NEURO. CELL. 4

Tant que le seuil d’activation n’est pas atteint, quel type de réponse produit le neurone?

Des réponses passives : il obéit aux propriétés physiques de sa membrane.

Qu’est-ce qui change lorsque le seuil est atteint?

Le neurone déclenche un potentiel d’action (PA) et devient un système actif.

Quelle différence fondamentale existe entre un potentiel gradué et un potentiel d’action quant à leur amplitude?

Un potentiel gradué peut avoir une amplitude variable, tandis que le PA est tout-ou-rien : une fois le seuil atteint, son amplitude n’augmente pas avec l’intensité du stimulus.

Quelles sont les cinq grandes propriétés du potentiel d’action?

Il est :

1. Rapide et transitoire

2. Tout-ou-rien

3. Dépendant du voltage

4. Régénératif

5. Propagateur

Que signifie « tout-ou-rien »?

Une fois le seuil atteint, le PA est déclenché.

Que signifie « dépendant du voltage »?

Le PA est déclenché lorsque le potentiel membranaire dépasse un potentiel seuil.

Que signifie « régénératif »?

Une fois déclenché, le PA s’auto-entretient.

Que signifie « propagateur »?

Son amplitude est maintenue le long de l’axone.

Pourquoi dit-on que le potentiel d’action est un événement « stéréotypé »?

Parce que les potentiels d'action d'un même neurone présentent des caractéristiques relativement constantes et reproductibles : même amplitude, même forme, même durée et même succession de phases (dépolarisation → repolarisation → hyperpolarisation).

Tous les neurones ont-ils exactement la même forme de PA?

Non.

La forme particulière peut dépendre du type de neurone et des propriétés de ses canaux ioniques.

Qu'arrive-t-il au potentiel membranaire pendant la phase ascendante?

Il devient rapidement plus positif.

Qu’est-ce que l’inversion de potentiel?

La partie du PA durant laquelle le potentiel membranaire devient positif, donc passe au-dessus de 0 mV.

Que se produit-il durant la phase descendante?

Le potentiel membranaire redescend vers des valeurs négatives.

Que représente l’hyperpolarisation consécutive?

Le potentiel devient temporairement plus négatif que le potentiel de repos avant de revenir à celui-ci.

Quand un potentiel d’action est-il déclenché?

Quelle valeur approximative du seuil est donnée?

Lorsque la dépolarisation atteint le seuil d’activation.

−55 mV.

Une dépolarisation sous-liminaire déclenche-t-elle nécessairement un PA?

Non.

Que signifie « sous-liminaire »?

Que la dépolarisation demeure sous le seuil nécessaire au déclenchement du PA.

Plusieurs dépolarisations sous-liminaires peuvent-elles néanmoins produire un PA?

Oui, si elles s’additionnent suffisamment pour atteindre le seuil.

Quels sont les deux types de sommation présentés?

Sommation temporelle et sommation spatiale.

Qu’est-ce que la sommation temporelle?

Plusieurs stimulations rapprochées dans le temps peuvent s’additionner.

Qu’est-ce que la sommation spatiale?

Plusieurs entrées synaptiques simultanées, provenant de régions différentes, peuvent s’additionner.

Quelle propriété passive influence la sommation temporelle?

La constante de temps τ.

Pourquoi une grande constante de temps favorise-t-elle la sommation temporelle?

Parce que la membrane conserve longtemps une dépolarisation, permettant à un signal suivant de s’ajouter au précédent.

Que se passe-t-il avec une petite constante de temps?

La dépolarisation disparaît rapidement, donc les stimulations successives ont moins de possibilité de s’additionner.

Quelle propriété passive influence la sommation spatiale?

La constante d’espace λ.

Pourquoi un grand λ favorise-t-il la sommation spatiale?

Parce qu’une dépolarisation peut se propager loin sans beaucoup s’atténuer.

Pourquoi cela permet-il à plusieurs synapses de contribuer au déclenchement du PA?

Les signaux provenant de régions différentes du neurone peuvent atteindre la zone d’intégration avec suffisamment d’amplitude pour s’additionner.

Que se passe-t-il lorsque λ est petit?

Les dépolarisations s’atténuent davantage avec la distance, ce qui limite la sommation spatiale.

Quels deux grands types de signaux le neurone intègre-t-il continuellement?

D’où proviennent ces signaux?

Des signaux excitateurs (EPSP) et inhibiteurs (IPSP).

De multiples synapses.

Que font globalement les EPSP?

Ils favorisent la dépolarisation et donc l’atteinte du seuil.

Que font globalement les IPSP?

Ils s’opposent à l’atteinte du seuil.

