UA 2 Flashcards
Nommez deux facteurs qui contribuent à la génération du potentiel de repos des neurones.
Différence dans la composition ionique des milieux intra et extracellulaire
La perméabilité de la membrane à ces ions.
Quels sont les deux principaux ions qui déterminent le potentiel membranaire de repos?
L’ion sodium (Na+) et l’ion potassium (K+)
a) Quelle équation mathématique permet de calculer le potentiel membranaire de repos?
b) De quoi dépend-t-elle?
a) L’équation de Goldmann qui est une extension de l’équation de Nernst (E=60 log Co/Ci)
b) Elle dépend de la concentration de part et d’autre de la membrane de tous les ions et de la perméabilité de la membrane à ces différents ions.
Pour quel ion la membrane est-elle la plus perméable? Expliquez.
L’ion K+
Puisque le potentiel de repos est près du potentiel d’équilibre de l’ion K+ (-89mV). Au repos, il y a de 50 à 70 fois plus de canaux potassiques (canaux potassiques de fuite) ouverts que de canaux sodiques. Donc, au repos, la membrane plasmique est plus perméable aux ions K+ qu’elle ne l’est aux ions Na+. C’est la sortie du potassium qui est l’élément principal responsable du potentiel de repos.
Aussi, la pompe Na+/K+-ATPase ou pompe électrogénique participe au potentiel d’équilibre négatif (-70 mV) car pour 3 Na+ qui sortent seulement 2 K+ entrent, ce qui introduit une résultante négative de charges.
Définissez ce qu’est le potentiel d’équilibre d’un ion.
C’est le potentiel électrique nécessaire pour balancer le gradient chimique causé par la différence de concentration des ions de part et d’autre de la membrane lorsque celle-ci n’est perméable qu’à cet ion.
a) Donnez l’équation qui permet de calculer le potentiel d’équilibre d’un ion.
b) Comment la nomme-t-on?
a) Eion = 60 log concentration extracellulaire (Co) /concentration intracellulaire (Ci).
b) Équation de Nernst.
Selon l’équation de Nernst les potentiels des ions A, B, et C sont, +31,4 ; +13,3 et -81,7, respectivement. Parmi ces ions, lequel aura le potentiel d’équilibre le plus élevé?
L’ion C.
La différence de concentration de part et d’autre de la membrane pour cet ion est plus élevée que les deux autres (peut importe le sens du gradient). Il faudra un potentiel électrique plus élevé pour balancer le gradient chimique de cet ion.
Définissez dans vos termes ce qu’est:
-un gradient chimique:
-un gradient électrique:
- C’est un gradient qui implique une diffusion de molécules du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré.
- C’est un gradient qui implique un mouvement de charges positives vers des charges négatives.
Quel nom unique donne-t-on à un gradient ionique? Expliquez.
Un gradient électrochimique. L’ion diffusera selon son gradient de concentration en plus de son gradient électrique.
Le potentiel de repos est près du potentiel d’équilibre du potassium. Pourtant, en observant l’image il serait tentant de prioriser l’influence de l’ion sodique pour établir le potentiel de repos. Dites pour quelle raison?
Puisqu’il y a deux forces (électrique et chimique) qui incitent les ions Na+ à entrer dans la cellule, on s’attendrait à un potentiel de repos se rapprochant du potentiel d’équilibre du sodium. Ce n’est pas le cas, car pour un gradient de concentration donné, plus la membrane est perméable à un ion, plus grande sera la contribution de cet ion dans le niveau du potentiel membranaire. Au repos, les membranes sont fortement perméables au potassium, mais pas au sodium.
Quel facteur limite l’ion sodium à influencer le potentiel de repos?
Au repos, la membrane est très peu perméable à cet ion.
Comment expliquez-vous que le potentiel de repos ne soit pas exactement le même que le potentiel d’équilibre du potassium (-70 mV vs -89 mV)?
La membrane laisse diffuser quelques ions Na+ passivement vers l’intérieur de la cellule, ce qui rend moins négatif le potentiel membranaire au repos par rapport au potentiel d’équilibre du K+.
a) Si les ions potassiques sortaient continuellement vers l’extérieur (en suivant leur gradient de concentration) et que les ions sodium continuaient à entrer, que risquerait-il d’arriver?
b) Étant donné que ce phénomène n’a pas lieu, nommez et décrivez le mécanisme qui permet de préserver le potentiel de repos à –70 mV.
a) Il y aurait une diminution du gradient de concentration pour ces ions (et donc une perte de gradient électrique et du potentiel de repos).
b) La pompe Na+/K+ ATPase: elle pompe 2 ions K+ vers l’intérieur de la cellule contre 3 ions Na+ vers l’extérieur de la cellule.
