Signalisation neuronale

Question 1

Qu’est-ce que le potentiel de repos?

Answer 1

Le potentiel de repos est la différence de charge électrique à travers une membrane cellulaire neuronale lorsqu’elle n’envoie pas activement une impulsion, donc lorsqu’elle est au repos.

Question 2

Vrai ou Faux. Toutes les cellules présentent un potentiel de repos.

Answer 2

Vrai

Question 3

Quelle est la charge d’un neurone au repos?

Answer 3

Un neurone au repos est chargé négativement (environ -70mV), ce qui signifie qu’il y a une concentration plus élevée de cations à l’extérieur de la cellule par rapport à l’intérieur.

Question 4

Vrai ou Faux. Le potentiel de membrane est due à la répartition inégale d’une quantité importante de molécules chargées de part et d’autre de la membrane plasmique.

Answer 4

Faux. Le potentiel de membrane est attribuable à seulement une infime fraction d’ions (<0,00003%) entre le cytoplasme et le liquide extracellulaire. Le cytoplasme et le liquide extracellulaire demeurent quant à eux neutres.

Question 5

Quelles sont les 4 facteurs d’origine du potentiel de repos?

Answer 5

1) Gradient de concentration entre les ions Na+ et K+ qui circulent dans des canaux ioniques passifs toujours ouverts
2) La pompe à Na+/K+ ATPase éjecte plus d’ions Na+ qu’elle ne ramène de K+

La pompe à Na+/K+ transporte activement 3 Na+ hors de la cellule pour 2 K+ vers l’intérieur de la cellule, tous deux contre leur gradient de concentration. Comme plus de cations sont expulsés de la cellule, il y a une exportation nette d’un seule charge positive par cycle de la pompe sodium-potassium. Par conséquent, l’intérieur de la cellule devient chargé négativement par rapport à l’extérieur de la cellule.

3) Perméabilité membranaire supérieure au K+ que au Na+

La membrane au repos possède beaucoup plus de canaux à K+ ouverts que de canaux à Na+. Elle est 75 à 100X plus perméable aux ions K+ qu’aux ions Na+, ce qui fait que les ions K+ fuient plus rapidement à travers la membrane qu’entrent les ions Na+, créant ainsi une distribution inégale des charges de part et d’autre de la membrane.

4) Protéines cytoplasmiques

La présence de protéines cytoplasmiques (protéines, phosphate) chargées négativement contribue à la distribution inégale des charges.

Question 6

Quel cation est le plus abondant à l’extérieur de la cellule et quel cation est le plus abondant à l’intérieur?

Answer 6

Extérieur: Na+

Intérieur: K+

Question 7

Qu’est-ce que le potentiel gradué?

Answer 7

Une faible déviation du potentiel de repos. Lorsqu’il est moins négatif, on l’appelle dépolarisation. Lorsqu’il est plus négatif, on l’appelle hyperpolarisation.

Question 8

Vrai ou Faux. Un synonyme de potentiel gradué est potentiel d’action.

Answer 8

FAUX

Question 9

Quelles sont les caractéristiques du potentiel gradué?

Answer 9

1) Amplitude variable selon le stimulus (ex: grand avec du feu et petit avec un papillon qui se dépose sur notre main)
2) Se propage sur une courte distance (du corps cellulaire au cône d’implantation)
3) Décrémentiel (intensité diminue avec le temps et la distance)

Question 10

Quelles sont les causes du potentiel gradué?

Answer 10

Dépolarisation: L’entrée du Na+ qui rend le potentiel de repos moins négatif

Hyperpolarisation: La sortie du K+ qui rend le potentiel de repos encore plus négatif

Question 11

Quels sont les types de canaux impliqués dans le potentiel gradué?

Answer 11

Des canaux ioniques à ouverture contrôlée:

1) Canal ionique ligand-dépendant: s’ouvrent en réponse à la liaison d’un neurotransmetteur approprié
2) Canal ionique mécano-dépendants: s’ouvrent en réponse à l’étirement de la membrane

Question 12

Qu’est-ce que le potentiel d’action?