Qu’est-ce qui détermine finalement si un PA sera produit?

La sommation temporelle et spatiale des EPSP et IPSP.

À quel endroit le potentiel membranaire doit-il atteindre le seuil selon la diapo?

Au segment initial de l’axone.

Quel ion est particulièrement important pour la cinétique de dépolarisation du PA?

Na⁺.

Comment est la concentration extracellulaire de Na⁺?

Élevée.

Qu’est-ce qui contribue à maintenir cette forte concentration extracellulaire?

La pompe Na⁺/K⁺.

Quel mouvement ionique est associé à la dépolarisation précoce?

Une entrée précoce de Na⁺.

Que se passe-t-il si on diminue le Na⁺ extracellulaire?

Le courant entrant de Na⁺ est réduit, ce qui modifie la phase ascendante et l’amplitude du PA.

Selon tes annotations, qu’arrive-t-il à la vitesse de la phase ascendante lorsque l’entrée de Na⁺ est diminuée?

La montée devient plus lente.

Qu’arrive-t-il à l’amplitude de pointe?

Elle diminue.

Quel lien expérimental est donc montré entre Na⁺ extracellulaire et PA?

L’amplitude/la phase ascendante du PA dépend de la disponibilité du Na⁺ extracellulaire.

Quel type de courant apparaît précocement après une dépolarisation imposée?

Un courant entrant rapide.

De quel ion dépend ce courant entrant précoce?

Na⁺.

Que montre l’expérience lorsque le Na⁺ est retiré du milieu extracellulaire?

Le courant entrant précoce disparaît.

Que se passe-t-il lorsque le Na⁺ extracellulaire est remis?

Le courant entrant précoce réapparaît.

Quel second courant apparaît après le courant entrant précoce?

Un courant secondaire sortant.

Quel ion est responsable du courant secondaire sortant?

K⁺.

Comment est la concentration intracellulaire de K⁺?

Élevée.

Qu’est-ce qui contribue à maintenir cette concentration élevée?

La pompe Na⁺/K⁺.

Dans quelle direction se déplace K⁺ lors de ce courant?

Il sort de la cellule.

Quelle expérience permet d’identifier le courant entrant comme un courant Na⁺?

Lorsque le Na⁺ est bloqué, le courant entrant disparaît, mais le courant sortant demeure.

Quelle expérience permet d’identifier le courant sortant comme un courant K⁺?

Lorsque K⁺ est bloqué, le courant sortant disparaît, alors que le courant entrant demeure.

Lequel est rapide?

Le courant Na⁺ entrant.

Lequel met davantage de temps à apparaître?

Le courant K⁺ sortant.

Les courants Na⁺ et K⁺ dépendent-ils du voltage?

Oui.

Qu’est-ce que la conductance?

La facilité avec laquelle les ions peuvent traverser la membrane.

De quoi dépend notamment la conductance?

Du nombre de canaux ouverts, donc de la perméabilité électrique.

Que se passe-t-il lorsque la dépolarisation imposée devient plus forte?

Les conductances Na⁺ et K⁺ augmentent.

Qu’est-ce que cela démontre?

Que ces conductances sont voltage-dépendantes.

Comment évolue la conductance Na⁺?

Elle augmente rapidement, puis redescend rapidement : elle est rapide et transitoire.

Comment évolue la conductance K⁺?

Elle augmente plus tardivement, plus lentement et demeure élevée plus longtemps.

Quel phénomène est essentiel à la forme du PA?

Le décalage temporel entre les conductances Na⁺ et K⁺.

Pourquoi ce décalage est-il important?

Parce que l’entrée rapide de Na⁺ et la sortie retardée de K⁺ permettent les différentes phases successives du PA.

Quelle idée centrale explique le potentiel d’action?

Un changement de perméabilité membranaire à différents ions.

Quel est approximativement le potentiel d’équilibre de Na⁺?

+60 mV.

Quel est approximativement le potentiel d’équilibre de K⁺?

−90 mV.

Vers quel potentiel tend Vm lorsque la membrane devient fortement perméable au Na⁺

Vers E_Na ≈ +60 mV.

Vers quel potentiel tend Vm lorsque la membrane devient surtout perméable au K⁺?

Vers E_K ≈ −90 mV.

Quelle relation de perméabilité domine près du repos sur la figure?

P_K >> P_Na.

Quelle relation domine pendant la montée du PA?

P_Na >> P_K.

Quelle perméabilité redevient dominante pendant la repolarisation?

P_K.

Comment la membrane peut-elle modifier sa perméabilité aussi rapidement?

Grâce à des canaux ioniques voltage-dépendants qui peuvent s’ouvrir ou se fermer rapidement.

