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Qu'arrivera-t-il à un neurone si je retire soudainement la pompe mais pas les canaux Na+ et K+ qui fuient ?


K+ est plus abondant à l'intérieur de la cellule et a donc une propension à se déplacer vers l'extérieur. Il a un potentiel d'équilibre de -80 mV. N / A+ est plus abondant extracellulairement et a donc une propension à se déplacer vers l'intérieur. Il a un potentiel d'équilibre de 58 mV. Le potentiel membranaire au repos d'une cellule est d'environ -70 mV. Alors, K+ sort (plus vers son potentiel d'équilibre) et Na+ se déplace (plus vers son potentiel d'équilibre). Les pompes jettent le Na+ et ramener en K+ maintenant ainsi leur concentration et donc le potentiel membranaire.

Maintenant, si je retire soudainement la pompe de la cellule, que se passera-t-il ? La cellule se déplacera-t-elle vers K+potentiel d'équilibre ou vers Na+le potentiel d'équilibre ? Je sais que la réponse est que la cellule se déchargera et aura un potentiel de membrane de 0 mv, mais je ne comprends pas pourquoi.


Les deux Na+ et K+ se déplacera selon le gradient électrochimique. Étant donné que K+ les canaux qui fuient sont toujours présents, la cellule est déjà autour de son K+ équilibre. Si vous introduisez le Na qui fuit+ canaliser et retirer les pompes, à terme la cellule ne sera plus qu'une membrane passive et elle adoptera les mêmes concentrations d'ions que l'espace extracellulaire, c'est-à-dire Na+ affluera le long de son gradient électrochimique, après quoi K+ (anciennement déjà à l'équilibre) commencera à se déverser le long de son gradient chimique, en raison du gradient électrique réduit à cause de Na+ venant.


Qu'arriverait-il au potentiel membranaire au repos si la concentration de potassium extracellulaire était augmentée et comment cela affecterait-il le potentiel d'action neuronal ?

20-30X) à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur de la cellule), la réduction de ce gradient de concentration en augmentant la concentration de potassium extracellulaire entraînerait une diminution de l'efflux de potassium à travers les canaux de fuite. Cette diminution de l'efflux entraînerait une dépolarisation immédiate de la membrane cellulaire, et serait probablement suffisante pour générer un potentiel d'action (si la dépolarisation atteignait le niveau seuil de

55mV). Maintenant, cela ne s'appliquerait qu'à la première génération d'un potentiel d'action, car si la cellule n'était pas capable de restaurer son potentiel membranaire au repos (comme dans le cas d'une augmentation du potassium XC), aucun potentiel d'action ultérieur ne serait généré. N'oubliez pas qu'à terme, l'équilibre serait atteint entre les concentrations de potassium à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule, ce qui signifie aucun flux net de ces ions, ce qui signifie aucun potentiel membranaire.


EK Biology 2 Livre Questions sur le système nerveux

27. Si une membrane neuronale devenait soudainement imperméable aux ions potassium tout en conservant une Na/K ATPase active, le potentiel de repos des neurones deviendrait : A. Deviendrait plus positif car la concentration en ions potassium augmenterait à l'intérieur du neurone. B. Devenir plus positif car la concentration en ions potassium augmenterait en dehors du neurone. C. Devenir plus négatif car la concentration en ions potassium augmenterait à l'intérieur du neurone. D. Devenir plus négatif car la concentration en ions potassium augmenterait en dehors du neurone

30. L'équation de Nernst, lorsqu'elle est utilisée pour déterminer le potentiel membranaire au repos d'un neurone, indique que, à mesure que le K+ intracellulaire augmente, le potentiel membranaire : A. Reste le même B. Change, mais pas de manière prévisible C. Devient plus positif D. Devient plus négatif

J'ai d'abord mis C pour le premier et D pour le second. Pour moi, ils demandent tous les deux ce qui se passe si le potassium intracellulaire augmente. L'explication de la réponse pendant 27 jours qui a augmenté le potassium à l'intérieur de la cellule, signifie plus de positif à l'intérieur de la cellule, rendant la membrane plus positive. L'explication de la réponse pour 30 indique que si la concentration intracellulaire de K+ augmente, le potentiel membranaire au repos doit devenir encore plus négatif.

Qu'est-ce que je rate? Quelqu'un peut-il aider?

Pour la première question, si les ions potassium deviennent imperméables, ce qui signifie que les ions potassium s'infiltrent un peu dans la membrane même pendant l'état de repos de la membrane bien que les canaux ioniques soient fermés en raison de la configuration ouverte/fermée des canaux ioniques déclarent qu'il y a n'y a pas de position de fermeture absolue, mais plutôt l'équilibre de la configuration d'ouverture à fermeture est déterminé d'une manière dépendante de la tension. De plus, des canaux ioniques qui fuient existent pour tous les ions (pas besoin de le savoir pour MCAT, il suffit de le dire).

N'oubliez pas que la Na/K ATPase pompe les ions à la fois contre le gradient. Cela signifie que Na est pompé, car il y a plus de Na à l'extérieur de la cellule et K est pompé. Donc, naturellement, le K + fuit vers l'extérieur de la cellule en raison de la brève ouverture du canal ionique comme je l'ai mentionné précédemment et du canal ionique qui fuit . Cependant, si le potassium est complètement coupé, il y aurait une diminution de la concentration de K+ à l'extérieur de la cellule en raison de l'absence de fuites. Cela fait en sorte qu'il y a moins d'ions K+ pour la pompe Na/K. Ceci est important car sans la bonne concentration de potassium, vous ne pouvez pas non plus utiliser la pompe Na/K aussi efficacement. Cela signifie que la concentration en K étant faible, vous ne pouvez pas pomper autant de Na hors de la cellule.

Ceci est important : le principal facteur déterminant du potentiel membranaire au repos est le Potassium et sa PERMÉABILITÉ. Cela signifie qu'aucune perméabilité alors la membrane au repos n'aurait à s'adapter à la concentration de sodium et de chlorure et à leur perméabilité respective.

Donc, s'il y a moins de potassium à l'extérieur de la cellule, la pompe Na/K fonctionne moins et donc incapable de pomper le Na à l'extérieur de la cellule aussi efficacement, ce qui signifie que plus de Na serait à l'intérieur de la cellule par rapport à avant. Cela n'augmenterait pas la concentration en ions potassium de la cellule à l'extérieur de la cellule car un équilibre sera atteint où la concentration du K+ à l'intérieur de la cellule serait plus élevée que si la membrane était perméable.

Donc dans l'ensemble, la membrane au repos serait certainement dépolarisée (plus positive) lorsque K+ est imperméable principalement en raison de l'augmentation de la concentration de Na+ à l'intérieur de la cellule. De tous les choix de réponses, A est le meilleur.

La deuxième question est d'augmenter la concentration générale de K+ intracellulaire et de ne pas affecter l'extérieur de la cellule. Cela augmentera invariablement le potentiel à l'intérieur de dépolariser la cellule. Afin de contrebalancer cela, la membrane au repos doit devenir plus négative pour tenir compte de l'augmentation du K+ intracellulaire et donc s'hyperpolariser. Donc, je pense que le lapsus dans votre cas est que vous pensez que l'ajout de K+ intracellulaire ferait en sorte que la membrane au repos soit juste lorsque K+ est ajouté. Cependant, ce n'est pas vrai car le potentiel de repos se produit lorsqu'un équilibre de gradient électrochimique est atteint en utilisant l'équation de nerst.


Chapitre 9 Muscles et tissus musculaires (Maîtriser A&P)

Qu'est-ce qui provoque la libération de calcium par les citernes terminales du réticulum sarcoplasmique à l'intérieur d'une cellule musculaire ?

A. arrivée d'un potentiel d'action
B. troponine
C. pompe à ions calcium
D. ATP

La liaison du calcium à quelle molécule provoque l'exposition des sites de liaison de la myosine ?

A. tropomyosine
B. troponine
C. actine

Une tête de myosine se lie à quelle molécule pour former un pont croisé ?

A. troponine
B. actine
C. tropomyosine

Qu'est-ce qui fait que la tête de myosine se déconnecte de l'actine ?

A. liaison de l'ATP
B. fixation du calcium
C. hydrolyse de l'ATP
D. liaison de la troponine

Qu'est-ce qui dynamise la course de puissance?

A. hydrolyse de l'ATP
B. calcium
C. liaison de l'ATP

Dans une jonction neuromusculaire, les vésicules synaptiques du motoneurone contiennent quel neurotransmetteur ?

A. norépinéphrine
B. la sérotonine
C. acétylcholine (ACh)
D. dopamine

Lorsqu'un potentiel d'action arrive à la borne axonale d'un motoneurone, quels canaux ioniques s'ouvrent ?

A. canaux calciques voltage-dépendants
B. canaux calciques chimiquement dépendants
C. canaux sodiques voltage-dépendants
D. canaux potassiques voltage-dépendants

Quel moyen de transport membranaire est utilisé pour libérer le neurotransmetteur dans la fente synaptique ?

A. un canal
B. exocytose
C. un transporteur de protéines

La liaison du neurotransmetteur aux récepteurs de la plaque d'extrémité motrice provoque lequel des événements suivants ?

A. La liaison du neurotransmetteur provoque l'ouverture de canaux sodiques chimiquement contrôlés dans la plaque d'extrémité motrice.
B. La liaison provoque l'ouverture de canaux potassiques à ouverture chimique dans la plaque d'extrémité du moteur.
C. La liaison provoque l'ouverture de canaux sodium voltage-dépendants dans la plaque d'extrémité du moteur.
D. La liaison provoque l'ouverture de canaux potassiques voltage-dépendants dans la plaque d'extrémité du moteur.

Comment l'acétylcholine (ACh) est-elle éliminée de la fente synaptique ?

A. une pompe de recapture sur la terminaison axonale
B. acétylcholinestérase (AChE une enzyme)
C. diffusion loin de la fente synaptique

Le potentiel d'action sur la cellule musculaire entraîne une contraction due à la libération d'ions calcium. Où sont stockés les ions calcium dans la cellule musculaire ?

A. Tubule en T
B. cytosol
C. citernes terminales du réticulum sarcoplasmique
D. sarcolemme

Le couplage excitation-contraction est une série d'événements qui se produisent après les événements de la
jonction neuromusculaire ont transpiré. Le terme excitation fait référence à quelle étape du processus ?

A. L'excitation fait référence au changement de forme qui se produit dans les protéines sensibles au voltage dans le sarcolemme.
B. L'excitation fait référence à la libération d'ions calcium par le réticulum sarcoplasmique.
C. L'excitation, dans ce cas, fait référence à la propagation des potentiels d'action le long du sarcolemme.
D. L'excitation fait référence à la propagation de potentiels d'action le long de l'axone d'un motoneurone.

L'excitation du sarcolemme est couplée ou liée à la contraction d'une fibre musculaire squelettique. Quel événement spécifique déclenche la contraction ?