Answer 12

Un phénomène local rapide marqué par une FORTE modification du potentiel membranaire. C’est la « bascule » en charge de négatif à positif et du retour à négatif qui se produit dans le neurone. Il comprend donc la phase de dépolarisation et de repolarisation du neurone.

Question 13

Où se produit le potentiel d’action?

Answer 13

Dans le cône d’implantation et l’axone du neurone, uniquement dans les cellules excitables (neurones et myocytes).

Question 14

Quels sont les types de canaux impliqués dans le potentiel d’action?

Answer 14

Les canaux à Na+ voltage-dépendants NaV et les canaux à K+ voltage-dépendants KV qui s’ouvrent en réponse à des modifications du potentiel de membrane

Question 15

Un canal NaV a combien de domaines transmembranaires?

Answer 15

4

Question 16

Le senseur de voltage d’un canal NaV est riche en quel type d’acide aminé et de quelle charge?

Answer 16

Est riche en acides aminés de charge + donc le 1/3 est l’arginine.

Question 17

Quelles sont les 3 conformations d’un canal NaV et expliquer le mécanisme de changement de conformation.

Answer 17

1) Au repos, le canal NaV est fermé
- Senseur de voltage du côté interne de la membrane
- Barrière d’activation fermée
- Barrière d’inactivation ouverte

Le neurone subit une dépolarisation:

2) Pendant la phase de dépolarisation, le canal NaV s’ouvre:
- Senseur de voltage du côté externe de la membrane
- Barrière d’activation ouverte
- Barrière d’inactivation ouverte

Après quelques temps:

3) Le NaV est inactivé:
- Senseur de voltage du côté externe de la membrane
- Barrière d’activation ouverte
- Barrière d’inactivation fermée

Le neurone subit une repolarisation:

1) De retour au repos, le canal NaV est fermé
- Senseur de voltage du côté interne de la membrane
- Barrière d’activation fermée
- Barrière d’inactivation ouverte

Question 18

Quelles sont les 2 conformations d’un canal KV et expliquer le mécanisme de changement de conformation.

Answer 18

1) Au repos, le canal KV est fermé
- Senseur de voltage du côté interne de la membrane
- Barrière d’activation fermée

Le neurone subit une dépolarisation:

2) Pendant la phase de dépolarisation, le canal KV s’ouvre:
- Senseur de voltage du côté externe de la membrane
- Barrière d’activation ouverte

Le neurone subit une repolarisation:

3) Pendant la phase de repolarisation, le canal KV se ferme et retourne à sa conformation de repos.

Question 19

Quelles sont les 2 conditions nécessaires pour qu’ait lieu un potentiel d’action?

Answer 19

1) Le stimulus doit être assez fort pour créer un potentiel gradué assez puissant qui dépolarise la membrane dans le cône d’implantation
2) Le potentiel membranaire du cône d’implantation doit atteindre le seuil d’excitation, soit -55 mV chez les neurones mammaliens

Question 20

Quelles sont les caractéristiques du potentiel d’action?

Answer 20

1) Il se propage de façon continue sans s’arrêter ou ralentir
2) Même amplitude tout le long et ce, peu importe l’intensité du stimulus de départ (indépendant du stimulus de départ)

Question 21

Expliquer les étapes de la phase de dépolarisation.

Answer 21

La dépolarisation désigne un changement soudain du potentiel de membrane d’une charge interne négative à une charge interne positive.

1) Elle est due à l’ouverture de la barrière d’activation des canaux voltage-dépendants à Na+ dans l’axone, grâce à un changement de conformation (remontée des senseurs de voltage vers la partie externe de la membrane plasmique)
2) Les ions Na+, étant plus concentrés à l’extérieur du neurone, entrent dans le neurone, ce qui provoque une augmentation du potentiel de membrane (dépolarisation, potentiel de moins en moins négatif et qui finit par devenir positif).
3) Finalement, après quelques temps, la dépolarisation provoque la fermeture de la barrière d’inactivation des canaux sodium voltage dépendants (donc les ions sodium cessent d’entrer car le canal est inactivé).
4) La barrière d’activation des canaux voltage-dépendants à potassium s’ouvre lentement grâce à un changement de conformation (remontée du senseur de voltage vers le côté externe de la membrane plasmique)

Question 22

Expliquer les étapes de la phase de repolarisation.

