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Activité électrique du nerf Cours de physiologie animale SVI – S4 Pr. Abdelkhaleq LEGSSYER Université Mohamed Premier Faculté des Sciences.

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1 Activité électrique du nerf Cours de physiologie animale SVI – S4 Pr. Abdelkhaleq LEGSSYER Université Mohamed Premier Faculté des Sciences Oujda - Maroc 2013

2 KCl 4 mM KCl 120 mM K + Cl Les deux compartiments sont séparés par une membrane perméable uniquement aux ions K +. AB

3 K Cl KCl 4 mM KCl 120 mM Le K + passe de B vers A sous leffet du gradient chimique. Le Cl - a tendance à se déplacer vers A mais ne peut pas traverser la membrane, il reste dans B. Il se produit alors un gradient électrique entre A et B. AB

4 K Cl KCl 4 mM KCl 120 mM Sous leffet du gradient électrique, le K + se déplace vers B Le K + continue à se déplacer vers A sous leffet du gradient chimique Il se produit alors un état déquilibre. La ddp correspondant à cet état est appelée potentiel déquilibre de K + noté E K AB

5 Calcul du potentiel déquilibre dun ion cas du K + : E K E K est calculé par léquation de Nernst Cette équation prend en considération uniquement la concentration de lion à lintérieur et à lextérieur de la cellule Le rapport des concentrations est toujours ext / int E K est exprimé en V et doit être transformé en mV T : Température en °K : t en °CR : Constante des gaz parfaits = 8,32 J/ mol.° K F : Constante de Faraday = C z : charge de lion (+1 pour le K + ) E K = R. T z. F ln [K]e [K]i

6 Application On veut calculer le E K dans le cas dun axone placé à 25°C ; On a : [K]e = 5 mM et [K]i = 140 mM. E K = - 0,085 V = - 85 mV E K = 8,32 x ( )5 1 x ln Cas du K + Si la membrane de laxone était perméable uniquement au K +, le potentiel de la membrane serait égal à - 85 mV.

7 Application On veut calculer le E Na dans le cas dun axone placé à 25°C ; On a : [Na]e = 150 mM et [Na]i = 15 mM. E Na = + 0,059 V = + 59 mV E Na = 8,32 x ( )150 1 x ln Cas du Na + Si la membrane de laxone était perméable uniquement au Na +, le potentiel de la membrane serait égal à + 59 mV.

8 Potentiel de repos de laxone Laxone au repos a un potentiel Er = -70 mV. Ce potentiel est différent de E Na et de E K. La membrane de laxone est perméable aux deux ions. Er est proche de E K : cela signifie que la membrane est plus pérméable au K + quelle ne lest au Na E mV EKEK E Na Er

9 Origine de lactivité électrique de laxone A létat de repos laxone est chargé positivement à lextérieur et négativement à lintérieur. Cette répartition des charges entre extérieur et intérieur est à la base de lactivité électrique de laxone. Elle donne naissance à une ddp entre lextérieur et lintérieur appelée potentiel de membrane. Quelle est lorigine de ce potentiel de membrane ?

10 [Na + ][K + ][Cl - ] Extérieur150 mM5 mM120 mM Intérieur15 mM140 mM9 mM Il existe un gradient de concentration pour le sodium et le potassium. Le sodium est plus concentré à lextérieur et le potassium est plus concentré à lintérieur. Le Na + a tendance à quitter laxone et le K + a tendance à entrer dans laxone. La membrane de laxone est plus perméable au K + quelle ne lest au Na +. Origine de lactivité électrique de laxone

11 Na + K + Canal Na + Perméabilité : P Na Canal K + Perméabilité : P K

12 Na + K + La P K est supérieur à P Na : sortie de K + plus forte que lentrée de Na +. Puisque chaque ion porte une charge positive, il se produit une accumulation de charges positives à lextérieur et de charges négatives à lintérieur. Ces charges migrent les unes vers les autres mais restent séparées par la membrane.

13 Création dune ddp entre lintérieur et lextérieur appelée potentiel de membrane. Au repos ce potentiel est de -70 mV.

14 Mouvements des ions Na + et K + au repos Au repos, il y a un mouvement continue de Na + vers lintérieur et de K + vers lextérieur à travers des canaux ouverts appelés canaux de fuite. Ces mouvements ont tendance à équilibrer les concentrations des deux ions entre lintérieur et lextérieur. Afin de maintenir un gradient de concentration, un transport actif de Na + vers lextérieur et de K + vers lintérieur seffectue grâce à une pompe appelée pompe Na-K. Cette pompe utilise lATP.

