Le système nerveux - Collège Lionel

Est-ce que des cellules peuvent
être conductrices d’électricité?
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Le système nerveux
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Plan du cours
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Les différentes divisions du système nerveux
Les neurones et les cellules gliales
Transport transmembranaire chez les cellules
Changements de potentiel de membrane
Déplacement de l’influx le long de l’axone
Transmission de l’influx d’une cellule à une autre
Intégration nerveuse
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Les différentes parties du système
nerveux
• Système nerveux
• Système nerveux central (SNC)
• Encéphale
• Moelle épinière
• Système nerveux périphérique (SNP)
• Division sensitive (afférente)
• Division motrice (efférente)
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Organisation du système nerveux
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Hiérarchie du SNP et direction de
l’information nerveuse
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Exemple 1: Régulation de la respiration
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Déséquilibre: [CO2] (affecte le pH)
Détection par des chimiorécepteurs
Influx nerveux envoyé au SNC via le
SNP division sensorielle (afférente)
Analyse et prise de décision par les
centres de régulation de la
respiration du SNC (bulbe rachidien)
Influx nerveux envoyé au
diaphragmes et muscles
intercostaux via le SNP division
motrice (efférente)
Changement de la freq. resp., retour
à la normale du CO2 et du pH
- Système cardiovasculaire -
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Exemple 2: Arc réflexe
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Structure fine du système nerveux
• Réseau de centaine de millions de cellules
appelées « neurones »
• Ces cellules sont responsables de transmettre
les influx nerveux
• Elles sont accompagnées de cellules « gliales »
• Celles-ci soutiennent les cellules nerveuses,
mais on a trouvé récemment que leur rôle était
beaucoup plus complexe
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Les neurones et leurs parties
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Les cellules gliales
• Aussi appelées gliocytes
• 10 à 50 gliocytes par neurone
• Il existe plusieurs types de gliocytes:
• Astrocytes: soutien dans le SNC, barrière
hémato-encéphalique
• Oligodendrocytes: gaine de myéline dans le
SNC
• Neurolemmocytes (cellules de Schwann):
gaine de myéline dans le SNP
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Les cellules gliales
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Les cellules gliales
• On a récemment découvert que des
cellules gliales pouvaient communiquer
avec les neurones et participer à la
transmission et la modulation de signaux
nerveux
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La gaine de myéline
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Propriétés des membranes
O2
Na+
CO2
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•
Phosphoglycérolipides
Parties hydrophiles
Partie hydrophobe
Mosaïque fluide
Sélectivement
perméables
K+
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Transport transmembranaire
• La membrane plasmique est sélectivement
perméable
• Elle peut choisir ce qui entre et sort grâce à des
protéines de transport appelées pompes ou
canaux
• Le mode de transport dépend de deux facteurs:
• La nature du soluté à transporter
• Le gradient électrochimique de part et d’autre de la
membrane
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Transport transmembranaire:
trois facteurs importants
• La taille de la molécule
• Détermine la classe de transport
• La charge électrique/polarité de la
molécule
• Détermine le « moyen » de transport (avec ou
sans protéine)
• Le gradient ( [ ] ou électrochimique)
• Détermine la nécessité d’utilisation d’énergie
(transport passif vs actif)
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Gradients
• Gradient = différence de part et d’autre d’une
membrane
• Deux sources de gradients
• Concentration
• Potentiel électrique
• Les molécules neutres sont affectées par le
gradient de concentration
• Les molécules chargées sont affectées par les
gradients de concentration et le gradient
électrique, conjointement appelés gradient
électrochimique
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Types de transport
transmembranaire
• Dans le sens du gradient:
• Diffusion simple (molécules neutres)
• Diffusion facilitée (molécules chargées ou polaires)
• Contre le gradient
• Transport actif (toute molécule, nécessite de
l’énergie)
• Macromolécules (actif)
• Endocytose (la cellule « avale »)
• Exocytose (la cellule « crache »)
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Types de transport
transmembranaire
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Endocytose (pino) et exocytose
L’exocytose est exactement l’inverse…
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Potentiel de membrane
• Les cellules possèdent des pompes
électrogènes (pompes à H+, Na+/K+, etc.)
• Celles-ci génèrent un potentiel de
membrane négatif (d’où le nom électrogène)
• Ce potentiel est appelé potentiel de repos
pour les cellules nerveuses
• Les neurones ont la capacité de changer
rapidement ce potentiel de membrane
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Potentiel de repos (pp. 1214 - 1215)
En plus des pompes Na+/K+, des canaux
ioniques permettent la diffusion facilitée
des ions.