Answer 22

La repolarisation est la restauration d’un potentiel de membrane après une dépolarisation (de positif à négatif).

1) Les ions K+ sortent de la cellule en suivant le gradient de concentration.
2) La barrière d’activation des canaux à Na+ finit par se fermer grâce à un changement de conformation (descente des senseurs de voltage vers la partie interne de la membrane plasmique), ce qui ralentit l’entrée des ions Na+.
3) Le potentiel de membrane redevient donc négatif.
4) Finalement, la repolarisation entraîne l’ouverture de la barrière d’inactivation des canaux sodium voltage dépendants (position repos).
5) La barrière d’activation des canaux voltage-dépendants à potassium se ferme grâce à un changement de conformation (descente du senseur de voltage vers le côté interne de la membrane plasmique).

Question 23

Qu’est-ce que l’hyperpolarisation tardive et à quoi est-elle due?

Answer 23

L’hyperpolarisation est le potentiel de membrane « plus négatif » que le potentiel de repos (c’est un potentiel gradué!).

Elle est due à certains canaux K+ qui demeurent ouverts quelques instants après la repolarisation. Il y a donc une sortie excessive des ions K+.

L’hyperpolarisation tardive se produit jusqu’à l’atteinte du potentiel d’équilibre du K+.

Question 24

Comment le neurone peut-il retrouver son potentiel de repos après l’hyperpolarisation?

Answer 24

Avec l’activité des pompes Na+/K+ ATPase qui augmente. Les pompes Na+/K+ retournent à l’extérieur les ions Na+ entrés dans la cellule durant la dépolarisation et ramènent à l’intérieur les ions K+ qui en étaient sortis.

Question 25

Qu’est-ce que la période réfractaire?

Answer 25

Période requise pour qu’une cellule excitable redevienne apte à engendrer un autre potentiel d’action.

Question 26

Quelle est la cause et la conséquence de la période réfractaire absolue?

Answer 26

Cause: Les canaux Na+ voltage-dépendants sont inactivés au pic de la dépolarisation et les canaux à K+ sont encore fermés

Conséquence: Les canaux ne peuvent pas être réouverts pendant une brève période. Pour cette raison, le courant local des ions Na+ n’a aucun effet sur le potentiel d’action et se déplacera dans une seule direction (vers la terminaison axonale). Aucun 2e potentiel d’action est possible.

Question 27

Quelle est la cause et la conséquence de la période réfractaire relative?

Answer 27

Cause: Un nombre important de canaux Na+ sont fermés (de retour au repos), mais les canaux à K+ sont ouverts

Conséquence: le seuil d’excitation est plus élevé, mais un 2e potentiel d’action est possible pendant la phase d’hyperpolarisation tardive avec un stimulus plus important

Question 28

Vrai ou Faux. La durée de la phase réfractaire est la même dans toutes les cellules excitables

Answer 28

Faux

Question 29

Vrai ou Faux. Un stimulus suffisamment fort pourrait engendrer un deuxième PA pendant la phase de dépolarisation du PA.

Answer 29

Faux. Cela pourrait se produire seulement dans période réfractaire relative et pendant la phase d’hyperpolarisation du PA.

Question 30

Quels types de structure, potentiel et canal est composée la partie réceptrice du neurone?

Answer 30

Structure: dendrites
Potentiel: production de potentiels gradués (dépolarisations locales)
Canal: canal ionique ligand-dépendant ou mécano-dépendant

Question 31

Quels types de structure, potentiel et canal est composé la zone gâchette?

Answer 31

Structure: cône d’implantation
Potentiel: intégration des potentiels gradués pour déclencher un éventuel potentiel d’action
Canal: canal ionique NaV et KV

Question 32

Quels types de structure, potentiel et canal est composé la partie conductrice du neurone?

Answer 32

Structure: axone
Potentiel: potentiel d’action
Canal: NaV et KV

Question 33

Quels types de structure, potentiel et canal est composée la partie sécrétrice du neurone?

