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TRANSCRIPT
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Neurophysiologie cellulaire
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Les cellules du SN
Neurones Cellules gliales
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Le potentiel de repos
Enregistrement, à l'aide d'un galvanomètre, de la différence de potentiel régnant de part
et d'autre de la membrane
Potentiel de repos des cellules excitables :De l'ordre de-65 à -90 mV
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Origine du potentiel de repos
a- Milieux, de concentration différente, séparés par une membrane imperméable aux ions..
b- Membrane rendue perméable au K+ par l'insertion de canaux ouverts en permanence, dits canaux de fuite, spécifiques pour le K+
c- On observe un transfert du K+ dans le sens du gradient de concentration (gradient chimique). Le passage d'ions crée un gradient électrique qui s'oppose au transfert ionique.
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Potentiel de repos
• Lorsque le gradient chimique (force de sortie devient équivalent au gradient électrique (force de rentrée) les transferts ioniques ne se font plus (équilibre électrochimique)
• Il existe alors une ddp de part et d'autre de la membrane dit potentiel d'équilibre électro-chimique.
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Potentiel de repos
• Equation de Nernst : RT/ZF . log Ci/Ce
• Equation de Goldman pour plusieurs ions.
• EK+ = - 94 mV
• ENa+ = + 60 mV
• ECa2+= +130 mV
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Potentiel de repos
• Tout ce passe comme si la cellule n'était à peu de chose près perméable qu'au K+
• Le maintien de concentrations différentielles en Na+ et K+ étant assuré grâce à l'activité d'une pompe, la Na+/K+ ATPase.
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Potentiel d'action
• Cellule nerveuse :La stimulation de la cellule modifie son potentiel de membrane.Lorsque celui-ci dépasse une certaine valeur, dite potentiel seuil on observe un potentiel d'action fait d'une dépolarisation rapide suivie d'une repolarisation.
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Genèse du potentiel d'action
• Liée à l'ouverture de canaux voltage dépendants (VOC)� Canaux sodiques lors de la dépolarisation.
� Canaux potassiques lors de la repolarisation
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Lieu de la genèse du potentiel d’action
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Etude des canaux ioniques
Techniques du patch-clamp et du voltage imposé
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Cinétique d'ouverture des canaux sodiques
Trois configurations :
•Fermée ouvrable•Ouverte.•Fermée non ouvrable
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Succession des phénomènes au cours du PA
•Canaux potassiques ouverts : potentiel de repos.
•Ouverture des canaux sodiques :dépolarisaton.
•Fermeture des canaux sodiques + canaux potassiques ouverts :repolarsation.
•Canaux potassiques ouverts : potentiel de repos
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Codage amplitude- fréquence
La stimulation soutenue d'une cellule se traduit par une succession de potentiel d'action.
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Codage amplitude- fréquence
Mécanisme du codage en fréquence :
Cône axonal, présence de plusieurs variétés de canaux potassiques voltage dépendants, précoces et retardés dont les sensibilités et les cinétique de fermetures varient en fonction de l’amplitude du courant excitateur.
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Propagation du potentiel d’action :
Propriétés de câble des fibres dendritiques
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Propagation du potentiel d’action au niveau axonal:
Fibres non myélinisées
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Propagation du potentiel d’action au niveau axonal:
Fibres myélinisées
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Transmission synaptique
• Arrivée du potentiel d’action au niveau de l’extrémité pré synaptique
• Migration des vésicules jusqu’à la membrane présynaptique
• Libération du médiateur dans l’espace synaptique
• Diffusion jusqu’à la membrane post synaptique
• Fixation du médiateur sur un récepteur-canal spécifique : canal récepteur dépendant (ROC)
• Formation d’un post potentiel synaptique.
