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Propriétés électriques des cellules. 27/01/04Propriétés électriques des cellules2 Ces propriétés sont liées aux caractéristiques de la membrane cellulaire.

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1 Propriétés électriques des cellules

2 27/01/04Propriétés électriques des cellules2 Ces propriétés sont liées aux caractéristiques de la membrane cellulaire. Existence et maintien du potentiel de repos = toutes les cellules. Réponse à une activation : cellules excitables.

3 27/01/04Propriétés électriques des cellules3 Le potentiel de repos DDP strictement localisée à la membrane. Membrane cellulaire Extérieur Intérieur Vi - Ve Vi – Ve < - 50 mV pour cellules excitables ( Vi – Ve 50 mV). Cette DDP est une conséquence de linégalité de répartition de certains ions entre les deux faces de la membrane.

4 27/01/04Propriétés électriques des cellules4 Cellule du muscle de grenouille 145 mmol/L Na K+K Cl - 0 Gradient de concentration Gradient électrique Résultante Rappel : Equilibre de Donnan, Loi de Nernst pour un ion monovalent positif diffusible Vi – Ve = - RT ln [ ] i zF [ ] e

5 27/01/04Propriétés électriques des cellules5 Potentiel « déquilibre » Connaissant [ ]i et [ ]e V (dans lhypothèse où lion est diffusible). Na mV K mV Cl mV valeur mesurée dans cette préparation Première théorie (Boyle et Conway). Membrane cellulaire perméable à K + et Cl - imperméable à Na +, mais : Différence de 5 mV pour K + Expérience de Hodgkin et Keynes

6 27/01/04Propriétés électriques des cellules6 Na* axone Donc la membrane cellulaire est perméable au sodium (50 fois moins quau K + ).

7 27/01/04Propriétés électriques des cellules7 Pk+Pk+ Théorie actuelle. Tenant compte des perméabilités dans la membrane du K + et du Na + : Goldman : Faible devant K e quand K e augmente V i – V e = 60 log [K + ] e + P Na + [Na + ] e [K + ] i + P Na + [Na + ] i Pk+Pk+ Toujours faible - RT ln 1 F 10

8 27/01/04Propriétés électriques des cellules log [K + ] e mmol/L v i - v e La courbe expérimentale pour [K + ] e < 10 mmol/L correspond à celle prédite.

9 27/01/04Propriétés électriques des cellules9 Quel est le mécanisme ? Pompe Na/KATP dépendante. Extérieur Intérieur ATP Membrane Entrée Active K + (2 ions) Sortie Na + (3 ions)

10 27/01/04Propriétés électriques des cellules10 Administration douabaïne (qui bloque spécifiquement la pompe Na + /K + ). v i - v e t Potentiel de Donnan Potentiel de repos - 5 mV - 70 mV

11 27/01/04Propriétés électriques des cellules11 Lactivation de la fibre nerveuse La fibre nerveuse peut être stimulée par exemple par un courant électrique. 1.Stimulation par un courant infraliminaire (naboutissant pas à la dépolarisation de la cellule), d'intensité inférieure à la rhéobase. Courant entrant v i - v e - 70 mV x Dépolarisation Potentiel de repos Hyperpolarisation Fibre nerveuse Courant sortant _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + -

12 27/01/04Propriétés électriques des cellules12 La résistance transversale de la membrane est plus forte sous lanode (courant entrant hyperpolarisation) que sous la cathode (courant sortant dépolarisation). 2. Courant sortant supraliminaire Il entraîne une dépolarisation. Si celle-ci est supérieure à une valeur seuil ( > 15 mV environ), il apparaît un potentiel daction (PA).

13 27/01/04Propriétés électriques des cellules13 v i - v e Potentiel seuil t t Potentiel de repos Stimulation Perméabilité 50 ms P Na+ P K+

14 27/01/04Propriétés électriques des cellules14 Mécanismes Lors de lexcitation membranaire, il y a libération de médiateurs chimiques. Ces derniers conduisent à louverture de « protéines – canaux » spécifiques des ions, expliquant la perméabilité de la membrane aux ions (Na + en particulier). Leur destruction enzymatique amène à la refermeture des canaux. Cette variation de la perméabilité de la membrane aux ions explique les variations de la différence de potentiel transmembranaire. Perméabilité Na + : entrée dions Na + Vi – Ve 0 puis augmentation perméabilité K + : Vi – Ve et la ddp transmembranaire devient même inférieure au potentiel de repos : post potentiel (correspond aux potentiels déquilibre de K + à – 95 mV).

15 27/01/04Propriétés électriques des cellules15 v i - v e 0 Plus Intense Stimulation supraliminaire Potentiel seuil t Potentiel de repos Intensité = 2Rh Stimulation infraliminaire PRA 1 PRA 2 Chronaxie - 50 mV

16 27/01/04Propriétés électriques des cellules16 Loi du « tout ou rien ». La stimulation supraliminaire dune fibre entraîne toujours un potentiel daction damplitude et de durée constantes (sauf juste après une autre stimulation avec PA : période réfractaire ou PRA). Par contre, au niveau dun nerf, le nombre de fibres atteintes par une densité de courant supraliminaire varie en fonction de lintensité traversant lélectrode. Propagation du PA. 1. Fibre non myélinisée _ _ _ _ _ _ _ _ _ Ext Int Lexistence dune zone dépolarisée crée des courants locaux pouvant dépolariser les zones adjacentes sauf si elles viennent de lêtre (période réfractaire) propagation de linflux dans un seul sens.

17 27/01/04Propriétés électriques des cellules17 2.Fibre myélinisée La gaine de myéline est un isolant conduction « saltatoire » dun nœud de Ranvier à lautre. Vitesse de propagation plus grande ( 10 m/s contre 0,1 à 1 m/s sans myéline). Extérieur Intérieur

18 27/01/04Propriétés électriques des cellules18 Autres cellules excitables Les récepteurs sensoriels. En laboratoire, le courant électrique est le stimulus habituel ; en physiologie, les stimulus sont lumineux, thermiques, mécaniques, chimiques … Ces stimuli appliqués à un récepteur entraînent une dépolarisation et PA qui se propage le long des fibres nerveuses correspondantes. Exemples : photorécepteurs de la rétine, stimuli mécaniques : organe de Corti dans oreille interne, vestibule, corpuscules de Pacini dans la peau, chémorécepteurs …

19 27/01/04Propriétés électriques des cellules19 La fibre musculaire striée. Le sarcolemme de la cellule musculaire a des propriétés physiologiques semblables au neurone. De plus, il existe lors du PA une entrée de Ca ++ permettant lassociation actine – myosine. A la jonction nerf moteur - cellule musculaire (jonction neuromusculaire), la dépolarisation ne peut passer directement du nerf au muscle. Il y a intervention de lacétylcholine qui augmente la perméabilité du sarcolemme au Na + PA. Entre deux neurones, la transmission de lexcitation se fait également le plus souvent grâce à un médiateur chimique (transmission synaptique). La fibre myocardique et le tissu nodal. (voir cours suivant)


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