A. Les protéines sensibles au voltage changent de forme.
B. La libération de sodium du réticulum sarcoplasmique initie la contraction.
C. La libération de calcium du réticulum sarcoplasmique initie la contraction.
D. Les potentiels d'action se propagent à l'intérieur de la fibre musculaire squelettique.

Une triade est composée d'un tubule en T et de deux citernes terminales adjacentes du réticulum sarcoplasmique. Comment ces composants sont-ils connectés ?

A. Sites de liaison des ponts croisés de la myosine.
B. Canaux de fuite de potassium.
C. Une série de protéines qui contrôlent la libération de calcium.
D. Canaux sodiques voltage-dépendants.

Comment appelle-t-on les replis régulièrement espacés du sarcolemme ?

A. tubules transversaux ou T
B. réticulum sarcoplasmique
C. plaques d'extrémité du moteur
D. citernes terminales

Lequel des éléments suivants est le plus directement responsable du couplage de l'excitation à la contraction des fibres musculaires squelettiques ?

A. Les ions calcium.
B. Acétylcholine.
C. Potentiels d'action.
D. Les ions sodium.

Quelle est la relation entre le nombre de motoneurones recrutés et le nombre de fibres musculaires squelettiques innervées ?

A. Les motoneurones innervent toujours des milliers de fibres musculaires squelettiques.
B. Typiquement, des centaines de fibres musculaires squelettiques sont innervées par un seul motoneurone.
C. Une fibre musculaire squelettique est innervée par plusieurs motoneurones.
D. Un motoneurone innerve généralement une seule fibre musculaire squelettique.

Le couplage excitation-contraction inclut tout SAUF lequel des événements suivants ?

A. propagation d'un potentiel d'action le long du sarcolemme et des tubules T descendants
B. la liaison des ions calcium à la troponine, ce qui supprime l'action bloquante de la tropomyosine
C. libération d'acétylcholine par les terminaisons axonales à la jonction neuromusculaire
D. libération d'ions calcium des citernes terminales

Qu'est-ce qu'un cycle de ponts croisés ?

A. C'est le cycle par lequel le sarcolemme est à plusieurs reprises dépolarisé et repolarisé.
B. C'est un cycle de stimuli répétés résultant en une sommation de contractions musculaires.
C. C'est le cycle dans lequel les unités motrices sont recrutées de petite à grande, afin de produire des augmentations graduelles de force.
D. C'est le cycle dans lequel une tête de myosine sous tension se lie à l'actine et exécute un coup de puissance, puis se lie à l'ATP afin de se détacher et de se redynamiser.

Le tissu musculaire ne ________.

A. produire du mouvement
B. générer de la chaleur
C. produire des cellules sanguines
D. maintenir la posture
E. stabiliser les articulations

Quel type de muscle NE PEUT PAS se contracter sans être stimulé par le système nerveux ?

A. squelette
B. cardiaque
C. lisse
D. viscérale

Quelle caractéristique musculaire décrit la capacité du muscle à répondre à un stimulus ?

A. excitabilité
B. contractilité
C. extensibilité
D. élasticité

La propagation du potentiel d'action dans une fibre musculaire squelettique cesse lorsque l'acétylcholine est retirée de la fente synaptique. Lequel des mécanismes suivants assure un
et une élimination efficace de l'acétylcholine ?

A. L'acétylcholine diffuse loin de la fente.
B. L'acétylcholine est transportée dans le neurone postsynaptique par endocytose médiée par des récepteurs.
C. L'acétylcholine est dégradée par l'acétylcholinestérase.
D. L'acétylcholine est ramenée dans la terminaison axonale par un mécanisme de recapture.

La jonction neuromusculaire est un exemple bien étudié de synapse chimique. Lequel des énoncés suivants décrit un événement critique qui se produit à la jonction neuromusculaire ?

A. L'acétylcholine se lie à son récepteur dans les plis jonctionnels du sarcolemme. Son récepteur est lié à une protéine G.
B. L'acétylcholine est libérée par les terminaisons axonales du motoneurone.
C. L'acétylcholine est libérée et se déplace à travers la fente synaptique liée à une protéine de transport.
D. Lorsque le potentiel d'action atteint l'extrémité de la terminaison axonale, les canaux sodium voltage-dépendants s'ouvrent et les ions sodium diffusent dans la terminaison.

Les potentiels d'action parcourent la longueur des axones des motoneurones jusqu'aux terminaisons axonales. Ces motoneurones __________.

A. s'étendent de la moelle épinière au sarcolemme d'une fibre musculaire squelettique
B. naissent dans l'épimysium d'un muscle squelettique et s'étendent aux fibres musculaires squelettiques individuelles
C. s'étendent du cerveau ou de la moelle épinière au sarcolemme d'une fibre musculaire squelettique
D. s'étendent du cerveau au sarcolemme d'une fibre musculaire squelettique

L'entrée de calcium dans la terminaison axonale déclenche lequel des événements suivants ?

A. Les vésicules synaptiques fusionnent avec la membrane plasmique de l'axone terminal et libèrent de l'acétylcholine.
B. Les canaux cationiques s'ouvrent et les ions sodium entrent dans la terminaison axonale tandis que les ions potassium sortent de la terminaison axonale.
C. L'acétylcholine est libérée dans la fente par des transporteurs actifs dans la membrane plasmique de l'axone terminal.
D. L'acétylcholine se lie à son récepteur.

L'acétylcholine se lie à son récepteur dans le sarcolemme et déclenche __________.

A. l'ouverture des canaux calciques voltage-dépendants
B. l'ouverture des canaux de libération du calcium
C. l'ouverture de canaux cationiques ligand-dépendants
D. l'ouverture de canaux anioniques ligand-dépendants

Les ions sodium et potassium ne diffusent pas en nombre égal à travers les canaux cationiques ligand-dépendants. Pourquoi?

A. La surface interne du sarcolemme est chargée négativement par rapport à la surface externe. Les ions sodium diffusent vers l'intérieur le long de gradients chimiques et électriques favorables.
B. La surface interne du sarcolemme est chargée négativement par rapport à
la surface extérieure. Les ions potassium diffusent vers l'intérieur le long de gradients chimiques et électriques favorables.
C. La surface extérieure du sarcolemme est chargée négativement par rapport à la surface intérieure. Les ions sodium diffusent vers l'extérieur le long de gradients chimiques et électriques favorables.
D. La surface extérieure du sarcolemme est chargée négativement par rapport à la surface intérieure. Les ions potassium diffusent vers l'extérieur le long de gradients chimiques et électriques favorables.

Le cycle des ponts croisés est une série d'événements moléculaires qui se produisent après l'excitation du sarcolemme. Qu'est-ce qu'un pont transversal ?

A. Troponine liée à la tropomyosine
B. Une tête de myosine liée à l'actine
C. ATP lié à une tête de myosine
D. Calcium lié à la troponine

Quelle est la structure de l'unité fonctionnelle de contraction dans une fibre musculaire squelettique ?

A. Le sarcomère
B. La triade
C. Le pont transversal
D. Les plis jonctionnels du sarcolemme

Les ions calcium couplent l'excitation d'une fibre musculaire squelettique à la contraction de la fibre. Où sont stockés les ions calcium dans la fibre ?

A. Les ions calcium sont stockés dans les mitochondries.
B. Les ions calcium sont stockés dans le réticulum sarcoplasmique.
C. Les ions calcium sont stockés dans les tubules transversaux.
D. Les ions calcium sont stockés dans les noyaux.

Après un coup de force, la tête de myosine doit se détacher de l'actine avant qu'un autre coup de force puisse se produire. Qu'est-ce qui cause le détachement du pont transversal?

A. Les ions calcium se lient à la troponine.
B. L'ADP et le phosphate inorganique sont liés à la tête de myosine.
C. L'acétylcholine se lie aux récepteurs dans les plis jonctionnels du sarcolemme.
D. L'ATP se lie à la tête de myosine.

Comment la tête de myosine obtient-elle l'énergie nécessaire à l'activation ?

A. L'énergie provient de la phosphorylation oxydative.
B. L'énergie provient de l'hydrolyse du GTP.
C. L'énergie provient de la phosphorylation directe de l'ADP par la créatine phosphate.
D. L'énergie provient de l'hydrolyse de l'ATP.

Quel événement spécifique déclenche la découverte du site de liaison de la myosine sur l'actine ?

A. Les canaux de libération du calcium s'ouvrent dans le réticulum sarcoplasmique et les niveaux de calcium augmentent dans le sarcoplasme.
B. Les ions sodium se lient à la troponine et changent de forme.
C. Les ions calcium se lient à la tropomyosine et changent de forme.
D. Les ions calcium se lient à la troponine et changent de forme.

Quand se termine le cyclisme sur les ponts croisés ?

A. Le cycle des ponts croisés se termine lorsque les canaux de libération de calcium dans le réticulum sarcoplasmique s'ouvrent.
B. Le cycle des ponts croisés se termine lorsque les ions calcium sont passivement transportés dans le réticulum sarcoplasmique.
C. Le cycle des ponts croisés se termine lorsqu'une quantité suffisante de calcium a été activement transportée dans le réticulum sarcoplasmique pour permettre au calcium de se délier de la troponine.
D. Le cycle des ponts croisés se termine lorsque l'ATP se lie à la tête de myosine.

Dans la figure ci-dessus, quelle structure correspond à une seule cellule musculaire squelettique ?

Le tissu conjonctif qui recouvre la structure A est continu avec lequel des éléments suivants ?

A. tendon
B. sarcolemme
C. endomysium
D. ligament

Quelle structure correspond à un seul fascicule ?

Laquelle des unités suivantes est la plus petite unité structurelle dans laquelle les bandes striées distinctives caractéristiques du muscle squelettique sont observées ?

La plus petite unité contractile au sein du muscle squelettique correspondrait à la distance entre quels deux points de la figure ?


A. 3 et 5
B. 1 et 7
C. 2 et 6
D. 1 et 3

Entre quels points existerait-il des quantités substantielles à la fois des protéines actine et myosine ?


A. 2 et 3
B. 1 et 2
C. 3 et 5
D. Aucune des réponses énumérées n'est correcte.

La région entre laquelle deux points correspond à la bande I ?


A. 3 et 5
B. 2 et 5
C. 2 et 3
D. Aucune des réponses énumérées n'est correcte.

Quel événement cellulaire est indiqué par A ?

A. diffusion facilitée
B. transports actifs
C. endocytose
D. exocytose

Quel événement déclenche directement la libération du neurotransmetteur indiqué en A ?

A. diffusion de K+ dans la terminaison axonale
B. diffusion de Na+ hors de l'extrémité axonale
C. diffusion de Ca2+ dans la terminaison axonale
D. diffusion de Na+ dans la terminaison axonale

Quel neurotransmetteur spécifique est libéré de l'extrémité axonale comme indiqué en A ?

A. myosine
B. calcium
C. actine
D. acétylcholine

Quel énoncé décrit avec précision l'événement indiqué par B ?

