– UE VII: – I) PPSE

2016-2017
Physiologie : le système nerveux
Physiologie
– UE VII: –
PPSE et PPSI
Pas d'annexe
Semaine : n°18 (du 06/02/17 au
10/02/17)
Date : 08/02/2017
Heure : de 9h00 à
10h00
Binôme : n°5
Correcteur : n°34
Remarques du professeur Pas de remarque
PLAN DU COURS
I)
PPSE
II)
PPSI
Professeur : Pr. Duriez
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I)
Physiologie : le système nerveux
PPSE :
On a des synapses qui fonctionnent à l’acétylcholine avec
des récepteurs canaux.
L’arrivée de neuromédiateurs sur ce récepteur, provoque
l’ouverture du canal et l’entrée de Na+ dans la cellule.
Cette entrée de charge positive provoque une
dépolarisation de la membrane qu’on appelle un
potentiel post synaptique excitateur (PPSE) qui peut
donner un potentiel d'action (PA).
Le récepteur nicotinique (récepteur pour l’acétylcholine
) est le modèle que l'on utilise habituellement pour décrire
le fonctionnement synaptique.
C'est un récepteur canal, quand il est stimulé il ouvre un
canal qui permet le passage d’un ion. Il s’agit en faite de
protéines qui traversent la membrane avec des hélices qui permettent le contact des acides aminés avec les
phospholipides.
Il va être formé de 5 protéines, qu’on appelle des sous unités disposées en rosace et au centre on a un canal.
Pour le récepteur nicotinique classique, il y a :
–
deux sous unités alpha identique,
–
une bêta, une gamma et
–
une delta.
→ Les sous unité alpha sont celles où se fixe l’acétylcholine.
Pour que le canal s’ouvre il faut que simultanément, les 2
sous unités alpha soient occupées par une molécule
d’acétylcholine chacune, si il y en qu’une seule, cela ne
fonctionne pas . Quand l’acétylcholine est libérée, certaines
molécules viennent se fixer sur le récepteur, cette fixation a
pour effet de changer la conformation dans l’espace des
sous unités alpha, et en bougeant, elle vont libérer le canal.
Le sodium va rentrer dans la cellule, soumis au double
gradient :
→ à la fois le gradient de concentration, il y a plus de
sodium à l’extérieur de la cellule qu’à l’intérieur
→ le gradient électrique, la face externe est chargée
négativement par rapport à la face interne .
Ce récepteur laisse entrer des charges positives. Il y a d’autres récepteurs comme :
–
Le récepteur à l’acide glutamique qui fonctionne de la même façon : laisse entrer des charges positives.
–
Il y a aussi des récepteurs aux ions chlorures qui laissent entrer des charges négatives comme
–
le récepteur gamma qui fonctionne aussi de la même façon.
Les progrès de la technique ont permis d’étudier le fonctionnement d’un seul de ces récepteurs canaux. La
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technique utilisé est celle du patch clamp outside-out.
On se sert d’une micro électrode d’un micron de diamètre, on aspire un petit fragment de membrane ou il y a
quelques récepteurs, voire un seul récepteur .
On met ça dans un liquide physiologique avec de l’acétylcholine en concentration croissante, on va mesurer
l’intensité du courant qui travers la membrane avec un système électrique, le courant est porté par les ions
sodiums. Quand le canal est fermé il n’y pas d’ion sodium capable de traverser la membrane. Comme il n’y pas
d’autres canaux sur notre fragment, l’intensité est nulle.
1) Si on met un peu d’acétylcholine, et s'il y a un seul canal sur la pointe de l'électrode :
On va voir apparaitre un courant très bref, c’est un courant de sens entrant. Ce sont des charges positives qui
entre dans la cellule , l’intensité de ce courant est très faible, nous sommes de l’ordre du pico ampère.
Caractéristique : Le courant s’installe de façon instantanée avec une vitesse pratiquement infinie, le courant va
durer quelques micro secondes, et le courant va ensuite disparaitre.
Comme pour les récepteurs voltage dépendant, le canal s’ouvre brutalement, il laisse passer les ions sodium et se
ferme brutalement . Le courant que nous enregistrons à la forme d’un créneau parce que l’ouverture est
pratiquement avec une vitesse infinie, et la fermeture se fait aussi pratiquement avec une vitesse infinie.
