Potentiel de repos Lorsqu’on plonge une électrode à travers la membrane d’un neurone au repos, on observe une « différence de potentiel », de l’ordre de 70mV ; c-à-d que la membrane du neurone est polarisée : sa surface interne est négative, sa surface externe est positive. Potentiel de repos pas traversé par un influx nerveux. La membrane est donc polarisée. +++++++++++++++++++++++++++ Sodium ----------------------------------Na+ K+ ---------------------A -------------- Potassium ATP ADP+P +++++++++++++++++++++++++++ Na+ ATP Na+ K Tous les événements sont simultanés. + Mouvements des ions Na+, plus abondants dans le MEC que MIC, traversent passivement la membrane : ils diffusent vers l’intérieur de l’axone en suivant leur gradient de concentration et en empruntant leur canal spécifique. K+ ADP+P ⦋X⦌=concentration de X ORG- ou A- = gros anions organiques Les ions K+ quittent passivement l’axone en diffusant à travers leurs canaux spécifiques. Les anisons organiques ne sortent pas car ce sont de trop grosses molécules. Charge négative globale due à la forte concentration en anions organiques Naissance d’un influx nerveux Les neurones possèdent des canaux ioniqus (protéines) dans leurs membranes, munis de vannes, qui s’ouvrent « en masse » suite à un stimulus, événement extérieur qui déclenche le départ d’unh influx nerveux. Un influx nerveux apparaît lorsqu’une modification du potentiel se produit entre l’intérieur et l’extérieur du neurone. Il naît d’une excitation qui peut avoir lieu soit au départ du récepteur, soit au départ d’une jonction entre un axone et un dendrite. Ce phénomène est de nature physicochimique, car il fait intervenir un principe physique (changement de plarité) et chimique car on assiste à des échanges d’ions. Potentiel d’action Modélisation de la propagation d’un influx nerveux dans un neurone non myélinisé. 1) Neurone au repos= ∆V = −70mV Canaux légerement entrouvert +++++++++++++++++++++++++ Dendrites Noyau ------------------------------------Cytoplasme ------------------------------------+++++++++++++++++++++++++ Axone Corps cellulaire Terminaisons axoniques 2) Dépolarisation À l’arrivée d’un influx nerveux, les vannes de canaux à Na+ s’ouvrent grand, ce qui provoque une entrée massive d’ions Na+ à l’intérieur du neurone (la concentration en Na+ dans le cytoplasme augmente jusqu’à 1000X). Ce qui entraine que le potentiel de membrane s’inverse : le cytoplasme devient plus - - positif que le milieu extracellulaire. ++++++++++++++++++++++ + + ------------------------------+ + ------------------------------- - - ++++++++++++++++++++++ Canal à Na+ grand ouvert 3) Repolarisation Quand il y a beaucoup de Na+ à l’intérieur, les vannes à sodium se referment, les vannes à potassium s’ouvrent massivement : on assiste alors à une sortie massive d’ions K+, jusqu’à ce que le potentiel de membrane redevienne « normal » (positif à l’extérieur, négatif à l’intérieur, mais les ions + +- sont inversement répartis). ++++++++++++++++++ - - + + ------------------------------ - - + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -++++++++++++++++++ + +- - 4) Hyperpolarisation Les vannes de fermeture des canaux de K+ ne régissent pas immédiatement : les ions potassium continuent à sortir du cytoplasme pendant un moment, rendant ce dernier légèrement plus négatif qu’au repos. Finalement, le canal à K+ se referme. 4.1) Période réfractaire Ensuite, les pompes actives font ressortir les ions Na+ et rentrer les ions K+ afin de rétablir l’équilibre initial des concentrations d’ions à l’intérieur et à l’extérieur du neurone. Pompe active Toute la durée du phénomène est appelée période réfractaire, et correspond à la période pendant laquelle un nouvel influx ne peut pas passer. Elle se termine quand le potentiel de membrane est de nouveau celui du neurone au repos, c-à-d quand les pompes actives ont terminé de ramener les ions à leur place. L’influx correspond donc à une onde de dépolarisation qui se déplace de proche en proche le long de la cellule nerveuse (sans myéline) Propagation de l’influx nerveux Tant que la période réfractaire n’est pas terminée, la dépolarisation ne peut pas provoquer l’ouverture des canaux situés en amont de l’influx car ils sont « bloqués » aussi longtemps que la pompe active n’a pas terminé son travail. L’influx