A. La diffusion de Ca2+ dans la fibre musculaire déclenche la diffusion de l'acétylcholine hors de la fibre musculaire.
B. La liaison de l'acétylcholine à un récepteur déclenche l'ouverture d'un canal ionique.
C. La diffusion d'acétylcholine dans la fibre musculaire déclenche l'ouverture d'un canal ionique.
D. La diffusion d'acétylcholine dans la fibre musculaire déclenche la diffusion de Ca2+ hors de la fibre musculaire.

Quel événement est le plus important dans le déclenchement de la « vague de dépolarisation » montrée dans l'événement C ?

A. diffusion de Na+ dans la fibre musculaire
B. diffusion de K+ hors de la fibre musculaire
C. diffusion de l'acétylcholine le long de la fibre musculaire
D. diffusion de l'acétylcholine dans la fibre musculaire

La protéine actine est indiquée par quelle lettre ?

Quelle protéine est indiquée par E ?

A. actine
B. troponine
C. tropomyosine
D. myosine

L'interaction moléculaire décrite comme un « pont croisé » implique la liaison de laquelle des deux lettres ci-dessous ?

A.B et D
B. A et C
C. A et B
D. A et D

Quelle protéine lettrée fonctionne comme une protéine motrice ?

Sur cette figure, la protéine troponine est liée à quelle substance ?

A. ions calcium
B. l'ion sodium
C. acétycholine
D. myosine

Dans quelle phase de la figure le mouvement net de Ca2+ dans le réticulum sarcoplasmique (SR) serait-il le plus important ?

Lequel des énoncés suivants est vrai concernant l'anatomie d'une fibre musculaire squelettique ?

A. Une triade se compose d'un tubule en T et du sarcolemme voisin.
B. Les myofibrilles contiennent des filaments épais et minces.
C. Le sarcolemme est le cytoplasme des fibres musculaires.
D. Les tubules T sont des extensions du réticulum sarcoplasmique.

Le calcium qui initie la contraction des muscles squelettiques est libéré par quelle(s) structure(s) ?

A. sarcolemme
B. citernes terminales
C. tubules T
D. sarcomères

Lesquels des éléments suivants sont composés de myosine ?

A. filaments épais
B. filaments fins
C. tropomyosine
D. filaments intermédiaires

Dans les fibres musculaires, quelle protéine régulatrice bloque la fixation des têtes de myosine à l'actine ?

A. filaments épais
B. tropomyosine
C. acétylcholinestérase
D. calcium

Quel événement déclenche le plus directement la libération de calcium des citernes terminales ?

A. mouvement de la tropomyosine loin des sites actifs sur l'actine
B. formation de ponts croisés entre les filaments épais et minces
C. potentiel d'action se propageant vers la terminaison axonale
D. potentiel d'action se propageant dans le tubule T

Comment les ions calcium initient-ils la contraction des fibres musculaires squelettiques ?

A. Les ions calcium fournissent l'énergie nécessaire à la course de puissance de la tête de myosine.
B. Le mouvement des ions calcium dépolarise le sarcolemme au niveau de la fente synaptique.
C. Les ions calcium se lient à la troponine, changeant la forme de la troponine.
D. Les ions calcium se lient à la tropomyosine, exposant les sites actifs sur l'actine.

Lequel des énoncés suivants décrit le mieux les événements de &ldquoexcitation&rdquo dans &ldquoexcitation-contraction&rdquo ?

A. mouvement de la tropomyosine loin des sites actifs sur l'actine
B. propagation du potentiel d'action le long du sarcolemme
C. libération de calcium des citernes terminales
D. formation de ponts croisés

Lequel des énoncés suivants décrit le mieux les événements de &ldquocontraction&rdquo dans le &ldquocouplement excitation-contraction&rdquo ?

A. libération de calcium des citernes terminales
B. formation de ponts croisés
C. propagation du potentiel d'action le long du sarcolemme de la fibre musculaire
D. glissement des myofilaments

Les myofilaments épais sont constitués de ________.

A. myosine
B. tropomyosine
C. troponine
D. actine

Quelle voie de régénération de l'ATP fournit la majorité de l'énergie utilisée pour l'activité musculaire pendant 30 minutes d'exercice léger à modéré ?

A. respiration aérobie
B. utilisation de l'ATP stocké
C. glycolyse anaérobie
D. phosphorylation directe de l'ADP par la créatine phosphate

Le type de muscle trouvé dans les parois de la plupart des organes creux est ________.

A. muscle squelettique
B. muscle cardiaque
C. muscle lisse unitaire
D. muscle lisse multi-unités

Un muscle qui s'allonge pendant qu'il produit une tension effectue une contraction de ________.

A. isométrique
B. maximale
C. excentrique
D. concentrique

La première étape vers la génération d'une contraction des muscles squelettiques est ________.

A. liaison des têtes de myosine à l'actine
B. stimulation du muscle par une terminaison nerveuse
C. liaison de l'ATP aux têtes de myosine
D. une augmentation des niveaux de Ca2+ intracellulaire

Quel type de fibres musculaires est le mieux adapté aux activités d'endurance, comme le jogging longue distance ?

A. fibres à oxydation rapide
B. fibres glycolytiques rapides
C. fibres glycolytiques lentes
D. fibres à oxydation lente

Quel est le type de réaction chimique utilisé pour reconstruire l'ADP en ATP ?

A. synthèse par déshydratation
B. hydrolyse
C. synthèse de réhydratation

Lequel des processus suivants produit des molécules d'ATP et a deux molécules d'acide pyruvique comme produits finaux ?

A. hydrolyse de la créatine phosphate
B. Cycle de Krebs et phosphorylation oxydative
C. la glycolyse

Lequel des processus suivants produit 36 ​​ATP ?

A. Cycle de Krebs et phosphorylation oxydative
B. la glycolyse
C. hydrolyse de la créatine phosphate

La période de « repos et de récupération », où le muscle restaure les réserves épuisées, comprend tous les processus suivants SAUF __________.

A. L'oxygène se lie à la myoglobine.
B. L'acide pyruvique est reconverti en acide lactique.
C. L'ATP est utilisé pour rephosphoryler la créatine en créatine phosphate.
D. Le glycogène est synthétisé à partir de molécules de glucose.

Quel type de fibre musculaire possède une grande quantité de glycogène et utilise principalement la glycolyse pour synthétiser l'ATP ?

A. fibres blanches à contraction rapide
B. fibres rouges à contraction lente

Dans quelle phase de la contraction musculaire illustrée dans la figure ci-dessus la quantité maximale d'ATP serait-elle consommée par les groupes de tête de myosine ?

Lorsque les cellules musculaires décomposent le glucose pour générer de l'ATP dans des conditions de carence en oxygène, elles forment ________.

A. glucose
B. acides gras
C. acide lactique
D. glycogène

La force d'une contraction musculaire n'est PAS affectée par __________.

A. le nombre de fibres musculaires stimulées
B. la fréquence de la stimulation
C. la taille des fibres musculaires stimulées
D. le degré d'étirement musculaire
E. la quantité d'ATP stockée dans les cellules musculaires

La formation de ponts croisés entre les têtes de myosine et les molécules d'actine est causée par l'élévation de la concentration en ions calcium dans le cytosol. Au cours de la rigor mortis, cette élévation de la concentration en ions calcium dans le cytosol est permanente car ________.

A. les mitochondries cessent de produire les molécules d'ATP requises par les pompes à ions calcium du réticulum sarcoplasmique
B. les molécules de troponine se lient de manière irréversible aux ions calcium pour les empêcher d'être éliminés du cytosol
Les molécules de C. tropomyosine se lient de manière irréversible aux ions calcium pour les empêcher d'être éliminés du cytosol
D. l'acétylcholine continue de stimuler la libération d'ions calcium du réticulum sarcoplasmique

Le modèle de contraction du filament glissant indique que ________.

A. pendant la contraction, les myofilaments minces glissent devant les myofilaments épais de sorte que les ions calcium peuvent être libérés du réticulum sarcoplasmique
B. pendant la contraction, les myofilaments minces glissent devant les myofilaments épais de sorte que les myofilaments d'actine et de myosine ne se chevauchent plus
C. pendant la contraction, les myofilaments minces glissent le long des tubules T de sorte que les disques Z se chevauchent
D. pendant la contraction, les myofilaments minces glissent devant les myofilaments épais de sorte que les myofilaments d'actine et de myosine se chevauchent davantage

La distance entre les disques Z ________ pendant la contraction musculaire.

A. augmente
B. diminue
C. diminue puis augmente
D. reste le même

Quelle protéine inhibe l'interaction entre l'actine et la myosine pour empêcher la contraction des muscles squelettiques et quels ions éliminent le
inhibition?

A. les ions calcium de la tropomyosine
B. ions sodium myosine
C. les ions sodium troponine
D. les ions calcium d'actine

La réponse d'une unité motrice à un potentiel d'action unique de son motoneurone est appelée ________.

A. une contraction musculaire
B. recrutement
C. sommation d'onde
D. une contraction tétanique

Quel résultat serait attendu si un stimulus supplémentaire, d'intensité égale au premier, était appliqué au muscle au point de temps de 60 millisecondes (ms) ?

A. La tension augmenterait jusqu'à la même force maximale mesurée au début de la phase C.
B. Le muscle reviendrait rapidement à l'état complètement détendu de tension minimale.
C. Le muscle augmenterait en tension à un niveau supérieur à celui mesuré au début de la phase C.
D. La tension exercée par le muscle continuerait à diminuer, mais à un rythme significativement plus lent que celui observé sans le deuxième stimulus.

Les fibres musculaires à oxydation lente sont les mieux adaptées pour ________.

A. courir un marathon
B. courir sur une course de 100 mètres
C. frapper une balle de baseball
D. soulever des poids lourds au gymnase

Choisissez l'instruction FAUX.

A. Les cellules musculaires squelettiques ont des glycosomes.
B. Les cellules musculaires squelettiques utilisent du phosphate de créatine au lieu de l'ATP pour faire leur travail.
C. Les cellules musculaires squelettiques ont des tubules T.
D. Les cellules musculaires squelettiques sont multinucléées.
E. Les cellules musculaires squelettiques contiennent de la myoglobine.

Quelle particularité du muscle lisse lui permet de s'étirer sans entraîner immédiatement une forte contraction ?

A. réponse de relaxation au stress
B. faibles besoins énergétiques
C. activité contractile lente et prolongée
D. tonus musculaire lisse

La plus petite unité contractile d'une fibre musculaire est ________.

A. le filament élastique
B. troponine
C. le sarcomère
D. le myofilament

La liaison du calcium à la calmoduline est une étape du couplage excitation-contraction des cellules ________.

A. muscle lisse
B. muscle squelettique
C. muscle cardiaque
D. muscle lisse cardiaque et viscéral

Lequel des énoncés suivants est vrai?