Il y a plus de canaux à K+ qu’il y en a à Na+
Le potentiel de repos est plus près du
potentiel d’équilibre (Eion) de K+ (-90 mV)
que de Na+ (+62 mV)
Équation de Nerst (à 37⁰C):
𝐸𝑖𝑜𝑛
𝑖𝑜𝑛
= 62 𝑚𝑉 log
𝑖𝑜𝑛
𝑒𝑥𝑡é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟
𝑖𝑛𝑡é𝑟𝑖𝑒𝑢𝑟
Cette équation n’est pas à savoir
pour l’examen
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Dépolarisations et
hyperpolarisation
• Les cellules sont polarisées
(négativement) lorsqu’au repos
• Lorsque le potentiel de membrane change
pour se rapprocher de zéro: dépolarisation
• Lorsque le potentiel de membrane change
pour s’éloigner de zéro: hyperpolarisation
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Concentrations ioniques
autour de la cellule
Qu’arrive-t-il si on ouvre un:
a. Canal à sodium?
b. Canal à potassium?
c. Canal à chlore?
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Changements de potentiel
• C’est la concentration de certains ions qui
va varier grâce à l’ouverture de certains
canaux ioniques
• Dépolarisation: entrée d’ions positifs (Na+)
• Hyperpolarisation: sortie d’ions positifs
(K+) ou entrée d’ions négatifs (Cl-)
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Dépolarisation graduelle
et influx nerveux
• Les changements de potentiels peuvent
être gradués (petits, moyens, grands…)
• Si la dépolarisation atteint le seuil
d’excitation: c’est le potentiel d’action ou
influx nerveux
• L’influx nerveux n’est pas gradué: il est du
type « tout ou rien »
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Graphiquement…
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Le secret des neurones:
les canaux à ouverture contrôlée
• Les neurones changent leur potentiel de
membrane par diffusion facilitée
• Les neurones ont des canaux dont l’ouverture
est contrôlée
• Il y a deux sortes de canaux à ouverture
contrôlée
• Canaux tensiodépendants: potentiel électrique
• Canaux chimiodépendants: présence d’un ligand
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Période
réfractaire
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Propagation de l’influx le long de
l’axone
• L’axone est dépolarisé région par région
• L’influx voyage de façon unidirectionnelle
• À votre avis, pourquoi la transmission de
l’influx est-elle unidirectionnelle?
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Propagation de l’influx le long de
l’axone
• L’axone est dépolarisé région par région
• L’influx voyage de façon unidirectionnelle
grâce à la période réfractaire
• Deux facteurs font varier la vitesse de la
transmission de l’influx:
• Diamètre du neurone
• Gaine de myéline: conduction saltatoire
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Propagation de l’influx
• Le sodium diffuse d’une région
de l’axone à une autre
• Le changement local de
potentiel de membrane permet
à de nouveaux canaux de
s’ouvrir
• Ainsi de suite d’un bout de
l’axone à l’autre
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Conduction saltatoire: 150 m/s
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Transmission de l’influx nerveux
d’une cellule à une autre
• Deux types de transmission:
• Électrique
• Chimique
• La transmission se fait au niveau du
synapse: jonction entre deux cellules
nerveuses adjacentes
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Transmission synaptique
électrique: très rapide
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La transmission
synaptique chimique directe
• Plus lente mais moins « contraignante »
que la transmission électrique
• Se fait grâce à des canaux ioniques à
ouverture contrôlée: les canaux
chimiodépendants
• Nécessite l’utilisation de messagers
chimiques: les neurotransmetteurs
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Synapse
chimique: 0,3
à 0,5 ms
• Une cellule
moyenne possède
entre 1,000 et
10,000 corpuscules
nerveux terminaux!
• Largeur de la fente
synaptique: 30 à 50
nm.
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Canaux chimiodépendants
Dans le premier cas,
l’effet du Na+ est plus
important que l’effet du
K+ à cause de ENa (+62
mV) et EK (-90 mV).
L’équilibre entre ces
deux valeurs amène
une dépolarisation.
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Intégration nerveuse
• Un seul neurone peut avoir des milliers de
synapses
• La fonction de chaque synapse peut
varier:
• Synapses excitatrices
• Synapses inhibitrices
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Intégration nerveuse
Type de
synapse
Réponse
postsynaptique
Type de canaux
ouverts
Excitatrice
Potentiel gradué,
PPSE (dépolarisation)
Canaux
chimiodépendants à
Na+
Inhibitrice
Potentiel gradué,
Canaux
PPSI (hyperpolarisation) chimiodépendants à
K+ ou ClCollège Lionel-Groulx
Intégration nerveuse
• Chaque neurotransmetteur peut induire un
PPSE ou un PPSI
• La réponse postsynaptique dépend du
type de canal ionique ouvert par le
neurotransmetteur
• Un seul PPSE ne suffit habituellement pas
à déclencher un potentiel d’action
• La sommation de divers PPS permet
d’atteindre ou non le seuil d’excitation
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Les types de sommation
• Sommation temporelle
• Un même neurone provoque plusieurs PPSE
successifs permettant d’atteindre le seuil
• Sommation spatiale
• Différents neurones provoquent
simultanément plusieurs PPSE permettant
d’atteindre le seuil
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Les types de sommation
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L’effet de différentes drogues
sur la transmission synaptique
www.aqua-bio.net
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