est obligé de toujours se propager dans le même sens : il ne peut pas faire marche arrière. Naissance de l’influx nerveux : Seuil d’excitation : Stimulus assez intense pour qu’un potentiel d’action se déclenche Une fois ce seuil atteint, l’influx démarre un stimulus plus intense ne déclenchera pas une dépolarisation plus importante, toutes les impulsions ayant ainsi la même force, des stimuli plus « forts » ne peuvent donc produire des impulsions plus fortes que des stimuli faibles tout ou rien Artéfact de simulation : Micro réaction du neurone suite à une simulation qui précède le potentiel d’action Corpuscule de Pacini : Récepteur cutané sensible à la pression Propagation d’un influx nerveux : fréquence des potentiels d’action 1. pression=0 : repos 2. 3. 4. 5. p≠0 : stimulus « neutre » stimulus « neutre » mais artéfact de stimulation stimulus « efficace » le seuil d’excitation est atteint effet de stimuli de plus en plus intense aucune influence sur l’amplitude fréquence des PA augmentent, de plus en plus rapprochés 6. la limite de la fréquence des potentiels d’action est due à la période réfractaire : tant que les pompes actives n’ont pas rétabli l’équilibre ionique, un nouveau potentiel ne peut pas se déclencher. Propagation d’un influx nerveux : addition des potentiels d’action A. Dans une fibre isolée, une fois le seuil atteint, l’amplitude de la réponse reste constante B. Dans un nerf entier, par dse stimuli de plus en plus intense, le nombre de fibre excitée est de plus en plus élevé, jusqu’au maximum. Des stimuli plus intenses déclenchent des potentiels d’actions dans un plus grand nombre de neurones Il est évident que nous sommes capables de déceler des différences dans la force d’un stimulus. Un stimulus fort se traduira par une fréquence plus élevée des impulsions (potentiels d’actions qui se succèdent plus rapidement) ainsi que par l’activation d’un plus grand nombre de neurones. Influx nerveux dans une fibre myélinisée : propagation saltatoire La vitesse de propagation dépend du diamètre du neurone : plus il est grand plus il est rapide car une fibre de grand diamètre offre moins de résistance au flux du courant. Conduction saltatoire : transmission de l'influx nerveux La myéline sur l'axone empêche le passage d’ions. Quand une impulsion se produit à un nœud, la dépolarisation passe le long de la gaine de myéline au nœud suivant conduction saltatoire L'influx nerveux est donc plus rapide avec la myéline (20x) Transmission de l’influx d’une cellule à l’autre : Synapse : jonction entre deux neurones. Les neurones se succèdent les uns aux autres pour former une chaîne destinée à faire passer l’influx nerveux. riche arborisation terminale points de contact très nombreux. Synapses chimiques Bouton synaptique : extrémités de l’axone renflé. Membrane présynaptique : membrane de la terminaison nerveuse. Membrane post-synaptique : membrane où passe la synapse. Fente/espace synaptique : espace peu large entre le bouton synaptique et la dendrite, empêche une stimulation directe entre les deux membranes. Vésicules synaptiques : vésicules renfermées dans les boutons synaptiques, contenant des neurotransmetteurs. Neuromédiateurs/ neurotransmetteurs : molécules transmettant l’info. Récepteurs des neurotransmetteurs : récepteurs sur la membrane post-synaptique qui possède des molécules particulières (protéines), ils sont fixés à un canal à sodium. Ils osnt spécifiques au neurotransmetteur. Vésicules synaptiques Membrane présynaptique Neurotransmetteurs Axone Mitochondries Bouton synaptique Fente synaptique Dendrite Membrane post-synaptique Lorsque les neurotransmetteurs se fixent sur les récepteurs et donnent ainsi un signal au neurone suivent, les récepteurs deviennent des sites spécifiques (reconnaissent les neurotransmetteurs). Que fait le neuromédiateur après passage de l’influx ? 1) Soit il est dégradé : dans l’espace synaptique se trouve une enzyme qui inactive rapidement les neurotransmetteurs, pour empêcher la synapse de fonctionner tout le temps. La membrane post-synaptique retrouve alors son état initial. 