A. Les fibres musculaires squelettiques ont tendance à être plus courtes que les fibres musculaires lisses.
B. Les fibres musculaires squelettiques contiennent des sarcomères, ce n'est pas le cas des fibres musculaires lisses.
C. Les cellules musculaires squelettiques ont un noyau, mais les cellules musculaires lisses sont multinucléées.
D. Le muscle squelettique n'a pas les gaines de tissu conjonctif grossier que l'on trouve dans le muscle lisse.

Lequel des facteurs suivants influence la vitesse et la durée de la contraction musculaire ?

A. longueur des fibres musculaires activées
B. fréquence de stimulation
C. charge placée sur le muscle
D. taille des fibres musculaires

Le rôle majeur du réticulum sarcoplasmique est de réguler ________.

A. niveaux intracellulaires de Na+
B. niveaux extracellulaires de Ca2+
C. niveaux extracellulaires de Na+
D. niveaux intracellulaires de Ca2+


Maturation fonctionnelle des interneurones inhibiteurs néocorticaux

Phillip Larimer , Andrea R. Hasenstaub , in Synapse Development and Maturation , 2020

19.3.1 Propriétés passives

Le potentiel membranaire au repos d'un neurone est le potentiel électrique à l'intérieur de la cellule par rapport à l'espace extracellulaire adjacent. En conjonction avec la résistance d'entrée, qui est mesurée par les changements de potentiel membranaire en petites injections de courant somatique, et le seuil de potentiel d'action, le potentiel membranaire au repos détermine la probabilité qu'un neurone déclenche un potentiel d'action en réponse à une entrée synaptique. Dans les deux exprimant le PV ( Goldberg et al., 2011 Lazarus et Huang, 2011 Miyamae et al., 2017 Okaty et al., 2009 Oswald et Reyes, 2011 Pangratz-Fuehrer et Hestrin, 2011 Takesian et al., 2013 Yang et al. ., 2014) et exprimant la SST (Kinnischtzke et al., 2012 Lazarus et Huang, 2011 Pan et al., 2016 Takesian et al., 2013), le potentiel membranaire au repos à la naissance est significativement dépolarisé par rapport aux niveaux adultes. Le potentiel membranaire au repos s'hyperpolarise ensuite aux niveaux adultes au cours de la première semaine postnatale, en même temps que des modifications d'autres propriétés physiologiques. Une autre propriété de membrane passive qui change de manière significative au cours de cette période est la résistance d'entrée. La résistance d'entrée d'un neurone détermine dans quelle mesure son potentiel de membrane changera en réponse à un courant synaptique donné. Les résistances d'entrée des interneurones sont nettement plus élevées à la naissance que celles observées dans les interneurones matures et diminuent au cours des 1 à 2 premières semaines postnatales. Le potentiel de repos dépolarisé et les résistances d'entrée accrues des interneurones immatures entraînent une probabilité plus élevée de génération de potentiel d'action compte tenu de toute entrée synaptique. Au fur et à mesure que ces neurones mûrissent et diminuent leur résistance d'entrée, ils deviennent plus intégrateurs que les neurones à suivi rapide. Ces changements sont similaires à ceux rapportés dans la maturation des neurones pyramidaux corticaux ( Franceschetti et al., 1998 Kasper et al., 1994 Kinnischtzke et al., 2012 McCormick et Prince, 1987 Metherate et Aramakis, 1999 Oswald et Reyes, 2008 Zhang, 2004 ) qui démontrent une hyperpolarisation du potentiel membranaire au repos, une diminution de la résistance d'entrée et une diminution des constantes de temps membranaires au cours des 1 à 2 premières semaines postnatales. Des études génétiques de la maturation des interneurones à pic rapide démontrent qu'à la fois l'hyperpolarisation du potentiel membranaire et la diminution de la résistance d'entrée sont en corrélation avec une augmentation des canaux potassiques de redressement vers l'intérieur Kir2.2 et Kir2.3 ( Goldberg et al., 2011 ) et les courants de fuite de potassium TWIK1 et TASK1 ( Goldberg et al., 2011 Okaty et al., 2009 ). Le blocage pharmacologique des canaux Kir2.2 dépolarise directement le potentiel membranaire au repos, identifiant l'augmentation maturationnelle de l'expression de ces canaux comme étant probablement la cause de l'hyperpolarisation du potentiel membranaire au repos qui se produit au cours de cette même période.

Une dernière propriété de membrane passive des interneurones à pic rapide qui est à noter est l'oscillation de fréquence gamma de la membrane à des potentiels juste hyperpolarisés au seuil de potentiel d'action ( Llinás et al., 1991 ). Ces oscillations améliorent le traitement sensoriel cortical ( Cardin et al., 2009 Sohal et al., 2009 ) et sont perturbées dans la schizophrénie ( Sun et al., 2011 ). Au cours de la première semaine postnatale, les interneurones à pic rapide ont une fréquence d'oscillation primaire 10 Hz, mais celle-ci augmente à >50 Hz à la fin de la troisième semaine postnatale ( Goldberg et al., 2011 ), en corrélation avec une expression accrue de TASK 1 /3. L'inactivation directe de TASK 1/3 entraîne une altération marquée de l'augmentation de maturation des oscillations du potentiel membranaire, suggérant qu'une expression accrue de ce gène est probablement la cause de cet important changement physiologique.


Le potentiel d'action et la propagation

Les neurones envoient généralement des signaux sur de longues distances en générant et en propageant des potentiels d'action sur la membrane axonale excitable.

Objectifs d'apprentissage

Décrire les étapes d'un potentiel d'action et sa propagation

Points clés à retenir

Points clés

  • Le potentiel d'action est une brève inversion du potentiel membranaire dans laquelle le potentiel membranaire passe de -70mV à +30mV
  • Le potentiel d'action comporte trois étapes principales : la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation.
  • La dépolarisation est provoquée lorsque des ions sodium chargés positivement se précipitent dans un neurone avec l'ouverture de canaux sodium voltage-dépendants.
  • La repolarisation est provoquée par la fermeture des canaux ioniques sodium et l'ouverture des canaux ioniques potassium.
  • L'hyperpolarisation se produit en raison d'un excès de canaux potassiques ouverts et d'un efflux de potassium de la cellule.

Mots clés

  • potentiel d'action.: Une brève inversion du potentiel membranaire.
  • repolarisation: Aussi appelée phase descendante,
    causée par la fermeture lente des canaux sodiques et l'ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants.
  • Période réfractaire absolue: La période entre l'ouverture des canaux sodiques et jusqu'à ce que les canaux sodiques commencent à se réinitialiser.
  • hyperpolarisation: Une phase où certains canaux potassiques restent ouverts et les canaux sodiques se réinitialisent.
  • dépolarisation: Également appelée phase ascendante, lorsque des ions sodium chargés positivement (Na+) se précipitent soudainement à travers des canaux sodium voltage-dépendants ouverts dans un neurone.

Potentiel d'action

Le potentiel d'action est une brève inversion du potentiel membranaire où le potentiel membranaire passe de -70mV à +30mV. Lorsque le potentiel membranaire de la butte axonale d'un neurone atteint le seuil, un changement rapide du potentiel membranaire se produit sous la forme d'un potentiel d'action.

Ce changement mobile du potentiel membranaire comporte trois phases. La première est la dépolarisation, suivie de la repolarisation et d'une courte période d'hyperpolarisation. Ces trois événements se produisent en quelques millisecondes seulement.

Potentiel d'action: A. Enregistrements schématiques et B. du potentiel d'action réel. Le potentiel d'action est un exemple clair de la façon dont les changements de potentiel membranaire peuvent agir comme un signal.

  • La dépolarisation, également appelée phase ascendante, est provoquée lorsque des ions sodium chargés positivement (Na+) se précipitent soudainement à travers des canaux sodium voltage-dépendants ouverts dans un neurone. Au fur et à mesure que du sodium supplémentaire arrive, le potentiel membranaire inverse en fait sa polarité. Lors de ce changement de polarité la membrane développe en fait une valeur positive pendant un instant (+40 millivolts).
  • La repolarisation ou la phase descendante est causée par la fermeture lente des canaux sodiques et l'ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants. En conséquence, la perméabilité de la membrane au sodium diminue jusqu'à des niveaux de repos. Au fur et à mesure que l'entrée des ions sodium diminue, les canaux potassiques lents voltage-dépendants s'ouvrent et les ions potassium sortent de la cellule. Cette expulsion agit pour restaurer le potentiel membranaire négatif localisé de la cellule.
  • L'hyperpolarisation est une phase où certains canaux potassiques restent ouverts et les canaux sodiques se réinitialisent. Une période d'augmentation de la perméabilité au potassium entraîne un efflux excessif de potassium avant la fermeture des canaux potassiques. Cela se traduit par une hyperpolarisation comme on le voit dans une légère baisse après le pic.

La propagation du potentiel d'action est indépendante de la force du stimulus mais dépend des périodes réfractaires. La période allant de l'ouverture des canaux sodiques jusqu'à ce que les canaux sodiques commencent à se réinitialiser est appelée période réfractaire absolue. Pendant cette période, le neurone ne peut pas répondre à un autre stimulus, quelle que soit sa force.


Le système nerveux

Votre corps possède deux systèmes qui vous aident à maintenir l'homéostasie : le système nerveux et le système endocrinien. Le système nerveux est un réseau complexe de tissus nerveux qui envoie des signaux électriques et chimiques. Les système nerveux comprend le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP) ensemble. Les système nerveux central est composé du cerveau et de la moelle épinière, et le système nerveux périphérique est constitué du tissu nerveux situé à l'extérieur du SNC, comme les nerfs des jambes, des bras, des mains, des pieds et des organes du corps. Le système nerveux assure la communication entre les différentes parties du corps ainsi que les interactions du corps avec l'environnement.

Les Système endocrinien est un système de glandes autour du corps qui libèrent des molécules de signaux chimiques dans la circulation sanguine. Les signaux électriques du système nerveux se déplacent très rapidement le long du tissu nerveux, tandis que les signaux chimiques du système endocrinien agissent lentement en comparaison et sur une plus longue période de temps. En travaillant ensemble, les systèmes nerveux et endocrinien permettent à votre corps de réagir aux changements à court ou à long terme de votre environnement, comme un piéton qui sort soudainement devant votre vélo, ou votre corps s'adapte au vélo par une chaude et humide soirée d'été, comme le montre la figure 1.

Figure 1 : rentrer chez soi à vélo aux heures de pointe sollicite beaucoup vos systèmes nerveux et endocrinien. Votre système nerveux, principalement à travers vos yeux et vos oreilles, surveille en permanence votre environnement, vous alertant instantanément de tout signe de changement ou de danger. Votre système endocrinien prépare vos muscles et votre système cardiovasculaire pour la course, en inondant votre corps d'hormones stimulant le métabolisme.