Le PA est-il un phénomène passif ou actif?

Actif.

Quel fonctionnement général des canaux est mis de l’avant?

On/Off.

Quels courants sont particulièrement impliqués?

Na⁺ et K⁺.

Qu’est-ce qui contrôle ces canaux?

Le voltage membranaire.

Comment un canal voltage-dépendant se distingue-t-il d’un canal de fuite?

Le canal de fuite est toujours ouvert, alors que le canal voltage-dépendant s’ouvre transitoirement en réponse à une variation du potentiel membranaire.

Comment se distingue-t-il d’un canal ligand-dépendant?

Le canal ligand-dépendant répond à la liaison d’un ligand/neurotransmetteur extracellulaire, plutôt qu’au voltage.

Comment se distingue-t-il du canal contrôlé par un signal intracellulaire représenté?

Ce dernier s’ouvre/se ferme en réponse à une molécule intracellulaire spécifique.

Les canaux voltage-dépendants sont-ils nécessairement constitués d’une seule structure simple?

Quelle caractéristique structurale possèdent-ils?

Quelle structure détecte les changements électriques?

Ce senseur est-il identique pour tous les canaux?

Que trouve-t-on au centre du canal?

Non, ils sont composés de différentes sous-unités.

De multiples domaines transmembranaires.

Le senseur de voltage membranaire.

Il est spécifique de chaque canal.

Un pore central sélectif.

À quoi sert cette sélectivité des canaux voltage-dépendants?

De quoi dépend l’ouverture du pore?

À permettre le passage préférentiel de l’ion correspondant au canal.

Du voltage membranaire.

Comment les canaux Na⁺ répondent-ils à un changement de voltage?

Par une ouverture très rapide.

Quel mécanisme suit rapidement leur ouverture?

Une inactivation rapide.

Quel courant leur ouverture génère-t-elle?

Un courant Na⁺ entrant.

Quel effet ce courant a-t-il sur Vm?

Il est dépolarisant.

L’état inactivé est-il équivalent à l’état fermé de repos?

Non.

Un canal Na⁺ inactivé peut-il immédiatement être réouvert?

Non.

Quand retrouve-t-il son état fermé de repos?

Après la repolarisation, lorsque le potentiel retourne vers le potentiel de repos.

Quel type de rétroaction les canaux Na⁺ créent-ils?

Pourquoi est-elle qualifiée d’« explosive »?

Quel événement peut initialement amorcer cette boucle?

Une rétroaction positive

Parce qu’une petite dépolarisation ouvre des canaux Na⁺ → Na⁺ entre → cela dépolarise davantage → encore plus de canaux Na⁺ s’ouvrent.

Une stimulation initiale par des EPSP.

Quelle toxine peut bloquer les canaux Na⁺?

La TTX (tétrodotoxine).

Toxine du poisson-globe/fugu.

Comment l’ouverture des canaux K⁺ se compare-t-elle à celle des canaux Na⁺?

Combien de temps restent-ils ouverts selon la diapo?

Quel courant produisent-ils?

Elle est plus lente après le changement de voltage.

Durant toute la dépolarisation.

Un courant K⁺ sortant qui créer un effet repolarisant/hyperpolarisant.

Combien d’états sont présentés pour ces canaux K+?

Quand se ferment-ils?

Deux : fermé et ouvert.

Au moment de la repolarisation.

Quel canal répond en premier à la dépolarisation?

Le canal Na⁺.

Quel type de rétroaction produit K⁺?

Quel résultat produit cette boucle?

Une rétroaction négative retardée : Dépolarisation → ouverture K⁺ → sortie K⁺ → repolarisation.

Une repolarisation progressive de la membrane.

Quelle est l’étape 1 du PA?

Quel événement ionique déclenche cette phase?

Quelle conséquence?

Dépolarisation.

Ouverture rapide des canaux Na⁺ → entrée massive de Na⁺.

Dépolarisation rapide.

Quelle est l’étape 2?

Ouverture retardée des canaux K⁺.

Que provoque cette ouverture?

Une sortie progressive de K⁺ qui s’oppose à la dépolarisation.

Quelle est l’étape 3?

Quelle conséquence?

Repolarisation : Les canaux Na+ sont donc inactivés tandis que les canaux K+ sont encore ouvert

Repolarisation rapide.

Quelle est l’étape 4?

Pourquoi apparaît-elle?

Quelle conséquence sur Vm?

Hyperpolarisation.

À cause de la fermeture lente des canaux K⁺ (il continue de sortir).

Vm devient plus négatif que le potentiel de repos.

Quelle est l’étape 5?

Que deviennent les canaux K⁺?

Retour au potentiel de repos.

Ils se ferment.