15 Na + K + ATP ADP + Pi Canaux de fuite ouverts au repos Pompe Na-K

16 Calcul du potentiel de membrane : Em Em est calculé par léquation de Goldmann Cette équation prend en considération la concentration des ions à lintérieur et à lextérieur et la perméabilité de la membane vis-à-vis des ions Na +, K + et Cl - Em = R. T F ln P Na. [Na]e + P K. [K]e + P Cl. [Cl]i P Na. [Na]i + P K. [K]i + P Cl. [Cl]e Em est exprimé en V et doit être transformé en mV T : Température en °K : t en °CR : Constante des gaz parfaits = 8,32 J/ mol.° K F : Constante de Faraday = C P : perméabilité de la membrane pour lion X

17 Application On veut calculer le Em dun axone au repos sachant que sa membrane est 60 fois plus perméable au K + quelle ne lest au Na + et au Cl -. Laxone est placé à une température de 25°C : Em = R. T F ln P Na. [Na]e + P K. [K]e + P Cl. [Cl]i P Na. [Na]i + P K. [K]i + P Cl. [Cl]e On a P K = 60 P Na = 60 P Cl On remplace P K par 60 P Na et P Cl par P Na Em = - 0,07 V = - 70 mV Em = 8,32 x ( )P Na P Na. 5 + P Na P Na P Na P Na. 12 ln

18 Mesure expérimentale technique de la microélectrode Électrode placée à la surface Microélectrode placée à lintérieur oscilloscope

19 Mesure expérimentale technique de la microélectrode Avant introduction de la microéléctrode La ddp entre les 2 électrodes = 0 mV Après introduction de la microéléctrode On observe la naissance dune ddp Moment de lintroduction de la microéléctrode mV Écran de loscilloscope Er = -70 mV

20 Stimulation infraliminaire variation faible de Em appelée réponse électrotonique Réponse de laxone à une stimulation Em Seuil de potentiel Seuil de stimulation

21 Stimulation infraliminaire variation faible de Em appelée réponse électrotonique Réponse de laxone à une stimulation Em Seuil de potentiel Seuil de stimulation

22 Stimulation supraliminaire Réponse active de laxone variation brusque et transitoire de Em appelée Potentiel daction PA Seuil de stimulation Seuil de potentiel

23 PA de même amplitude Loi de tout ou rien Seuil de stimulation Seuil de potentiel Laxone obéit à la loi de tout ou rien : Soit il ny a pas de PA Soit il y a un PA damplitude maximale

24

25 Dépolarisation Augmentation de la perméabilité Na+

26 Repolarisation : Diminution de la perméabilité Na+ et Augmentation de la perméabilité K+ Dépolarisation Augmentation de la perméabilité Na+

27 Repolarisation : Diminution de la perméabilité Na+ et Augmentation de la perméabilité K+ Hyperpolarisation : Augmentation de la perméabilité K+ Dépolarisation Augmentation de la perméabilité Na+

28 Laxone obéit à la loi de tout ou rien : –Soit il ny a pas de PA –Soit il y a un PA damplitude maximale

29 Périodes réfractaires Seuil de stimulation Seuil de potentiel 1 er choc2 ème choc Technique du double choc

30 Périodes réfractaires 1 er choc2 ème choc

31 Périodes réfractaires 1 er choc2 ème choc

32 Périodes réfractaires 1 er choc2 ème choc Le 2 ème choc ne donne pas de PA car le canal sodique se trouve dans un état inactivé

33 Périodes réfractaires 1 er choc2 ème choc

34 Périodes réfractaires 1 er choc2 ème choc Période réfractaire absolue PRA Période réfractaire relative PRR

35 La période pendant laquelle le 2 ème choc ne donne pas de réponse sappelle période réfractaire absolue (PRA). Elle correspond à la durée du PA qui est de lordre de 2 ms. La période pendant laquelle le 2 ème choc donne un PA damplitude plus faible sappelle période réfractaire relative (PRR). Elle est de lordre de 10 ms.

36 Propagation du PA le long de laxone stimulation

37 dépolarisation stimulation

38 Courants locaux

39 stimulation Courants locauxStimulation de la zone voisine Ouverture de gNa Naissance de PA

40 stimulation Naissance de PA

41 stimulation repolarisation

42 stimulation repolarisation

43 stimulation repolarisation

44 Activité électrique du nerf axones nerf Lactivité électrique du nerf est la somme de lactivité électrique des axones qui le composent

45 Mesure expérimentale de lactivité électrique du nerf 2 électrodes de surface Les électrodes mesurent la ddp entre 2 zones situées à la surface : électrodes de surface PA de surface

46 Dépolarisation au niveau de la 1 ère électrode Dépolarisation au niveau de la 2 ème électrode Repolarisation au niveau de la 2 ème électrode Repolarisation au niveau de la 1 ère électrode stimulation

47 PA de surface biphasique stimulation

48 Synapse neuromusculaire Cest une jonction entre deux cellules : –La cellule présynaptique est une cellule nerveuse toujours. –La cellule post synaptique est une cellule musculaire

49 Membrane post synaptique Récepteur ACh Canal Na ROC Canal Na VOC

50 ACh Na+

51 ACh Na+

52 ACh Na+

53 ACh Na+

54 ACh Na+ Potentiel de plaque motrice : ppm Potentiel dAction musculaire

55 Dégradation de lACh Fermeture du Canal Na ROC Canal Na VOC fermé


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