Answer 33

Structure: Boutons synaptiques
Potentiel: fin du potentiel d’action et libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique
Canal: canal à Ca2+ voltage-dépendants

Question 34

Quelles sont les différences entre les conductions continue et saltatoire?

Answer 34

Condition continue:

1) Axones non myélinisés
2) L’influx nerveux se propage point par point le long de l’axone
3) Vitese lente

Condition saltatoire:

1) Axones myélinisés
2) L’influx nerveux se propage en sautant d’un noeud de Ranvier à l’autre
3) Vitesse rapide
4) Mécanisme plus économique (moins d’ATP requis par la pompe sodium-potassium) parce que le PA se produit uniquement au niveau des noeuds de Ranvier des axones myélinisés

Question 35

Quelles sont les différences entre une synapse électrique et une synapse chimique?

Answer 35

Synapse électrique:

1) Les potentiels d’action se propagent directement à travers des jonctions communicantes (contact direct entre cellules)
2) Avantages: synchronisation et rapidité de communication
3) Présentes dans le SNC, muscle cardiaque, muscles lisses des viscères et l’embryon

Synapse chimique:
1) Les cellules sont séparées par une fente synaptique
2) Le signal électrique est converti en signal chimique lorsqu’il passe d’un neurone à l’autre ou d’un neurone à un effecteur
3) Plus abondantes et présentes
Exemple: dans les jonctions neuromusculaires

Question 36

Décrire le mécanisme d’action de la transmission du potentiel d’action dans les synapses.

Answer 36

1) Dépolarisation du corpuscule nerveux terminal (bouton synaptique)
2) Ouverture de canaux à Ca2+ voltage-dépendants de la membrane du neurone présynaptique (entrée du Ca2+)
3) Augmentation de la concentration de Ca2+ –> fusion des vésicules synaptiques avec la membrane du neurone présynaptique (exocytose)
4) Libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique par exocytose
5) Les neurotransmetteurs se fixent aux récepteurs du neurone postsynaptique –> ouverture des canaux ligand-dépendants adjacents
6) La dépolarisation locale déclenche un potentiel gradué dans le neurone postsynaptique
7) Les neurotransmetteurs sont recyclés, détruits ou diffusent hors de la synapse.

Question 37

Qu’est-ce que sont les PPSE et comment sont-ils causés?

Answer 37

Les potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) sont des potentiels gradués causés par la liaison d’un neurotransmetteur excitateur (ex: acétylcholine) qui provoque la dépolarisation de la membrane postsynaptique en ouvrant les canaux Na+ ligands-dépendants. Il y a diffusion des ions Na+ dans le neurone postsynaptique et la génération de potentiels gradués excitateurs. Ceux-ci favorisent l’atteinte du seuil d’excitation dans le cône d’implantation et peuvent déclencher des influx nerveux.

Question 38

Comment est appelé un PPSE qui n’atteint pas le seuil d’excitation?

Answer 38

Infraliminaire

Question 39

Qu’est-ce que sont les PPSI et comment sont-ils causés?

Answer 39

Les potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI) sont des potentiels gradués causés par la liaison d’un neurotransmetteur inhibiteur (ex: GABBA) qui provoque une hyperpolarisation de la membrane postsynaptique en ouvrant les canaux K+ et/ou Cl- ligands-dépendants. Il y a ainsi diffusion des ions K+ hors du neurone postsynaptique ou diffusion des ions Cl- à l’intérieur, ce qui entraîne la génération de potentiels gradués inhibiteurs. Ceux-ci ne favorisent pas l’atteinte du seuil d’excitation dans le cône d’implantation et donc, ne déclenchent pas d’influx nerveux.

Question 40

Comment un potentiel d’action est-il généré dans le neurone post-synaptique?

Answer 40

Un neurone postsynaptique typique possède des synapses avec plusieurs neurones présynaptiques. L’action combinée de tous les neurotransmetteurs agissant sur un neurone cible détermine si le seuil d’excitation est atteint.

Si globalement il y a plus de dépolarisation que d’hyperpolarisation et que le seuil d’excitation est atteint, le neurone produira un influx nerveux.