Une modification du potentiel membranaire de repos peut être causée par tous les facteurs qui changent soit :…
La concentration ionique des milieux intra- et extra-cellulaire ou les facteurs qui changent la perméabilité de la membrane à n’importe quel ion.
Quelle est la fonction des modifications du potentiel membranaire de repos?
Les modifications engendrent des signaux électriques qui permettent aux cellules nerveuses de communiquer. C’est de cette façon que ces cellules génèrent et transmettent l’information.
Nommez et définissez les deux types de signaux engendrés par une modification du potentiel membranaire.
a) Potentiel gradué: modification locale du potentiel membranaire d’amplitude et de durée variables qui parcourt une courte distance, sans seuil ni période réfractaire avec perte décrémentielle. Peut être bidirectionnel (sens de la propagation et direction du courant).
b) Potentiel d’action: modification locale en tout ou rien du potentiel membranaire d’amplitude constante et de courte durée qui peut parcourir de longue distance. Le potentiel membranaire doit atteindre un certain seuil avant que le potentiel d’action ne se déclenche. Il y a une période réfractaire. Son intensité ne diminue pas avec la distance (sans décrément) et est unidirectionnel.
Le potentiel gradué, de part sa nature locale et sa faible intensité, ne peut véhiculer une variation du potentiel membranaire sur de longues distances. Cependant, ce type de potentiel peut jouer un rôle important dans la sensibilité de certains neurones. Comment?
Un potentiel gradué peut s’additionner à un autre par un phénomène appelé «sommation». Le potentiel résultant aura un effet accentué par rapport aux potentiels gradués pris isolément.
Définir la dépolarisation:
Augmentation du potentiel membranaire causée par une entrée de charges positives (le potentiel membranaire devient moins négatif que le potentiel de repos et se rapproche de 0).
Définir l’hyperpolarisation:
Diminution du potentiel membranaire causée par une sortie d’ions positifs ou une entrée d’ions négatifs. Le potentiel membranaire devient plus négatif que le potentiel de repos.
Décrivez le mécanisme d’action d’un potentiel gradué dépolarisant. Vous devez spécifier les types d’ions impliqués dans le processus ainsi que leur déplacement latéral de part et d’autre de la membrane.
Les ions Na+ entrent dans la cellule et dépolarisent localement la membrane à partir du site générateur. À l’intérieur de la cellule, il y a un déplacement des charges positives (principalement les ions K+) vers les charges négatives adjacentes.
En partant du site de dépolarisation, décrivez le mécanisme qui mène à la réduction du courant pour cet ion en fonction de la distance parcourue.
La dépolarisation a mené à un déplacement de charges positives des ions K+ vers les régions adjacentes au site de dépolarisation. La membrane étant très perméable aux ions K+, ceux-ci sortent vers l’extérieur en suivant leur gradient de concentration. Ceci contribue à rendre l’intérieur de la cellule plus négatif et au retour au potentiel de repos.
Les potentiels gradués se manifestent chez la plupart des cellules de l’organisme. Ce sont des signaux électriques qui parcourent de très courtes distances. Or, le système nerveux ayant pour fonction de transmettre l’information à partir des cellules de la périphérie jusqu’au cerveau et vice-versa, le signal électrique doit parcourir de longues distances. Pour se faire, les cellules nerveuses génèrent des _________
Potentiels d’action
Quel autre nom attribue-t-on aux potentiels d’action?
Des influx nerveux
Quelle est la caractéristique spécifique aux cellules nerveuses qui leur permettent de générer des potentiels d’action.
Elles sont excitables.
Les cellules nerveuses sont pourvues d’un type de canaux ioniques particuliers qui est absent de la plupart des autres cellules de l’organisme dites non excitables et qui permet la propagation du potentiel d’action.
a) Nommez-les.
b) À quel endroit sur le neurone les retrouve-t-on en grand nombre?
c) Décrivez leur mécanisme d’activation.
d) Nommez le mécanisme d’activation de ces canaux?
e) Lorsque la membrane est dépolarisée à un certain niveau, que se passe-t-il?
a) Canaux sodiques voltage-dépendants
b) Au cône d’implantation, à la base de l’axone.
c) Une dépolarisation membranaire cause un changement de conformation du canal et il s’ouvre laissant passer les ions Na+. L’entrée de sodium cause une dépolarisation subséquente de la membrane ce qui provoque l’ouverture d’autres canaux sodiques voltage-dépendants dans une sorte de cascade amplificatrice.
d) Ils s’activent par une rétroaction positive.
e) Il y a déclenchement d’un potentiel d’action.