Cellules nerveuses

Bien que le système nerveux soit très complexe, il n'existe que deux principaux types de cellules nerveuses dans le tissu nerveux. Toutes les parties du système nerveux sont constituées de tissu nerveux. Les neurone est la cellule « conductrice » qui transmet les signaux électriques, et c'est l'unité structurelle du système nerveux. L'autre type de cellule est une cellule gliale. Cellules gliales fournissent un système de soutien pour les neurones, et des recherches récentes ont découvert qu'ils sont impliqués dans la formation des synapses. Un type de cellule gliale dans le cerveau, appelé astrocytes, est important pour la maturation des neurones et peut être impliqué dans la réparation des tissus nerveux endommagés. Les neurones et les cellules gliales constituent la majeure partie du cerveau, de la moelle épinière et des nerfs qui se ramifient dans toutes les parties du corps. Les neurones et les cellules gliales sont parfois appelés cellules nerveuses.

Structure d'un neurone

La forme particulière d'un neurone lui permet de transmettre un signal électrique à un autre neurone et à d'autres cellules. Les signaux électriques se déplacent rapidement le long des neurones afin qu'ils puissent rapidement transmettre des « messages » d'une partie du corps à une autre. Ces signaux électriques sont appelés impulsions nerveuses.

Les neurones sont généralement constitués d'un corps cellulaire (ou soma), de dendrites et d'un axone, comme le montre la figure 2. Le corps cellulaire contient le noyau et d'autres organites similaires aux autres cellules du corps. Les dendrites s'étendent du corps cellulaire et reçoivent une impulsion nerveuse d'une autre cellule. Le corps cellulaire recueille des informations des dendrites et les transmet à l'axone. Les axone est une longue extension membranaire du corps cellulaire qui transmet l'influx nerveux à la cellule suivante. L'extrémité de l'axone s'appelle le terminal axonal. L'axone terminal est le point où le neurone communique avec la cellule suivante. On peut dire que les dendrites du neurone reçoivent l'information, que le corps cellulaire la recueille et que les axones transmettent l'information à une autre cellule.

Figure 2 : La structure générale d'un neurone. Les neurones se présentent sous de nombreuses formes et tailles différentes, mais ils ont tous un corps cellulaire, des dendrites et un axone. Le corps cellulaire contient un noyau et d'autres organites. Cependant, tous les neurones n'ont pas de gaine de myéline.

Les axones de nombreux neurones sont recouverts d'une couche de phospholipides électriquement isolante appelée gaine de myéline. La myéline accélère la transmission d'une impulsion nerveuse le long de l'axone. Il agit comme une couche d'isolation, comme le plastique que vous verriez autour d'un cordon électrique.

La myéline est une excroissance des cellules gliales. Cellules de Schwann qui sont montrés enroulés autour du neurone sur la figure 2, sont un type de cellule gliale. Les cellules de Schwann sont plates et minces et, comme les autres cellules, contiennent un noyau et d'autres organites. Les cellules de Schwann fournissent la myéline aux neurones qui ne font pas partie du cerveau ou de la moelle épinière, tandis qu'un autre type de cellule gliale, appelée oligodendrocytes, fournissent de la myéline à ceux du cerveau et de la moelle épinière. Les neurones myélinisés ont une apparence blanche et constituent la « substance blanche » du cerveau. Une coupe transversale d'un neurone myélinisé est illustré à la figure 3. La myéline n'est pas continue le long de l'axone. Les espaces régulièrement espacés entre la myéline sont appelés Nœuds de Ranvier. Les nœuds sont les seuls points où les ions peuvent se déplacer à travers la membrane axonale, à travers les canaux ioniques. De cette façon, les nœuds agissent pour renforcer l'influx nerveux en concentrant le flux d'ions au niveau des nœuds de Ranvier le long de l'axone.

Figure 3 : Un microscope électronique à transmission (MET), image d'une coupe transversale d'un axone myélinisé. Les « anneaux » autour de l'axone sont constitués de la membrane cellulaire de Schwann, qui est enroulée plusieurs fois autour de l'axone.

Les neurones sont spécialisés dans le passage des signaux cellulaires. Compte tenu des nombreuses fonctions exercées par les neurones dans différentes parties du système nerveux, il existe de nombreuses formes et tailles de neurones. Par exemple, le corps cellulaire d'un neurone peut varier de 4 à 100 micromètres de diamètre. Certains neurones peuvent avoir plus de 1 000 branches dendrites, qui établissent des connexions avec des dizaines de milliers d'autres cellules. D'autres neurones n'ont qu'1 ou 2 dendrites, chacune possédant des milliers de synapses. UNE synapse est une jonction spécialisée à laquelle les neurones communiquent les uns avec les autres, et est illustré à la figure 4. En outre, un neurone peut avoir 1 ou plusieurs axones. L'axone le plus long d'un motoneurone humain peut mesurer plus d'un mètre de long, s'étendant de la base de la colonne vertébrale aux orteils. Les neurones sensoriels ont des axones qui vont des orteils à la moelle épinière, sur plus de 1,5 mètre chez l'adulte. Les girafes ont des axones uniques de plusieurs mètres de long sur toute la longueur de leur cou.

Figure 4 : L'emplacement des synapses. Les synapses se trouvent à l'extrémité des axones (appelées terminaisons axonales) et aident à connecter un seul neurone à des milliers d'autres neurones. Des messages chimiques appelés neurotransmetteurs sont libérés au niveau de la synapse et transmettent le « message » au prochain neurone ou à un autre type de cellule.

Impulsions nerveuses

À la fin du XVIIIe siècle, le médecin et physicien italien Luigi Galvani a enregistré pour la première fois l'action de l'électricité sur le tissu musculaire des grenouilles. Il a noté qu'une charge électrique appliquée à un nerf dans les pattes d'une grenouille morte faisait bouger les pattes. Galvani a attribué le mouvement des muscles de la grenouille à un courant électrique transporté par les nerfs. Galvani a inventé le terme « électricité animale » pour décrire cette force vitale pour la vie.

Galvani croyait que l'électricité animale provenait du muscle et était unique aux créatures vivantes. Cependant, son compatriote italien et physicien, Alessandro Volta n'était pas d'accord avec lui et a estimé que l'électricité animale était un phénomène physique, qui se produisait entre les métaux. Volta a réfuté l'affirmation de Galvani en construisant la première batterie, qui a montré qu'un courant pouvait circuler à l'extérieur du corps d'un organisme. Depuis lors, les scientifiques ont beaucoup appris sur les charges électriques dans les systèmes vivants.

Canaux ioniques et impulsions nerveuses

Les protéines de transport d'ions ont un rôle particulier dans le système nerveux car les canaux ioniques voltage-dépendants et les pompes ioniques sont essentiels à la formation de l'influx nerveux. Les canaux ioniques utilisent de l'énergie pour créer et maintenir un gradient de concentration d'ions entre le liquide extracellulaire et le cytosol de la cellule, comme le montre la figure 5. Ce gradient de concentration se traduit par une charge nette négative à l'intérieur de la membrane et une charge positive à l'extérieur . Les canaux ioniques et les pompes ioniques sont très spécifiques, ils ne laissent passer que certains ions à travers la membrane cellulaire. Par exemple, les canaux potassiques ne laisseront passer que les ions potassium, et le pompe sodium-potassium agit uniquement sur les ions sodium et potassium.

Figure 5 : Protéines de canal dans la membrane plasmique. Les protéines des canaux membranaires (ou protéines des canaux) permettent le mouvement d'ions spécifiques à travers la membrane cellulaire, dans ce cas l'hypothétique ion "X". Le gradient de concentration entraîne l'accumulation d'énergie potentielle électrique à travers la membrane, la base de la conduction d'une impulsion nerveuse.

Toutes les cellules ont une charge électrique qui est due au gradient de concentration d'ions qui existe à travers la membrane. Le nombre d'ions chargés positivement à l'extérieur de la membrane cellulaire est supérieur au nombre d'ions chargés positivement dans le cytosol. Cette différence provoque une différence de tension à travers la membrane. Tension est l'énergie potentielle électrique qui est causée par une séparation de charges opposées, dans ce cas à travers la membrane. La tension aux bornes d'une membrane est appelée potentiel membranaire. Le potentiel membranaire est à la base de la conduction de l'influx nerveux le long de la membrane cellulaire des neurones. Les ions importants dans la formation de l'influx nerveux comprennent le sodium ((Na^+)) ​​et le potassium ((K^+)).

Potentiel de repos

Lorsqu'un neurone ne conduit pas d'influx nerveux, on dit qu'il est au repos. Les potentiel de repos est l'état de repos du neurone, pendant lequel le neurone a une charge globale négative. Dans les neurones, le potentiel de repos est d'environ -70 millivolts (mV). Le signe négatif indique la charge négative à l'intérieur de la cellule par rapport à l'extérieur.

Les raisons de la charge négative globale de la cellule sont les suivantes : • La pompe sodium-potassium élimine les ions Na+ de la cellule par transport actif. Une charge négative nette à l'intérieur de la cellule est due à la concentration plus élevée d'ions Na+ à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur de la cellule.
• La plupart des cellules ont des protéines de canaux ioniques sélectives pour le potassium qui restent ouvertes tout le temps. Les ions K+ descendent le gradient de concentration (passivement) à travers ces canaux potassiques et hors de la cellule, ce qui entraîne une accumulation de charge positive en excès à l'extérieur de la cellule.
• Il existe un certain nombre de grosses molécules chargées négativement, telles que des protéines, à l'intérieur de la cellule.

Potentiel d'action

Un potentiel d'action est une charge électrique qui se déplace le long de la membrane d'un neurone. Il peut être généré lorsque le potentiel membranaire d'un neurone est modifié par des signaux chimiques provenant d'une cellule voisine. Dans un potentiel d'action, le potentiel de la membrane cellulaire passe rapidement du négatif au positif lorsque les ions sodium pénètrent et que les ions potassium sortent de la cellule par les canaux ioniques, comme le montre la figure 6.

Figure 6 : Le mouvement d'un potentiel d'action le long d'un axone. Un message chimique d'un autre nerf provoque l'ouverture des canaux ioniques sodium à un point de l'axone. Les ions sodium se précipitent à travers la membrane et provoquent une charge positive (dépolarisation) à l'intérieur de l'axone, car la cellule contient maintenant plus de charges positives. Les canaux ioniques potassium s'ouvrent alors et les ions potassium sortent de la cellule, ce qui met fin au potentiel d'action. Le potentiel d'action descend ensuite de la membrane axonale vers la synapse.