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La synapse
• Jonction entre deux cellules nerveuses
• Quasiment toutes les synapses ont une transduction chimique des signaux électriques
• Cette transduction passe par la libération de médiateurs chimiques par l’extrémité présynaptique
• Ces médiateurs chimiques agissent sur des récepteurs situés à l’extrêmité postsynaptique
• Lafixation du médiateur sur le récepteur induit une réponse de la cellule post synaptique
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La synapse
• Synapses axono-dendritiques� Axones dendrites
� Les plus fréquentes
� Epines dendritiques
• Axono-somatiques
• Axono axonales :rares
• Synapses neuroeffecrices � Système nerveux végétatif
� neuromusculaires
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Transmission synaptique
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Les neuromédiateurs
• Spécifiques de la synapse
• Grand nombre� Catecholamines :noradrénaline, dopamine, adrénaline
� Acétylcholine
� Purinergiques : ATP, adénosine
� Sérotonine
� Aminoacides : glutamate, glycine
� Peptides : enképhalines, endorphines
� Lipides : endocanabinoïdes
� Gaz : NO
� …
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Les récepteurs
• Deux types� Ionotropes :
• Canaux ioniques : récepteurs
dépendants = récepteurs-canaux
� Métabotropes
• Tous aboutissent à une modification du potentiel de membrane post-synaptique� Dépolarisation : synapses activatrices
� Hyperpolarisation : synapses inhibitrices
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Récepteurs métabotropes
• En règle génèrent une dépolarisation, ou une hyperpolarisation lente mais soutenue
• Couplés à une proteine G transmembranaire
• Aboutissent à une cascade d’activations enzymatiques responsables de l’effet observé
• Amplification du signal
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Récepteurs métabotropes
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Protéine G et adénylcyclase
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Métabolisme des neuromédiateurs
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Libération des neuromédiateurs
• Exocytose
• Fait intervenir :� Des protéines fixées sur la paroi des vésicules : V
SNARE
� Des protéines fixées sur la paroi de l’éxtrêmité post synaptiques : T-SNARE
� L’ouverture de canaux calciques post synaptiques provoquée par l’arrivée du potentiel d’action
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EXOCYTOSE
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EXOCYTOSE (2)
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Inactivation des neuromédiateurs
• Voie chimique : fait intervenir des systèmes enzymatiques spécifiques : cholinestérase pour l’acétylcholine, IMAO et COMT pour les catécholamines
• Voie biologique : recapture
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Potentiels post synaptiques
• Potentiels post synaptiques excitateurs� Dépolarisarion
• Par ouverture de canaux sodiques, calciques,
• Par fermeture de canaux potassiques
• Potentiels post synaptiques inhibiteurs� Par ouverture de canaux chlore
� Par ouverture de canaux potassiques
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Post potentiels excitateurs :PPSE
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Sommation des PPSE :
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Rôle de la sommation
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Post potentiels inhibiteurs : PPSI
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Inhibition de la transmission dendritique
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Intégration des post potentiels
• Par sommation algébrique des PPSE et des PPSI
• De cette sommation résulte la transmission ou non des potentiels d’action� Si la résultante est une dépolarisation on aura
une transmission
� Si la résultante est nulle ou une hyper-polarisation, on aura une inhibition de la transmission
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NEUROMODULATION
• Cerveau hormonal pour le distinguer du cerveau câblé� Rôle des neurohormones du système hypothalamo-
hypophysaire
� Rôle de sytèmes neuronaux qui agissent par l’intermédiaires de neuromodulateurs qu’ils déversent dans l’espace extracellulaire et non dans la fente synaptique
• Amas neuronaux de quelques milliers de cellules qui projettent leurs axones dans des régions très étendues de l’encéphale
• Un seul de ces neurones peut en influencer 100 000 autres
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NEUROMODULATION
• Sytème noradrénergique� Locus coeruleus
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NEUROMODULATION
• Système sérotoninergique
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NEUROMODULATION
• Système cholinergique
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NEUROMODULATION
• Sytème dopaminergique
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NEUROMODULATION
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NEUROMODULATION
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Potentiel d'action des cellules myocardiques
V
t
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Canaux ioniques en jeu dans le potentiel d'action
Temps (s)0 0.15 0.30
Perméabilité relative
1
0.1
10Na+
K+
Ca2+
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Potentiel d’action des cellules automatiques
-50
-100
0
Temps (s)
V
Ca2+ K+
Ca2+Na+
K+
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Périodes réfractaires des cellules à dépolarisation rapide
PRE
PRA
mV
- 90
- 50
0
t
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Périodes réfractaires des cellules à dépolarisation lente
V
Temps
-
Tissu nodal
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Innervation végétative du cœur