Question 18

Vrai ou faux? Un axone non myélinisé ne peut jamais faire de conduction saltatoire ?

Answer 18

FAUX! Il y a des exceptions comme dans le cas des invertébrés dont leurs axones ne sont pas myélinisés, mais qu’il y a production de conduction saltatoire seulement plus proche (microns)

Question 19

De quoi est composé un potentiel électrochimique (2) et à quoi sont-ils attribués ?

Answer 19

1. potentiel électrique : négativité intracellulaire comme pour le cas du K+
2. potentiel chimique : attribué à la différence de concentration

Question 20

Que stipule l’équation de Nernst?

Answer 20

permet de dire que pour chaque ion il y a un potentiel équilibre

• pour le K+ il se ramène toujours à -58mV, tant qu’il est à cette valeur, le courant net à l’équilibre est nul

Question 21

Comment l’astrocyte joue un rôle dans le potentiel d’équilibre des ions?

Answer 21

il gère la concentration potassique à l’extérieur de la membrane ; maintient le gradient électrochimique (garde Ek stable)

Question 22

À quoi s’équivaut le potentiel membranaire d’une cellule?

Answer 22

au potentiel d’équilibre du potassium (autour de -60mV)

Question 23

Le potentiel de repos Ek dépend de la concentration ___ du K+

Answer 23

extracellulaire

Question 24

Qu’est-ce que la conductance?

Answer 24

facilité avec laquelle les ions traversent la membrane

Question 25

Quel rapport la conductance permet-elle d’avoir? Quelle information celui-ci nous donne-t-il sur la membrane?

Answer 25

permet d’avoir un rapport gK/gNa soit de 20/1

i. e. il y a 20 K+ qui peuvent passer pour 1 Na2+
* *ceci nous indique que la membrane n’est pas complètement imperméable/étanche au Na+ lorsqu’au repos!**

Question 26

Quelle est la différence entre perméabilité et conductance?

Answer 26

perméabilité dépend des propriétés membranaires vs conductance c’est la valeur du flot ionique (inverse de la résistance qui donne la perméabilité)

Question 27

Nommez et décrivez brièvement les 3 phases lors d’un potentiel d’action

Answer 27

1. phase de dépolarisation : ouverture des canaux Na2+ qui vont vers le milieu intracellulaire par attraction électrochimique, ce qui ouvre encore plus de canaux et donc fait enter encore plus de sodium ; passe de -60mV à 30mV
2. phase de repolarisation : ouverture des canaux K+ pour un retour à l’homéostasie de la cellule, donc sortie de K+ dans milieu extracellulaire
3. Phase d’hyperpolarisation consécutive ; fermeture lente des canaux K+ causant une sortie prolongée de celui-ci

Question 28

Pourquoi on n’atteint pas +60mV lors de la phase de dépolarisation comme le voudrait l’équation de Nernst, mais plutôt +30mV?

Answer 28

Car les canaux Na2+ fonctionnent comme des ressorts… ils s’ouvrent pour subitement se refermer, donc les canaux deviennent inactivés (mécanisme de fermeture après 500mmsec)

Question 29

Quels sont les 2 types de canaux principaux et où sont-ils situés dans le neurone?

Answer 29

1. canaux voltages-dépendants (par ex: les canaux sodiques lors de la dépolarisation ou les canaux potassique de la repolarisation) = dans l’axone
2. canaux chimiodépendants (s’ouvrent lorsque liés à un ligand = neurotransmetteur) = dans les dendrites

Question 30

Où sont générés les potentiel d’action?

Answer 30

en principe dans l’axone ou son segment initial soit ce qui suit le début de l’axone = là que le seuil de déclenchement est le plus bas
- possible à partir du soma, mais il faut beaucoup dépolariser pour y arriver

Question 31

Vrai ou faux? il est impossible d’avoir un potentiel d’action (excitateur ou inhibiteur) dans les dendrites?

Answer 31

FAUX! Il y a des exceptions comme les cellules de purkinge qui donne des potentiel d’action dans le cervelet

Question 32

Comment se nomme le processus pour lequel la propagation passive d’un courant augmente la dépolarisation par l’ouverture des canaux VD Na+, le Na+ est ensuite attiré vers le milieu intra par les forces électrochimiques ; cette entrée de Na+ dépolarise encore plus la membrane ce qui fait ouvrir encore plus de canaux?

Answer 32

boucle de rétroaction positif

Question 33

Que se passe-t-il durant la période réfractaire relative?

Answer 33

Suite à un potentiel d’action, les canaux sodiums s’inactivent alors que les canaux potassiques s’activent pour la repolarisation.