Le changement de potentiel membranaire entraîne la dépolarisation de la cellule. Un potentiel d'action fonctionne sur la base du tout ou rien. C'est-à-dire que le potentiel membranaire doit atteindre un certain niveau de dépolarisation, appelé le seuil, sinon un potentiel d'action ne démarrera pas. Ce potentiel de seuil varie, mais est généralement d'environ 15 millivolts (mV) plus positif que le potentiel membranaire au repos de la cellule. Si une dépolarisation membranaire n'atteint pas le niveau seuil, un potentiel d'action ne se produira pas. Vous pouvez voir sur la figure 7 comment deux dépolarisations n'ont pas atteint le niveau seuil de -55 mV. Les premiers canaux à s'ouvrir sont les canaux ioniques sodium, qui permettent aux ions sodium d'entrer dans la cellule. L'augmentation résultante de la charge positive à l'intérieur de la cellule (jusqu'à environ +40 mV) déclenche le potentiel d'action. Les canaux ioniques potassium s'ouvrent alors, permettant aux ions potassium de sortir de la cellule, ce qui met fin au potentiel d'action. Les deux canaux ioniques se ferment alors et la pompe sodium-potassium restaure le potentiel de repos de -70 mV. Le potentiel d'action se déplacera le long de l'axone vers la synapse comme une vague se déplacerait à la surface de l'eau.

Figure 7 : Les changements de potentiel membranaire au cours d'un potentiel d'action. Notez les initiations échouées qui n'ont pas déclenché un potentiel d'action. Ces dépolarisations n'ont pas atteint le niveau seuil (environ -55mV), elles n'ont donc pas déclenché de potentiel d'action.

Dans les neurones myélinisés, les flux d'ions se produisent uniquement aux nœuds de Ranvier. En conséquence, le signal du potentiel d'action « saute » le long de la membrane axonale, de nœud en nœud, plutôt que de se propager en douceur le long de la membrane, comme c'est le cas dans les axones qui n'ont pas de gaine de myéline. Ceci est dû au regroupement des canaux ioniques (Na^+) et (K^+) aux Nœuds de Ranvier. Les axones non myélinisés n'ont pas de nœuds de Ranvier et les canaux ioniques de ces axones sont répartis sur toute la surface de la membrane.

Types de neurones

Les neurones sont hautement spécialisés pour le traitement et la transmission des signaux cellulaires et peuvent être classés selon leur structure ou leur fonction. La classification structurelle est basée sur le nombre de dendrites et d'axones d'une cellule. La classification fonctionnelle regroupe les neurones selon la direction dans laquelle l'influx nerveux se déplace par rapport au SNC.

Nous discuterons des trois groupes fonctionnels de nerfs :

Les neurones sensoriels transportent les signaux des tissus et des organes vers le système nerveux central et sont parfois aussi appelés neurones afférents. Les neurones sensoriels ont généralement une longue dendrite et un axone court. Les neurones sensoriels se trouvent dans les arcs réflexes et sont impliqués dans plusieurs formes de comportement involontaire, y compris l'évitement de la douleur. • Motoneurones transportent des signaux du système nerveux central aux muscles et aux glandes et sont parfois appelés neurones efférents. Les motoneurones ont un axone long et des dendrites courtes. • interneurones connecter les neurones sensoriels et moteurs dans les voies neurales qui traversent le système nerveux central. Les interneurones sont également appelés neurones d'association ou de relais. Les interneurones ne se trouvent que dans le système nerveux central où ils relient neurone à neurone.

Communication entre les neurones

Les neurones communiquent entre eux au niveau de jonctions spécialisées appelées synapses. Les synapses se trouvent également aux jonctions entre les neurones et d'autres cellules, telles que les cellules musculaires comme celle illustrée à la figure 8. Pour voir une synapse entre deux neurones, reportez-vous à la figure 4.

Il existe deux types de synapses :

Synapses chimiques utiliser des molécules de signalisation chimiques comme messagers
Synapses électriques utiliser les ions comme messagers

L'axone terminal d'un neurone ne touche généralement pas l'autre cellule au niveau d'une synapse chimique. Entre la terminaison axonale et la cellule réceptrice se trouve un espace appelé fente synaptique. La cellule émettrice est appelée neurone présynaptique et la cellule réceptrice est appelée cellule postsynaptique ou, s'il s'agit d'un autre neurone, neurone postsynaptique.

Figure 8 : Une synapse entre un neurone et une cellule musculaire. La connexion entre un neurone et une cellule musculaire, appelée jonction neuromusculaire. Les projections en forme de doigt de l'axone sont les terminaisons axonales. Un potentiel d'action descend jusqu'aux terminaisons axonales où il provoque la libération d'un message chimique appelé neurotransmetteur dans la fente synaptique. Le neurotransmetteur provoque alors le démarrage d'un potentiel d'action sur la membrane de la cellule musculaire.

Votre cerveau a un grand nombre de synapses. Chacun de vos 1012 (un billion) de neurones, y compris les cellules gliales, possède en moyenne 7 000 connexions synaptiques avec d'autres neurones. Il a été estimé que le cerveau d'un enfant de trois ans a environ (10^<16>) synapses (10 quadrillions). Ce nombre diminue avec l'âge et se stabilise à l'âge adulte. Un adulte a entre (10^<15>) et 5 x (10^<15>) synapses (1 à 5 quadrillions).

Libération de neurotransmetteur

Lorsqu'un potentiel d'action atteint la terminaison axonale, il provoque la fusion des vésicules du neurotransmetteur avec la membrane terminale et le neurotransmetteur est libéré dans la fente synaptique. UNE neurotransmetteur est un message chimique utilisé pour relayer des signaux électriques entre un neurone et une autre cellule. Les molécules de neurotransmetteur sont fabriquées à l'intérieur du neurone présynaptique et stockées dans des vésicules à la terminaison axonale. Certains neurones ne fabriquent qu'un seul type de neurotransmetteur, mais la plupart des neurones fabriquent deux ou plusieurs types de neurotransmetteurs.

Lorsqu'un potentiel d'action atteint la terminaison axonale, il provoque la fusion des vésicules du neurotransmetteur avec la membrane terminale. Le neurotransmetteur est libéré dans la fente synaptique. Les neurotransmetteurs diffusent ensuite à travers la fente synaptique et se lient aux protéines réceptrices sur la membrane de la cellule post-synaptique, comme le montre la figure 9.

Figure 9 : La fente synaptique. Le neurotransmetteur qui est libéré dans la fente synaptique diffuse à travers la membrane synaptique et se lie à sa protéine réceptrice sur la cellule post-synaptique.

Action du neurotransmetteur

Il existe de nombreux types de neurotransmetteurs, dont quelques-uns sont répertoriés dans le tableau 1. Les neurotransmetteurs peuvent avoir un effet excitateur ou inhibiteur sur la cellule postsynaptique. Un neurotransmetteur excitateur initie un potentiel d'action et un neurotransmetteur inhibiteur empêche le démarrage. Le glutamate est le transmetteur excitateur le plus courant dans le corps, tandis que le GABA et la glycine sont des neurotransmetteurs inhibiteurs. La libération d'acétylcholine, un neurotransmetteur excitateur, provoque un afflux d'ions sodium chargés positivement ((Na^+)) ​​dans le neurone postsynaptique. Cet afflux de charge positive provoque une dépolarisation de la membrane à cet endroit. La dépolarisation s'étend alors au reste du neurone postsynaptique. L'acétylcholine est le neurotransmetteur qui initie le mouvement musculaire.

L'effet d'un neurotransmetteur peut également dépendre du récepteur auquel il se lie. C'est-à-dire qu'un seul neurotransmetteur peut être excitateur pour le neurone récepteur, ou il peut inhiber une telle impulsion en provoquant une modification du potentiel membranaire de la cellule. Les synapses peuvent également être excitatrices ou inhibitrices et augmenteront ou diminueront l'activité du neurone cible, en fonction de l'ouverture ou de la fermeture des canaux ioniques.

Tableau 1 : Neurotransmetteurs courants et leurs récepteurs

Les récepteurs de neurotransmetteurs peuvent être des canaux ioniques dépendants qui s'ouvrent ou se ferment par liaison aux neurotransmetteurs ou ils peuvent être des récepteurs liés à des protéines. Les récepteurs liés aux protéines ne sont pas des canaux ioniques au lieu de cela, ils provoquent une transduction du signal qui implique des enzymes et d'autres molécules (appelées seconds messagers) dans la cellule postsynaptique.

Recapture des neurotransmetteurs

De nombreux neurotransmetteurs sont retirés de la fente synaptique par des transporteurs de neurotransmetteurs dans un processus appelé recapture. Reprise est l'élimination d'un neurotransmetteur de la synapse par le neurone pré-synaptique. La recapture se produit après que le neurotransmetteur a transmis une impulsion nerveuse. Sans recapture, les molécules de neurotransmetteur pourraient continuer à stimuler ou à inhiber un potentiel d'action dans le neurone post-synaptique. Le processus de libération et de recapture des neurotransmetteurs est illustré à la figure 10.

Figure 10 : Une synapse avant et pendant la recapture.Les protéines de transport de neurotransmetteurs (également appelées pompes de recapture) libèrent le neurotransmetteur et le recapturent également à partir de la fente synaptique. La recapture est un moyen de contrôler l'effet du neurotransmetteur sur la cellule post-synaptique.

La recapture est effectuée par des protéines de transport qui se lient au transmetteur libéré et le transportent activement à travers la membrane plasmique dans le neurone pré-synaptique. La recapture des neurotransmetteurs est la cible de certains types de médicaments. Par exemple, la sérotonine est un neurotransmetteur produit par les neurones du cerveau. On pense que la sérotonine se trouve dans la fente synaptique, les molécules de sérotonine se fixent soit aux récepteurs de la sérotonine (appelés récepteurs 5-HT) du neurone post-synaptique, soit aux récepteurs à la surface du neurone présynaptique qui a produit les molécules de sérotonine, par exemple reprise. La recapture est une forme de recyclage car le neurone récupère le neurotransmetteur libéré pour une utilisation ultérieure. Les médicaments appelés inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine (ISRS) bloquent la recapture du neurotransmetteur sérotonine. Cette action de blocage augmente la quantité de sérotonine dans la fente synaptique, ce qui prolonge l'effet de la sérotonine sur le neurone postsynaptique. Certains scientifiques émettent l'hypothèse que la diminution des niveaux de sérotonine dans le cerveau est liée à la dépression clinique et à d'autres maladies mentales. Ainsi, les médicaments ISRS tels que la sertraline et la fluoxétine sont souvent prescrits pour la dépression et les troubles anxieux.

Une autre façon d'éliminer un neurotransmetteur d'une synapse est la digestion par une enzyme. Au niveau des synapses cholinergiques (où l'acétylcholine est le neurotransmetteur), l'enzyme acétylcholinestérase décompose l'acétylcholine.

Neurotransmetteurs et maladie

Les maladies qui affectent la communication nerveuse peuvent avoir des conséquences graves. Une personne atteinte de la maladie de Parkinson a une déficience du neurotransmetteur dopamine. La mort progressive des cellules cérébrales productrices de dopamine augmente ce déficit, qui provoque des tremblements et une posture raide et instable. La L-dopa est une substance chimique liée à la dopamine qui, lorsqu'elle est administrée sous forme de médicament, atténue certains des symptômes de la maladie de Parkinson. La L-dopa agit comme un neurotransmetteur de substitution, mais elle ne peut pas inverser la maladie.