2) Si on a un fragment de membrane un peu plus grand avec par exemple, 10 canaux :
On va faire la même expériences, on va enregistrer le courant, notre enregistrement aura la forme d’un escalier,
avec un courant en palier, avec au début l’ouverture de 6 à 7 canaux qui vont s’ouvrir assez rapidement, et puis on
aura 3 ou 4 canaux qui vont s’ouvrir plus tardivement. Pour l'ensemble du courant on a l'aspect d'un créneau.
3) Si on passe dans la vraie vie, on prend toute la surface d’une dendrite ou d’un corps cellulaire, ou là, il y
aura plusieurs centaines de milliers de récepteurs nicotinique,
On refait la même expérience, on a une intensité plus importante, on a une phase d’installation du courant, et une
phase de disparition du courant. Ce courant va entrainer un changement de potentiel de membrane, qui change le
potentiel entre la face externe et la face interne, on a une évolution du potentiel de membrane qui va passer de -60
à -30mV de façon assez rapide, et puis on aura une phase de désactivation, un retour au potentiel de départ.
On passe de -60 à -30 car se sont des charges positives qui entrent dans la cellule, ça créer une diminution du
potentiel de membrane. On peut ainsi modéliser ce qui se passe lorsqu’il y a ouverture de ces membranes.
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→ Cette dépolarisation membranaire correspond à ce qu’on appelle un potentiel post synaptique excitateur
(PPSE).
Localement, au niveau de la membrane on a une dépolarisation et une repolarisation. On comprend ainsi comment
sont mesurés les PPSE sur un corps cellulaire quand ils sont soumis à des stimulations par un neuromédiateur. On
arrive à modéliser pour obtenir des enregistrements globaux, qui correspondent au PPSE.
On en trouve dans le SNC ( le récepteur nicotinique alpha2), quand on fume la nicotine se fixe sur ces récepteurs,
et va participer au phénomène d’habituation à la nicotine, mais aussi sur notre système gustatif, sur notre rythme
cardiaque, …
Dans la jonction neuromusculaire, les muscles sont contrôlés par des nerfs : les nerfs moteurs. Il y a des synapses
entre les axones qui partent de la moelle épinière (moto-neurones) et puis il y a des fibres musculaires pour
provoquer la contraction musculaire. Ces synapses, entre les axones et le récepteur qui est présent sur les muscles
striés (le récepteur alpha1) fonctionnent à l’acétylcholine . Le récepteur présent sur les muscles striées est un
récepteur nicotinique, c'est ce qu'on appelle la plaque motrice.
Les premiers récepteurs nicotinique, ont pu être étudié à partir du poisson torpille. Quand on le touche, il envoie
une décharge électrique pour paralyser ses proies, pour pouvoir les dévorer.
On a montré que ces décharges électriques correspond à des plaques motrices. Il y a tellement de récepteurs au
niveau des ces plaques, que la décharge électrique est très importante. C'est la première fois au monde qu’on
isolait un récepteur du système nerveux qui était stimulé par un neuromédiateur. dans les années 70 par le
professeur Changeux
Il y a d’autres récepteurs canaux :
–
celui au glutamate (Na+ activateur) ,
–
à la glycine,
–
au GABA (Cl- inhibiteur).
Ils sont aussi composés de sous unités disposés en rosace, ils ont le même fonctionnement : sur ces récepteurs
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peuvent venir se fixer l'acide glutamique, le GABA, et quand le neuromédiateur se fixe et ouverture des canaux ;
permet l'entrer d'ions dans la cellule.
Quand il s'agit du glutamate, il s'agit d'entrer d'ions sodium, donne de PPSE. Quand il s'agit du GABA laisse
passer l'ion chlorure, provoque une hyper-polarisation, et ce sont des synapses inhibitrices.
Comment à partir d’une simple dépolarisation du corps cellulaire, des dendrites, on peut arriver à créer un PA qui
va se propager le long de l’axone jusqu’à l’extrémité axonale qui correspond à la synapse ?
Les corps cellulaires peuvent être connectés à des centaines voire des milliers d’extrémités axonales. Il y a une
densité de synapse extrêmement importante qui entourent chaque cellule dans le SN. La dépolarisation ne se créer
qu’au niveau de la synapse.