2) Soit il est recyclé : le neurotransmetteur lié à une enzyme est réabsorbé par la membrane pré synaptique, celle-ci est faite soit par endocytose ou par un transporteur spécifique. L’enzyme se sépare ensuite du neurotransmetteur et sera libérée dans la fente synaptique. Elle est ainsi récupérée pour réguler la transmission de l’influx suivant. La synapse ne pouvant fonctionner que dans un sens, l’influx nerveux ne pourra être propagé que dans une seule direction. La transition synaptique contribue à ralentir le passage de l’influx nerveux. Elle est aussi la cause primordiale de la « fatigue nerveuse », trop d’excitations donc ralentissement dans la fabrication des médiateurs chimiques et le système nerveux ne fonctionne plus bien. Neurotransmetteurs (produits dans le RE): Molécules qui relient les neurones sur le plan chimique (40 connus). Ils produisent leurs effets tant sur le corps que sur l’esprit. Circuit de la récompense Neurotransmetteurs Acétylcholine Effets produits Excitation des muscles squelettiques chez les vertébrées (excitation ou inhibition des effecteurs viscéraux) Amines biogènes Noradrénaline Dopamine Sites de sécrétion Système nerveux centrale et périphérique Entre nerfs moteurs et parasympathiques Petit plus S.N. somatomoteur S.N. autonomique Enzyme qui la neutralise : Cholinestérase Système nerveux central et périphérique S.N. sympathique/ parasympathique S.N. sympathique (autonome) S.N. parasympathique Sérotonine Système nerveux central et périphérique Système nerveux central Peptides (endrophines) Mét-enképhaline Système nerveux central Substance P Système nerveux central et périphérique Bien-être, antidouleur Douleur L’intégration synaptique Les neurotransmetteurs peuvent produire deux types d’effet distincts dans le synapse : Dépolarisation du deuxième neurone, synapse excitatrice car l’influx se propage dans le neurone 2. Synapse excitatrice : fixation du NT, entrée de Na+ et dépolarisation. Hyperpolarisation, le potentiel post synaptique est inhibiteur : il empêche le neurone 2 de transmettre un influx nerveux. Synapse inhibitrice, fixation du NT, entrée de Cl -, hyperpolarisation. Intégration synaptique : Processus par lequel de petite dépolarisation s’additionnent pour rapprocher le potentiel de membrane au seuil d’excitation. Les hyperpolarisations atténuent l’effet dépolarisant des dépolarisations et empêchent ainsi le potentiel de membrane d’atteindre le seuil d’excitation. Rôle de l’intégration synaptique dans la mémorisation : Augmentation du nombre de connexions entre les neurones. L’accroissement du cerveau dû au nombre de connexion qui augmente. Synapse électrique : dans certains cas plus rares, les membranes présynaptiques et postsynaptiques sont accolées, permettant un couplage électrique entre deux neurones. Libération du NT Jonction communicante Canal de la jonction communicante Synapse électrique Les ions passent par les canaux de la jonction communicante Synapse Chimique Les ions passent par les canaux postsynaptiques Plus rapide Contrôle plus fin Plaque motrice : L’axone d’un neurone moteur se ramifie à son extrémité et chaque ramification entre en contact avec une fibre musculaire par une synapse particulières : plaque motrice ou jonction neuromusculaire. Un neurone agit donc sur plusieurs fibres musculaires Neurotransmetteurs spécifique : acétylcholine (ACh). Unité motrice : ensemble d’un neurone moteur et des différentes fibres qu’il commande, ils se contractent en même temps. Perturbation de l’activité synaptique La plupart des facteurs agissent en favorisant ou en inhibant la libération ou la destruction d’un neurotransmetteur ou en bloquant leurs liaisons aux récepteurs. 1. Drogue agit sur la synthèse des NT 2. Drogue détruit ou sort le NT 3. Drogue empêche/stimule l’exocytose 4. Drogue enlève/remplace le NT 5. Drogue bouche récepteur 6. Drogue détruit/empêche l’enzyme de fonctionner Circuit de la récompense : Neurones se trouvant dans la région antérieure du tronc cérébral Lorsque les neurones à dopamine sont stimulés, il libère de la dopamine dans différentes régions cérébrales Déclenche une sensation de plaisir Consigne : 1) Localiser composante du système nerveux dans laquelle se trouve la synapse 2) Identifier le neurotransmetteur et son récepteur 3) Identifier le perturbateur synaptique 4) Modéliser l’action de la drogue sur la synapse 5) Décrire l’effet sur la composante post synaptique et sur l’individu+ ressentis 6) Le tout au moyen de deux schémas légendés : sans drogue et avec drogue.