La bactérie du sol Clostridium tetani produit une neurotoxine qui cause le tétanos. Les bactéries pénètrent généralement dans le corps par une blessure causée par un objet contaminé par C. tetani spores, comme une piqûre causée par le fait de marcher sur un ongle. Les C. tetani la neurotoxine bloque la libération du neurotransmetteur GABA, qui provoque le relâchement des muscles squelettiques après la contraction. Lorsque la libération de GABA est bloquée, le tissu musculaire ne se relâche pas et reste contracté. Le tétanos peut être mortel lorsqu'il affecte les muscles utilisés pour la respiration. Heureusement, le tétanos est traitable et peut être prévenu par la vaccination.

Une autre bactérie appelée Clostridium botulinum produit une toxine que l'on trouve parfois dans les aliments en conserve qui ont été mal stérilisés. La toxine provoque une maladie appelée botulisme. La toxine botulique bloque la libération du neurotransmetteur excitateur acétylcholine. Le blocage de l'acétylcholine provoque le relâchement progressif des muscles car ils sont incapables de se contracter. La paralysie des muscles utilisés pour la respiration peut être fatale à moins que le patient ne soit traité avec un respirateur.

Synapses et recherches récentes

Des études récentes ont montré que les synapses électriques sont plus fréquentes dans le système nerveux central qu'on ne le pensait auparavant. Une synapse électrique est un lien entre deux neurones voisins qui se forme à un espace étroit entre les cellules pré- et postsynaptiques appelé un jonctions lacunaires. Aux jonctions lacunaires, les cellules sont à environ 3,5 nm les unes des autres, une distance beaucoup plus courte que la distance de 20 à 40 nm qui sépare les cellules au niveau des synapses chimiques.

Figure 11 : Synapses électriques. Les synapses électriques sont plus courantes dans le système nerveux qu'on ne le pensait auparavant. La signalisation cellulaire au niveau des synapses électriques est beaucoup plus rapide que la signalisation au niveau des synapses chimiques. L'image en bas à gauche de la figure montre l'emplacement des jonctions communicantes entre les cellules.

Chaque jonction lacunaire possède de nombreux canaux qui traversent les membranes plasmiques des deux cellules, comme le montre la figure 11. Les canaux de jonction lacunaire sont suffisamment larges pour permettre aux ions et même aux molécules de taille moyenne comme les molécules de signalisation de passer d'une cellule à l'autre. Par exemple, lorsque les ions positifs se déplacent à travers le canal dans la cellule suivante, les charges positives supplémentaires dépolarisent la cellule postsynaptique.

La signalisation au niveau des synapses électriques est plus rapide que la signalisation chimique qui se produit à travers les messagers chimiques chimiques, qui se produit au niveau des synapses chimiques. Une communication aussi rapide entre les neurones peut indiquer que dans certaines parties du cerveau, de grands groupes de neurones peuvent fonctionner comme une seule unité pour traiter l'information. Les synapses électriques sont nombreuses dans la rétine et le cortex cérébral.

En plus des neurones, les cellules gliales sont une partie importante du système nerveux. Le mot glie signifie « colle » en grec. Les cellules gliales peuvent être considérées comme des partenaires des neurones en aidant au maintien de l'homéostasie, à la transduction du signal, à la formation de myéline et en fournissant un soutien et une nutrition. L'importance des neurones en tant que cellules conductrices du système nerveux, connue sous le nom de doctrine des neurones, a été remise en question par des recherches récentes. Le rôle des cellules gliales dans le traitement de l'information neuronale commence à être mieux apprécié. Il y a beaucoup plus de cellules gliales que de neurones, il a été estimé que les cellules gliales sont 50:1 plus nombreuses que les neurones.

Système nerveux central

Le système nerveux central (SNC), qui comprend le cerveau et la moelle épinière, illustré à la figure 12, représente la plus grande partie du système nerveux. Le cerveau est le contrôle central du système nerveux. La moelle épinière transporte les impulsions nerveuses du cerveau au corps et du corps au cerveau. Avec le système nerveux périphérique (SNP), qui comprend tous les tissus nerveux en dehors du système nerveux central, il contrôle pratiquement toutes les activités du corps. Le cerveau est protégé par le crâne et la moelle épinière est protégée par les vertèbres.

Figure 12 : Les composants du système nerveux central (SNC).

Le cerveau est l'organe le plus complexe du corps. Le cerveau contient environ 100 milliards de neurones, chacun pouvant être connecté à des dizaines de milliers d'autres neurones dans le cerveau. Le cerveau est la source de ce qui fait de nous l'être humain l'esprit conscient. L'esprit est l'ensemble des processus cognitifs liés à la perception, l'interprétation, l'imagination, les souvenirs et le langage. Au-delà des fonctions cognitives, le cerveau régule les processus liés à l'homéostasie tels que la respiration et le rythme cardiaque. Un cerveau humain adulte moyen pèse entre 1 et 1,5 kg (3 lb). Un cerveau adulte utilise environ 20 à 25 % de l'énergie totale utilisée par le corps, tandis que le cerveau en développement d'un nourrisson consomme environ 60 % de l'énergie totale utilisée par le corps.

Le cerveau peut être classé selon les processus que ses différentes parties contrôlent. Les cerveau contrôle généralement les fonctions conscientes telles que la résolution de problèmes et la parole, tandis que le mésencéphale et le tronc cérébral sont plus impliqués dans les fonctions inconscientes (autonomes) telles que la respiration, le rythme cardiaque et la régulation de la température. Le cervelet est impliqué dans la coordination et le contrôle des mouvements du corps.

Le cerveau est ce que la plupart des gens considéreraient comme le « cerveau ». Le cerveau se trouve au sommet du tronc cérébral. Il est composé de deux hémisphères cérébraux, illustrés à la figure 13. Les deux hémisphères cérébraux sont connectés l'un à l'autre au niveau du corps calleux, la structure en forme de X de couleur claire au centre de l'image. Le corps calleux est un faisceau large et plat d'axones trouvés profondément à l'intérieur du cerveau. Les mammifères (y compris les humains) ont le cerveau le plus gros et le plus développé parmi toutes les espèces.

Figure 13 : Une image par résonance magnétique (IRM) du cerveau humain dans laquelle les deux hémisphères du cerveau peuvent être vus.

Chaque hémisphère du cerveau peut être divisé en quatre parties, ou lobes. Ce sont : le lobe frontal, le lobe pariétal, le lobe temporal et le lobe occipital. Les chercheurs ont identifié un certain nombre de zones fonctionnelles dans chaque lobe, dont certaines sont répertoriées dans le tableau 2. Les deux hémisphères semblent identiques, mais il existe des différences fonctionnelles entre eux. Par exemple, il existe des différences entre les centres de fonction pour la conscience spatiale entre les droitiers et les gauchers. Chaque hémisphère cérébral reçoit des informations sensorielles et contrôle les mouvements musculaires du côté opposé du corps. L'hémisphère droit contrôle le côté gauche du corps et l'hémisphère gauche contrôle le côté droit du corps.

Tableau 2 : Fonctions contrôlées par les lobes cérébraux

Les cortex cérébral est la couche externe fortement pliée du cerveau qui mesure entre 2 mm et 4 mm d'épaisseur. Les lobes qui composent le cortex cérébral, illustrés à la figure 14, portent le nom des os du crâne qui recouvrent ces zones du cerveau. Les nombreux plis du cortex permettent à la grande surface du cerveau de s'adapter à l'intérieur du crâne. Le cortex cérébral contrôle les fonctions supérieures, telles que la conscience, le raisonnement, les émotions et le langage. Il contrôle également les fonctions sensorielles telles que le toucher, le goût, l'odorat et les réponses aux stimuli externes. Dans le cerveau, et situé sous le cortex cérébral, se trouve la substance blanche. La substance blanche est constituée d'axones myélinisés qui agissent comme des « câbles » reliant certaines parties des hémisphères droit et gauche.

Figure 14 : Les lobes du cortex cérébral-frontal, temporal, occipital et pariétal. Le cervelet (violet) et le tronc cérébral (gris) ne font pas partie du cerveau postérieur. Chez les vertébrés, une division grossière en trois parties principales est utilisée.

Diencéphale

Les diencéphale est la région du cerveau qui comprend des structures telles que le thalamus, l'hypothalamus et une partie de l'hypophyse. Le thalamus est censé « traduire » les signaux sensoriels pour le cortex cérébral. Le thalamus joue également un rôle important dans la régulation des états de sommeil et d'éveil. La glande hypothalamus contrôle certains processus métaboliques et autres activités autonomes telles que la température corporelle, la faim, la soif et les cycles circadiens. L'hypothalamus fabrique et libère également des neurotransmetteurs qui contrôlent l'action de l'hypophyse. Le thalamus, l'hypothalamus et l'hippocampe sont considérés ensemble comme faisant partie d'un ensemble de structures appelé système limbique. Le système limbique est considéré comme le « centre émotionnel » du cerveau.

Parfois appelé le « inférieur du cerveau », le tronc cérébral est la partie inférieure du cerveau qui est reliée à la moelle épinière. Le tronc cérébral comprend trois parties : le mésencéphale, le pont et la moelle allongée, illustrés à la figure 15. Le mésencéphale est davantage impliqué dans les fonctions autonomes inconscientes. Les mésencéphale traite de plusieurs types d'informations sensorielles, y compris le son et la vue. Il « traduit » également les informations sensorielles à envoyer au cerveau antérieur. Le tronc cérébral aide également à coordonner les grands mouvements du corps tels que la marche et la course. Le pont transmet des messages à différentes parties du cerveau (le cerveau et le cervelet) et aide à réguler la respiration. Certains chercheurs proposent qu'il a un rôle dans le rêve. La moelle allongée, également appelée moelle, partage une partie de la fonction du pont. Il contrôle plusieurs fonctions homéostatiques que vous ignorez généralement, telles que la respiration, l'activité du cœur et des vaisseaux sanguins, la déglutition et la digestion.

Figure 15 : Les emplacements du tronc cérébral et du cervelet. Le tronc cérébral est au centre de cette image. Il est composé du pont, de la moelle allongée et du mésencéphale. Le cervelet est la structure rouge à droite du tronc cérébral.

L'un des rôles les plus importants du tronc cérébral est celui d'« autoroute de l'information ». C'est-à-dire que toutes les informations provenant du corps vers le cerveau (sensorielles) et les informations du cerveau vers le corps (moteur) passent par le tronc cérébral. Les voies sensorielles pour des choses telles que la douleur, la température, le toucher et la sensation de pression montent vers le cerveau, et les voies motrices pour le mouvement et d'autres processus corporels descendent jusqu'à la moelle épinière. La plupart des axones de la voie motrice traversent d'un côté du SNC à l'autre lorsqu'ils traversent la moelle allongée. En conséquence, le côté droit du cerveau contrôle une grande partie des mouvements du côté gauche du corps, et le côté gauche du cerveau contrôle une grande partie des mouvements du côté droit du corps.