Comment peut on arriver à partir d’une dépolarisation locale, à créer un PA ? Si on a 3 synapses côte à côte, on
aura une dépolarisation en dessous de chaque synapse.
On appelle le cône émergent, entre le corps cellulaire et l’axone lui même, et à ce cône émergent, on a une densité
extrêmement élevé de canaux sodique voltage dépendant.
Pour qu’il y ait un PA au niveau de l’axone, il faut qu’il ait une dépolarisation suffisante pour arriver à dépasser le
seuil de déclenchement des PA qui est le seuil pour que les canaux sodique voltage dépendant de l’axone
s’ouvrent. La probabilité de l’ouverture de ces canaux devient très élevé. Des que le seuil est dépassé, on a des
milliers de canaux sodiques qui vont s’ouvrir, et qui vont générer le PA.
Ces PPSE créés par les synapses excitatrices ont la possibilité de s’additionner dans l’espace. Par exemple,
imaginez qu’il est plusieurs synapses,
–
si il y a qu’un seul neurone qui s’active, on aura une petite dépolarisation de la membrane qui sera
insuffisant pour arriver au seuil d’excitation et créer un PA.
–
Si on a quelques dizaines de synapses qui fonctionnent les potentiel vont s’additionner et se sera suffisant
pour atteindre le seuil et déclencher un PA. L’ensemble du corps cellulaire sera dépolarisé et on va
pourvoir déclencher un PA, on appelle ça le phénomène de sommation dans l’espace des PPSE, il faut
qu’il est suffisamment de synapse excitatrice stimulé en même temps pour créait suffisamment de PPSE
locaux qui vont s’additionner, il vont faire des chevauchement au niveau des différentes zones.
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On a pas qu’un phénomène de sommation dans l’espace, on a aussi un phénomène de sommation dans le temps.
Si on rapproche les stimulations sur un même neurone, on rapproche aussi les PPSE. Et les PPSE dure quelques
milliseconde, on va avoir un phénomène d’addition.
En réalité, les 2 phénomènes de sommation se produisent en même temps.
II)
PPSI :
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On a des récepteurs canaux qui laissent entrer des ions chlorures dans la cellule, il amène des charges négatives à
l’intérieur de la cellule. On crée une hyper-polarisation, ça passe de -80 à -85mV, c'est un potentiel post
synaptique inhibiteur (PPSI)
Comme les récepteurs au GABA, ils sont présents dans le SNC. Ils présentent à leur surface un site de liaison à des
médicaments, les benzodiazépines, qui permettent de traité l’anxiété (anxiolytique).
Quand ces synapses sont stimuler par le GABA par exemple, on a des ions chlorures qui rentre dans la cellule . On
va avoir une hyper-polarisation. On va retrouver pour ces synapses inhibitrices, les même propriétés des les
synapses activatrices :
•
•
phénomène de sommation dans l’espace avec des chevauchements : 1 seul PPSI = 1 ou 3 mV mais si
une dizaine de PPSI, on peut hyper-polariser de plusieurs millivolts
phénomène de sommation dans le temps
On peut inhiber de différente façon :
→ On éloigne le potentiel de membrane du cône d’émergence puisqu’on la éloigné du seuil pour déclencher le PA.
On rend donc plus difficile au potentiel de membrane d’atteindre le seuil pour déclencher un PA. On parle
d’inhibition post synaptique.
Dans le système nerveux on a le corps cellulaire du neurones qui est entouré de synapses activatrices et
inhibitrices. Pour être capable d’atteindre le déclenchement du PA, il va falloir que la valeur du potentiel de
membrane qui est, la somme de tous les PPSE moins les PPSI, dépasse le seuil de déclenchement du PA.
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PM= ( ∑ des PPSE - ∑ des PPSI ) > PA
→ On peut inhiber aussi en faisant sortir du K+, on diminue la différence de potentiel entre la face externe et la
face interne, on provoque donc un potentiel post synaptique inhibiteur.
Pour faire sortir ce K+, il existe des canaux qui sont couplés à des récepteurs mais ils sont séparés, ce sont de
protéines différentes .On a des récepteur muscarinique, ils sont ancrés à la membrane, ce récepteur change de
conformation et envoie un message à l’aide de second messager qui vont venir agir sur des canaux potassiques
spéciaux, et provoquer leur ouverture.
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