Pour les canaux sodiques, l’inactivation permet d’assurer que le potentiel d’action n’ira pas dans le sens inverse, ainsi seulement de petits PA (petite amplitude) passent durant cette phase et plus on s’éloigne du point d’inactivation des canaux, plus l’amplitude du PA va augmenter

passage graduelle de l’état inactif à actif

Question 34

Vrai ou faux? le chlore est un ion très impliqué dans les neurones

Answer 34

FAUX! il intervient beaucoup dans les muscles squelettiques, mais peu dans les neurones

Question 35

Quand est-ce la pompe Na+/K+ entre en compte lors d’un potentiel d’action?

Answer 35

lorsqu’il y a trop de sodium dans le milieu intra par la diffusion passive, on doit compenser pour cette accumulation avec la pompe Na+/K+ (transporteur actif) qui exclut 3 Na+ vers le milieu extra et fait entrer 2 K+ dans le milieu intra pour maintenir les gradients de concentration transmembranaire de chaque ion.

Question 36

Qu’est-ce qui est particulier de la pompe Na+/K+ ?

Answer 36

elle permet un mouvement de translocation des ions

i.e. transportent les ions contre leur gradient électrochimique (par hydrolyse de l’ATP)

Question 37

Nommez 2 expériences qui prouvent que la sortie du Na+ vers le milieu extracellulaire dépend du métabolisme de la cellule

Answer 37

1. si on diminue la concentration extracellulaire de potassium, on réduit grandement la sortie du Na+, car sa sortie est associée à une entrée concomitante de K+ (si rétabli cette concentration, le Na+ se remet à sortir de la cellule)
2. si on bloque l’accès à de l’ATP, on voit une chute drastique de la sortie de Na+, mais si on restaure l’accès à l’ATP, la pompe se remet à travailler correctement.

Question 38

Quel inhibiteur métabolique bloque la synthèse de l’ATP?

Answer 38

dinitrophénol

Question 39

Qu’est-ce qui est particulier de l’axone géant du calmar (ou sèche)? Que permet-il de comprendre?

Answer 39

l’axone pré-synaptique n’arrive pas directement aux dendrites, mais à un axone post-synaptique : ils se mettent ensemble pour donner un axone géant

• permet de comprendre la dynamique des courants ioniques (Na+, K+) qui passent dans un axone nerveux

Question 40

Quel est le but de l’expérience du voltage/courant imposé?

Answer 40

déterminer les ions responsables de la dépolarisation et repolarisation

Question 41

Qu’est-ce le courant capacitif?

Answer 41

La redistribution des charges ioniques de part et d’autre de la membrane axonale

Question 42

Que se passe-t-il après le courant capacitif?

Answer 42

l’axone produit un courant ionique ENTRANT à croissance rapide (charges + pénètrent dans la cellule) qui fait place à un courant SORTANT retardé à croissance lente

Question 43

À quoi est associé un courant précoce et un courant retardé?

Answer 43

• courant précoce: associé à l’entrée d’ion (Na+)

- courant retardé : associé à la sortie d’ion de la cellule (K+)

Question 44

D’où vient l’inflexion de la courbe à 65mV (lors de l’analyse des courants précoce/retardé)?

Answer 44

que le courant entrant et sortant sont décalés

Question 45

Quels sont lex 2 traitement d’inhibiteurs qui permettent de déterminer l’implication d’un ion précis pour un courant sortant et entrant ?

Donc quels sont les ions impliqués selon le courant?

Answer 45

1. Tétradoxine = affecte le courant généré par le Na+ (donc pas apparence de courant précoce (entrant))
2. Tétraethyl-ammonium = affecte le courant généré par le K+ ; observe un manque de courant retardé (sortant)

Question 46

Qu’est que la période réfractaire absolue?

Answer 46

le temps que les canaux sont complètement inactifs et le restent (l’attente durant lequel le potentiel de repolarisation se fait jusqu’à ce qu’il descende suffisamment pour réactiver les canaux)

rappel: la fin de cette étape par l’ouverture non-synchronisée des canaux aboutit à la période réfractaire relative

Question 47

Quel est le but de l’expérience avec les pipettes ?

Answer 47

• mesurer les changements de la cellule entière
• isoler un canal (savoir quand un canal s’ouvre ou se ferme complètement)
• jouer avec milieu intra ou extra cellulaire

Question 48

Quelle est la différence entre un canal passif et un canal voltage-dépendant?

Answer 48

• le canal passif dépend de la sélectivité ionique = distinguer Na+ et K+
• canal voltage-dépendant : son ouverture est sous l’influence du potentiel de membrane

Question 49

Vrai ou faux? Lorsque les canaux sont déficients ils peuvent chacun créer une forme de pathologie? Si oui, donnez des exemples.

Answer 49

Vrai!
ex1: des migraines hémiplégiques (MHF) causées par des canaux sodiques déficients

ex2: ataxie épisodique (AE2) qui se caractérise par des mouvements anormaux = diminution courant des canaux Ca2+
ex3: myotonine (M) qui se caractérise par une raideur musculaire = problème dans le courant de Cl ou de Na+