Relevez la principale différence moléculaire entre ces deux types de canaux
Sodiques voltages-dépendants
Potassiques voltages-dépendants
Les canaux Na+ arborent une porte d’inactivation qui est absente chez les canaux potassiques.
Décrivez l’état d’activation et d’inactivation des canaux sodiques et potassiques en spécifiant le mouvement des charges pour chacun des numéros identifiés à la Figure 5.
1: Les canaux Na+ et K+ voltage-dépendants sont fermés.
2: Les canaux sodiques ligand-dépendants s’ouvrent et laissent entrer des ions Na+ dans la cellule. Lorsque la quantité d’ions sodium ayant traversée la membrane est suffisante, la dépolarisation atteint le niveau seuil (pas représenté dans l’animation).
3: Une grande quantité de canaux Na+ voltage-dépendants s’ouvrent alors brutalement. Cette entrée entraîne une activation subséquente d’autres canaux sodiques voltage-dépendants par rétrocontrôle positif (réaction en chaîne). Les canaux potassiques sont activés, mais s’ouvrent très lentement.
4: Lorsque le pic de dépolarisation est atteint, les canaux sodiques sont abruptement inactivés par la porte d’inactivation qui bloque le canal et empêchent l’entrée de Na+. Les canaux potassiques sont maintenant ouverts et permettent le passage des ions K+ hors de la cellule.
5: Les canaux potassiques sont ouverts et laissent sortir de grande quantité de K+. Les canaux sodiques sont toujours inactivés. La membrane se re-polarise.
6: Comme la fermeture des canaux potassiques est lente et laissent sortir encore des ions K+ hors de la cellule jusqu’au retour du potentiel de repos, le potentiel membranaire se retrouve momentanément sous le potentiel de repos. Il y a hyperpolarisation. Les canaux sodiques sont maintenant fermés (ne sont plus inactivés).
7: Lorsque tous les canaux voltage-dépendants (Na+ et K+) se referment le potentiel membranaire retourne à son état initial de repos. N.B. les canaux de fuite (non voltage-dépendants) demeurent actifs.
Quel est le mécanisme d’inactivation du Canal sodique voltage-dépendant:
Le canal est bloqué par la porte d’inactivation. Cette porte est en fait un segment protéique qui vient obstruer le canal lorsque le potentiel membranaire est fortement positif.
Quel est le mécanisme d’inactivation du Canal potassique voltage-dépendant:
Le canal se ferme graduellement par rétrocontrôle négatif (Plus l’intérieur de la cellule devient négatif, plus nombreux sont les canaux potassiques qui se ferment).
Un seul potentiel d’action ne suffit pas à la communication nerveuse. C’est le nombre de potentiels d’action par unité de temps (fréquence) ainsi que leur intégration par le neurone post-synaptique qui déterminera la nature de la communication entre les neurones.
Vrai
a) La période réfractaire relative est influencée par l’état d’activation des canaux sodiques voltage-dépendants. Quel autre facteur diminue la possibilité d’engendrer un potentiel d’action durant cette période?
b) Quelle est la condition pour engendrer un potentiel d’action durant cette période?
a) La fermeture lente des canaux potassiques cause la sortie de potassium et rend l’intérieur de la cellule plus négatif que le potentiel de repos (hyperpolarisation). La cellule est alors plus difficilement excitable.
b) Le stimulus électrique doit être plus intense pour atteindre le seuil d’excitabilité (ou potentiel seuil).
Quelles sont les fonctions de la période réfractaire?
- Permet de limiter le nombre de potentiel d’action qu’une membrane excitable peut produire à un moment donné (absolue et relative).
- Contribue à séparer temporellement les potentiels d’action (absolue et relative).
- Elle détermine le sens de la propagation de l’influx nerveux, i.e. du cône d’implantation jusqu’aux boutons axonaux ou terminaux (absolue seulement).
