Neurophysiologie
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NEUROPHYSIOLOGIE Fabrice DUPRAT Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire Université de Nice Sophia-Antipolis Janvier 2003 1 PLAN DU COURS I) MORPHOLOGIE DES NEURONES polarité des neurones II) CROISSANCE DES NEURONES Cônes de croissance III) GENESE DU POTENTIEL D'ACTION PA en current-clamp,la rétine, cellule ciliée IV) TRANSMISSION DU SIGNAL DANS UN NEURONE théorie du cable, potentiel électrotonique, propagation saltatoire, gliales, périodes réfractaires V) TRANSMISSION DU SIGNAL ENTRE DEUX CELLULES synapses chimiques, épine dendritique, plaque motrice, neurotransmetteurs, synapse électrique VI) INTEGRATION DES SIGNAUX RECUS seuil de déclenchement, sommations temporelle et spatiale, intégration des signaux VII) CIRCUITS NEURONAUX arc réflexe, racine dorsale, l’hippocampe VIII) PLASTICITE SYNAPTIQUE Hebb, LTP dans l'hippocampe, mécanismes, mobilité des récepteurs et des épines dendritiques, roles IX) HISTORIQUE 2 I) MORPHOLOGIE DES NEURONES 3 Morphologies variées Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 4 Polarité des neurones Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 5 Neurones multipolaires Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 6 Photos de neurones multipolaires Cellule pyramidale du CA1 de l’hippocampe Cellule de Purkinje du cervelet (Golgi Stain.) 7 II) CROISSANCE DES NEURONES 8 Cônes de croissance Jontes et al. (2000), Nature Neuroscience 3-2 9 Croissance neuronale Wichterle et al. (1997), Neuron 18 10 III) GENESE DU POTENTIEL D'ACTION 11 Potentiel d’action en current-clamp Courants: Na2+ Potentiel (mV) ENa +40 K+ 0 seuil -40 Erepos -80 EK 1 2 3 4 5 Temps (ms) 6 12 Exemple 1: la rétine Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 13 Cônes et bâtonnets 14 Cellule ciliée de l'oreille interne 8 µm Epithélium de l’oreille interne de grenouille Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 15 IV) TRANSMISSION DU SIGNAL DANS UN NEURONE 16 Théorie du cable 1850 Externe Rm Interne Cm Raxiale 17 Potentiel électrotonique Amplitude (mV) Constante d'espace (0,1 à 1 mm) Distance 18 Propagation saltatoire Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 19 Cellules gliales Neurones sur un tapis de cellules gliales 20 Propagation bidirectionnelle Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 21 Période réfractaire 22 Périodes réfractaires 23 V) TRANSMISSION DU SIGNAL ENTRE DEUX CELLULES 24 Coupe d'une synapse chimique 25 Epine dendritique Epine dendritique de neurone pyramidal d ’hippocampe Microscopie électronique (cryofracture) 26 Plaque motrice 27 Synapses chimiques Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 1) Arrivée d'un PA (dépolarisation) sur le neurone présynaptique 2) Activation des canaux Ca2+ V-dpt 3) Entrée de Ca2+ 4) Fusion des vésicules avec la membrane présynaptique 5) Diffusion du transmetteur dans la fente synaptique 6) Fixation sur les récepteurs postsynaptiques 7) Entrée d'ions -> hyperpolarisation, dépolarisation, contraction 28 Neurotransmetteurs Agonistes Récepteurs Ions Effets ACh nACh cations + Glu kainate AMPA NMDA Ca2+, Na+ Ca2+, Na+ Ca2+, Na+ + + + GABA Glycine GABAA Glycine ClCl- 29 Synapse électrique Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 30 VI) INTEGRATION DES SIGNAUX RECUS 31 Seuil de déclenchement d’un PA Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 32 Sommation spatiale Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 33 Sommation temporelle Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 34 Sommation temporelle et spatiale Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 35 Intégration des signaux Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 36 