Des éléments de réponse
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Thème 3 – Chapitre 2 – Activité 2 ÉTUDE DU MESSAGE NERVEUX AU TRAVERS DE L’EXPLORATION DU RÉFLEXE MYOTATIQUE Éléments de réponse 1. et 2. Les circuits neuroniques médullaires mobilisés au cours du réflexe myotatique : a - les neurones afférents qui ont leurs corps cellulaires dans les ganglions des racines dorsales ; les extrémités de ces neurones afférents sont en liaison avec des récepteurs sensoriels : les fuseaux neuromusculaires ; la racine dorsale véhicule le message nerveux de la périphérie vers le centre nerveux (moelle épinière): flèche a sur le schéma. - les motoneurones des muscles étirés dont les axones situés dans la racine ventrale aboutissent aux fibres musculaires effectrices ; la racine ventrale véhicule le message nerveux de la moelle épinière vers la périphérie : flèche b sur le schéma. b 3. à 6. Les signaux émis par les neurones sont appelés potentiels d'action. La ddp lorsque les deux électrodes sont à l’extérieur est nulle. Lorsque l'on implante une électrode dans la fibre, on observe une ddp de -70 mV ; la genèse de potentiels d'action repose sur l'existence de ce potentiel dit de repos, propriété commune à toutes les cellules : au repos, c'est-à-dire lorsqu'aucun message nerveux n'est présent, le neurone, comme toutes les cellules, possède un potentiel de membrane ou potentiel de repos qui s'explique par une inégale répartition des ions de part et d'autre de sa membrane. Un potentiel d'action est une inversion transitoire de la polarisation membranaire, permise par des flux d'ions au travers de la membrane plasmique. Il constitue un signal bioélectrique. 7. Voir schéma 2 page 227. 8. à 14. Lorsqu'on applique une stimulation d'intensité suffisante, on observe des potentiels d'action comparables en termes d'amplitude (on passe de -70 à +30 mV), de durée et de phases (même forme de signal). Les messages nerveux (afférents et efférents) se traduisent au niveau d'une fibre par des trains de potentiels d'action, d'amplitude constante (loi du tout ou rien). Les messages nerveux sont codés par la fréquence des potentiels d'action au sein d'une fibre nerveuse (neurone). La réponse du nerf (somme de fibres) à des stimuli d'intensité croissante s'accompagne de l'augmentation du nombre de fibres mises en jeu. On constate que pour une intensité de stimulation inférieure à 5µA, le nerf ne répond pas. La stimulation est donc infraliminaire. En revanche, passé le seuil de 5 µA, l'amplitude de la réponse du nerf ne cesse de croître pour se stabiliser à une valeur de 70 mV. On peut donc en déduire que, contrairement à une fibre nerveuse, la réponse du nerf augmente avec la stimulation et qu'elle n'est pas d'emblée maximale. Chimie - Biochimie - Sciences du vivant 1re STL, CRDP Aquitaine, 2012 Un nerf contient des centaines, voire des milliers de fibres nerveuses qui, en fonction de leur position, ne sont pas toutes immédiatement atteintes par la stimulation : la réponse augmente régulièrement avec la stimulation et n'est maximale qu'une fois toutes les fibres recrutées. On enregistre donc une activité globale et non un potentiel d'action unitaire, comme c'est le cas avec une seule fibre. 15. Les deux expériences présentées permettent de poser l'hypothèse que dans l'extrémité nerveuse (élément présynaptique), l'acétylcholine (neurotransmetteur) s'accumule dans des vésicules. Lors de l'arrivée de potentiels d'action, ces vésicules déversent leur contenu dans la fente synaptique. 16. Les expériences suivantes indiquent que lorsqu'on injecte suffisamment d'acétylcholine dans la fente synaptique (mais pas au-delà), apparaît dans l'élément postsynaptique un potentiel (dit potentiel postsynaptique) qui permet l'excitation de la fibre musculaire. Ainsi, le message nerveux d'origine bioélectrique est traduit en message chimique au passage de la synapse. 17. L’acétylcholine se lie à des récepteurs spécifiques sur la membrane postsynaptique de la cellule musculaire : lorsque ces récepteurs sont bloqués par le curare, l’acétylcholine ne peut plus jouer son rôle de neurotransmetteur et il s’ensuit un blocage de la transmission synaptique (une paralysie), alors même que la cellule musculaire garde se propriétés contractiles. 18. Schéma bilan : mécanisme de transmission du message nerveux d’une fibre nerveuse à une fibre musculaire. 19. La synapse a une structure asymétrique avec : - un élément présynaptique reconnaissable à la présence de vésicules au niveau du bouton synaptique. - un élément postsynaptique avec une membrane plasmique épaissie. 20. La transmission synaptique est unidirectionnelle et ceci est en relation avec la structure asymétrique de la synapse. 21. L’arrivée du message nerveux au niveau du bouton présynaptique provoque l’exocytose dans l’espace synaptique des vésicules présynaptiques contenant le neurotransmetteur. 22. Au niveau d'une synapse, le message nerveux présynaptique, codé en fréquence de potentiels d'action (cas 2 et 3), est traduit en message chimique. Les molécules de neurotransmetteur libérées par exocytose dans la fente synaptique induisent une modification du potentiel transmembranaire du neurone postsynaptique appelée PPS ou potentiel postsynaptique. Le message nerveux initial est traduit en un message codé en concentration de neurotransmetteur, puisque la quantité de neurotransmetteur libérée dans la fente synaptique est supérieure dans le cas 3 (5 potentiels d'action enregistrés dans l'extrémité de la fibre nerveuse présynaptique) au cas 2 (2 potentiels d'action enregistrés dans l'extrémité de la fibre nerveuse présynaptique), générant un PPS supérieur. Chimie - Biochimie - Sciences du vivant 1re STL, CRDP Aquitaine, 2012