Décrivez l’itinéraire de la propagation des potentiels d’action. Vous devez spécifier les sites de départ de la propagation et de fin du potentiel d’action.
Il naît au cône d’implantation du neurone, voyage le long de l’axone et se termine au niveau des terminaisons nerveuses.
Relevez la différence entre la direction de la propagation des potentiels d’action et celle des potentiels gradués.
Le sens de propagation des potentiels d’actions est unidirectionnel, tandis que celui des potentiels gradués est bidirectionnel.
Quelle serait la conséquence s’il n’y avait pas de période réfractaire absolue?
Il n’y aurait pas de sens privilégié pour la propagation de l’influx nerveux. Le potentiel d’action doit se rendre jusqu’aux boutons terminaux pour stimuler la libération de neurotransmetteur.
Nommez les deux facteurs qui influencent la vitesse de propagation du potentiel d’action.
La présence de gaines de myéline le long de l’axone
Le diamètre de l’axone.
Comment nomme-t-on la propagation du potentiel d’action le long d’un axone myélinisé?
Conduction saltatoire.
Expliquez comment l’influx nerveux se propage le long du neurone pour les deux types de cellules?
- Neurone non-myélinisé: - Neurone myélinisé:
- Neurone non-myélinisé: l’influx se propage en causant une dépolarisation unidirectionnelle d’une région avoisinante à une autre.
- Neurone myélinisé: l’influx se propage en causant une dépolarisation unidirectionnelle, de façon saltatoire, par saut, d’un nœud de Ranvier à un autre.
Lequel de ces deux neurones (diamètre différent) conduira le plus rapidement l’influx nerveux? Expliquez votre réponse.
Celui avec le diamètre plus grand. Un diamètre élevé favorise le déplacement des charges (offre moins de résistance aux courants locaux). La quantité d’ions qui se déplacent en un temps donné est plus importante. Le potentiel seuil est atteint plus rapidement dans les régions adjacentes de la membrane.
a) Lorsque le corps développe des anticorps contre sa propre myéline, quelle maladie risque-t-il de développer?
b) Expliquez l’absence et la réapparition des symptômes de cette maladie.
La sclérose en plaque. On parle alors d’une maladie auto-immune.
Étant donné que l’axone reste intact, le corps compense l’absence de la myéline en augmentant le nombre de canaux sodiques voltage-dépendants des neurones devenus amyélinisés pendant un certain temps. Ce qui explique l’absence et la réapparition des symptômes de cette maladie.
Le poisson FUGU contient une toxine (tétrodotoxine) qui bloque les canaux sodiques voltage-dépendants. Expliquez comment cette toxine peut être létale lorsqu’elle est ingérée.
Elle bloque la transmission nerveuse de façon générale. Elle bloque la propagation des influx nerveux. La mort résulte généralement d’une paralysie musculaire au niveau respiratoire.
Quel type de médicaments bloque les canaux sodiques voltage-dépendants et donc empêche le déclenchement des potentiels d’action?
Les anesthésiques locaux comme la procaïne et la lidocaïne. Sans les potentiels d’action déclenchés par les stimuli douloureux le cerveau ne peut donc plus percevoir la douleur.
Quelle est la fonction d’une synapse?
La synapse permet la transmission d’information d’un neurone à un autre neurone ou d’un neurone à une cellule effectrice.
Pour chacune d’elles, décrivez brièvement leur mécanisme de la transmission nerveuse.
a) Synapse électrique: b) Synapse chimique:
a) Elle transmet directement l’influx électrique d’un neurone à l’autre par le passage direct d’ions du neurone pré-synaptique au neurone post-synaptique via des canaux protéiques perméables à ces ions.
b) elle transforme d’abord le message électrique en message chimique. Ce dernier est ensuite reconverti en message électrique par le neurone post-synaptique.
En vous référant à la figure précédente, répondez aux questions suivantes qui concernent la synapse électrique:
a) Quelle composante permet le passage direct du courant d’une cellule à l’autre?
b) Décrivez la fonction de cette synapse:
c) Quel est le sens de la transmission de l’information?
a) Ce sont des canaux ioniques formés de protéines appelées connexines faisant partie intégrante des jonctions communicantes.
b) Permet le passage direct et rapide de l’influx nerveux. Elle permet de synchroniser l’activité électrique de plusieurs neurones voisins.
c) Il n’y a pas de sens privilégié, il peut être dans un sens ou dans l’autre (bidirectionnel).