Récapitulatif sur la transmission du signal électrique 10 s Kandel "Principles of neural science", Mc Graw Hill 37 Récapitulatif sur la propagation des signaux électriques http://laxmi.nuc.ucla.edu:8888/Libraries/Animations 38 VII) CIRCUITS NEURONAUX 39 Arc réflexe Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 40 Racine dorsale Seeley "Anatomy & Physiology", Mc Graw-Hill 41 Structure de l’hippocampe CA1 Schaffer collateral CA2 Subiculum commisural Perforant Path Mossy Fibres CA3 Lateral CA4 Medial Dentate Gyrus 42 VIII) PLASTICITE SYNAPTIQUE 43 Le postulat de Hebb “Lorsque l'axone d'une cellule A est suffisament proche d'une cellule B pour l'exciter et qu'elle le fait de façon répétitive et continue, des mécanismes de croissance ou des variations métaboliques apparaissent dans l'une ou les deux cellules, entrainant une augmentation de la réponse de la cellule B pour une même stimulation provenant de la cellule A” 44 Mécanismes de la plasticité synaptique ? Mécanismes présynaptiques: • Variation de la quantité de transmetteur libérée Mécanismes postsynaptiques: • Variation du nombre de récepteurs-canaux synaptiques • Variation de la probabilité d'ouverture • Variation de la conductance Mécanisme synaptique: • Variation du nombre de synapses actives 45 LTP dans l'hippocampe Patch clamp (cellule entière) Electrode interne Stimulation Electrode externe CA1 Schaffer collateral commisural Electrode Patch Clamp externe interne Epsc fepsp epsp, ipsp 50 pA mV 51mV 200 ms 20 ms ms 50 46 La découverte de la LTP (Long Term Potentiation) Enregistrement de potentiels de champ Stimulation 100 Hz, 1 s Perforant Path Mossy Fibres Dentate Gyrus Entorhinal Cortex Bliss & Lomo (1973) J. Physiol 232; 331-356 Bliss & Gardner-Medwin (1973) J. Physiol 232; 357-374 47 Entrée de Ca2+ lors de la stimulation haute fréquence 20 µm Synaptic current Calcium transient 100 Hz, 1 s Bliss & Collingridge, (1993) Nature 361; 31-39 (data from : Alford et al, (1993) J. Physiol. 469; 693-716) 48 Mécanismes de la plasticité synaptique Stimulations répétées AMPA AMPA P P CaMKII Glu Dépolarisation NMDA Ca2+ Mg2+ mGlu IP3 CaM Ca2+ Effets génomiques Ca2+ PLC 49 Mobilité des récepteurs AMPA entre cytosol et membrane Insertion Internalisation 50 Mobilité des récepteurs AMPA sur la membrane Bille AMPAr Ac Membrane Photorelargage de Ca2+ Borgdorff & Choquet (2002), Nature 417(6889) 51 Mécanismes de la plasticité synaptique Lüscher et al. 2000 Nature neuroscience 3(6) 52 Mobilité des épines dendritiques 40x 100x Fischer et al. 1998, Neuron 20 53 Roles de la plasticité synaptique dans le SNC Physiologie Dévelopement Apprentissages et mémoire Récupération d'une lésion Neuropathologie Epilepsie Mort neuronale aigue (e.g. trauma, arrêt circulatoire) Neurodégénérescences (e.g. Alzheimer, Parkinson, Huntington) Dépendance à une drogue 54 IX) HISTORIQUE 1855 KELVIN: Propagation d’un signal électrique dans le premier cable transatlantique (théorie du cable). 1905 HERMANN: "La propagation de l’excitation est une autostimulation de l’axone par des courants entrants qui se propagent passivement d’une région excitée vers une région voisine au repos. Application à l’axone de la théorie du cable." 1909 LUCAS, 1912 ADRIAN: Concept du tout ou rien dans l’excitabilité des muscles et des nerfs. 1922-1927 ERLANGER-GASSER: Enregistrement de potentiels d’actions sur des axones. 1949 HEBB: Postulat sur la plasticité synaptique. 1938-1939 COLE-CURTIS: Montre que la perméabilité de la membrane augmente lors du potentiel d’action. 2000 KANDEL: Prix Nobel de Médecine pour ces travaux sur l'aplysie. 55
![Découverte d un nouveau centre cérébr[...]](http://s1.studylibfr.com/store/data/001261824_1-044b689d1e2faad91148811640c2eb34-300x300.png)