Les cervelet se trouve juste en dessous du lobe occipital du cerveau. Il joue un rôle important dans la coordination et le contrôle des mouvements du corps. De nombreuses voies nerveuses relient le cervelet aux motoneurones, qui sont des neurones qui envoient des informations aux muscles qui les font bouger, et à un groupe de nerfs qui fournissent des informations sur la position du corps dans l'espace. Le cervelet traite les informations provenant de ces deux voies et utilise la rétroaction sur la position du corps pour affiner les mouvements du corps. La coordination œil-main est un exemple d'une telle fonction. Si le cervelet est endommagé, il n'y aura pas de paralysie, mais les mouvements fins du corps (comme la coordination œil-main), l'équilibre, la posture et la capacité d'apprendre de nouvelles habiletés motrices seront affectés négativement. Le cervelet est la structure violette de la figure 14. Une section du cervelet est montrée à la figure 15.

Moelle épinière

Les moelle épinière est un mince faisceau tubulaire de tissu nerveux qui s'étend de la moelle allongée jusqu'au bas du dos, où il se termine par un groupe d'extensions fibreuses. Il est protégé par les vertèbres vertébrales. La fonction principale de la moelle épinière est d'être une autoroute de l'information qui relie les messages sensoriels du corps au cerveau. Le cortex externe de la moelle contient de la substance blanche (neurones sensoriels et moteurs myélinisés). La région centrale, la matière grise, est constituée de neurones amyélinisés. Une coupe transversale de la moelle épinière est illustrée à la figure 16.

Figure 16 : Une coupe transversale de la moelle épinière. La zone centrale en forme de papillon est la matière grise et la zone qui l'entoure est le cortex externe (constitué de matière blanche). Les instructions vont aux muscles du corps et à d'autres zones à travers les motoneurones qui quittent la moelle épinière dans les nerfs rachidiens. Les informations sensorielles du corps pénètrent dans la moelle épinière via les neurones sensoriels.

Système nerveux périphérique

Le système nerveux périphérique (SNP) est constitué du tissu nerveux situé à l'extérieur du système nerveux central, illustré à la figure 17. Le tissu nerveux du système nerveux périphérique dessert les membres et les organes. Le système nerveux central interagit avec le système nerveux périphérique par l'intermédiaire de douze paires de nerfs crâniens qui relient le cerveau aux zones de la tête et du cou et 31 paires de nerfs rachidiens qui relient la moelle épinière (et le SNC) au reste du corps, tels que que les organes internes, les bras et les jambes. UNE nerf est un faisceau fermé d'axones en forme de câble. Contrairement au système nerveux central, le système nerveux périphérique n'est pas protégé par les os, ce qui le rend plus vulnérable aux toxines et aux blessures.

Figure 17 : Le système nerveux périphérique (SNP). Le système nerveux périphérique s'étend du SNC et atteint toutes les parties du corps, des nerfs crâniens de la tête aux nerfs plantaires de la pointe des orteils.

Les nerfs rachidiens proviennent de la moelle épinière. Ils contrôlent les fonctions du reste du corps. Chaque nerf spinal a une racine dorsale et une racine ventrale, qui sont illustrés à la figure 18. Le racine dorsale est l'« autoroute nerveuse » qui transporte les informations sensorielles des récepteurs sensoriels du corps vers le SNC. Les Racine ventrale contient des axones de motoneurones qui transportent des informations du SNC vers les muscles et les glandes du corps.

Figure 18 : Une coupe transversale de la moelle épinière. La zone centrale en forme de papillon (1, 2, 3) est la matière grise, le cortex externe est la matière blanche. Les instructions destinées aux muscles du corps et à d'autres zones passent par les motoneurones qui quittent la moelle épinière dans les racines ventrales (11). Les informations sensorielles du corps pénètrent dans la moelle épinière par les neurones sensoriels des racines dorsales (12). Les racines dorsales et ventrales se trouvent des deux côtés de la moelle épinière, un seul côté est représenté sur ce diagramme.

Ces deux « autoroutes » nerveuses font en réalité partie de deux subdivisions du SNP. Les division sensorielle, également connue sous le nom de division afférente, transporte les informations sensorielles des récepteurs sensoriels du corps vers le SNC. La division sensorielle maintient le SNC constamment mis à jour sur les événements qui se produisent à l'intérieur et à l'extérieur du corps. Les division motrice, ou division efférente, transporte les impulsions nerveuses du SNC vers les muscles, les glandes et les organes du corps. Les impulsions nerveuses de la division motrice provoquent la contraction des muscles et la sécrétion de signaux chimiques par les glandes.

Systèmes nerveux somatique et autonome

La division motrice du système nerveux périphérique est divisée en système nerveux somatique et système nerveux autonome :

Les système nerveux somatique est la partie du SNP qui est associée au contrôle conscient (volontaire) du corps à travers le mouvement des muscles squelettiques et la perception de stimuli externes à travers les sens tels que le toucher, l'ouïe et la vue. Le système comprend tous les neurones connectés aux muscles, à la peau et aux organes des sens. Le système nerveux somatique est composé de nerfs sensoriels qui reçoivent des informations sensorielles de l'environnement extérieur et de nerfs moteurs responsables de la contraction musculaire.

Avec les interneurones, les neurones sensoriels et moteurs se trouvent dans un arc réflexe. UNE réflexe est une action automatique (involontaire) provoquée par un stimulus défini et réalisée à travers un arc réflexe. Par exemple, une personne marchant sur un objet pointu déclencherait l'action réflexe en créant un stimulus (douleur) au sein de récepteurs de douleur spécialisés situés dans le tissu cutané du pied. Le stimulus résultant serait transmis le long des neurones sensoriels à la moelle épinière. Ce stimulus est généralement traité par un interneurone pour créer une réponse immédiate à la douleur en initiant une réponse motrice dans les muscles de la jambe qui éloignent le pied de l'objet. Cette action réflexive se produirait lorsque la sensation de douleur arrive dans le cerveau. Un arc réflexe est illustré à la figure 19.

Figure 19 : Les composants d'un réflexe. Un récepteur sensoriel qui détecte un stimulus et envoie des signaux nerveux à la moelle épinière. Ces signaux activent les motoneurones qui ramènent à l'effecteur (le muscle).

Les système nerveux autonome (SNA) est la partie du système nerveux périphérique qui maintient l'homéostasie dans le corps. Votre corps effectue la plupart de ces activités d'entretien sans votre contrôle conscient, c'est pourquoi le système nerveux autonome est également appelé système nerveux involontaire. Le SNA a des effets de grande envergure, tels que le contrôle de la fréquence cardiaque, de la digestion, de la fréquence respiratoire, de la salivation et de la transpiration. Certaines fonctions du système nerveux autonome fonctionnent en accord avec l'esprit conscient, comme la respiration.

Le SNA est également composé des neurones sensoriels et moteurs qui envoient des messages vers et depuis les organes internes. Ces neurones forment des arcs réflexes qui traversent la moelle allongée. Cela explique pourquoi même le cerveau d'une personne peut subir un traumatisme, mais ses fonctions cardiovasculaires, digestives et respiratoires continueront même si des fonctions de niveau supérieur telles que la conscience et la conscience sont perdues. Un tel niveau de fonctionnement cérébral est appelé état végétatif.

Figure 20 : Attention ! Une situation dans laquelle votre système nerveux sympathique (et, espérons-le, votre système nerveux somatique) fonctionnerait à pleine vitesse.

L'ANS a deux subdivisions : la division sympathique et la division parasympathique. Les division sympathique stimule généralement les systèmes du corps lors de situations d'urgence. Il prépare le corps au « combat ou à la fuite », ce qui serait probablement requis par la situation illustrée à la figure 20, tandis que le division parasympathique contrôle les fonctions non urgentes telles que la digestion. La relation entre les divisions du système nerveux est illustrée à la figure 21.

Figure 21 : Niveaux d'organisation du système nerveux.

Organes des sens et perception sensorielle

Vos sens sont le moyen pour votre corps de donner un sens aux informations que votre système nerveux reçoit de l'intérieur de votre corps et du monde extérieur. Vos sens vous permettent de vous adapter aux changements de votre environnement et de survivre. La division sensorielle du système nerveux périphérique est organisée en organes sensoriels, qui sont des groupes de tissus qui travaillent ensemble pour répondre à un type spécifique de stimulus physique, tel que le stimulus de la figure 22. Les organes des sens correspondent à une région définie (ou groupe de régions) dans le cerveau où les signaux nerveux sont reçus et interprété. Vos organes sensoriels comprennent vos yeux, vos oreilles, votre nez, votre bouche et votre peau. Ils possèdent tous des récepteurs sensoriels spécifiques à certains stimuli. Par exemple, le nez possède des récepteurs sensoriels pour les odeurs (odeurs). Les neurones sensoriels envoient des impulsions nerveuses des récepteurs sensoriels au système nerveux central. Le cerveau interprète ensuite les impulsions nerveuses pour former une réponse.

Figure 22 : Pouvez-vous sentir ces oranges et kumquats frais et juteux ? Vos sens de l'odorat, du goût et de la vue sont également importants pour développer l'appétit. Pensez à quel point ces fruits seraient appétissants s'ils étaient bleus, croquants et sentaient le pain grillé.

Un récepteur sensoriel est une cellule ou un groupe de cellules qui détectent des stimuli. Les récepteurs sensoriels peuvent être classés en fonction du type de stimuli auxquels ils répondent.

Chémorécepteurs répondre à des stimuli chimiques.
Mécanorécepteurs répondre à une contrainte mécanique ou à une contrainte (mouvement).
Thermorécepteurs réagir aux changements de température.
Photorécepteurs répondre aux variations de lumière.
Barorécepteurs répondre à la pression.

Des zones spécifiques du cerveau interprètent les informations de chaque organe sensoriel. Par exemple, les régions du lobe occipital interprètent les impulsions nerveuses qui proviennent des récepteurs sensoriels des yeux, et les régions du lobe temporal interprètent les informations sensorielles des oreilles via les nerfs qui pénètrent dans le cerveau dans ces zones, comme le montre la figure 23. Il est généralement admis qu'il existe au moins sept sens différents chez l'homme. Ce sont la vue, le son, le goût, l'odorat, le toucher, l'équilibre et la conscience corporelle (le sens de savoir où se trouvent les régions de votre corps à un moment donné). Au moins deux autres sens que les humains n'ont pas sont observés dans d'autres organismes. Les exemples incluent l'électroréception, la capacité de détecter les champs électriques, et la magnétoréception, la capacité de détecter les champs magnétiques.

Figure 23 : L'entrée des nerfs sensoriels dans le cerveau. Parmi d'autres nerfs, les nerfs sensoriels de l'odorat, de la vue, de l'ouïe et du goût (structures jaunes) peuvent être vus entrer dans le crâne. Vous pouvez également voir comment le cerveau, le thalamus, le cervelet et le tronc cérébral sont nichés dans le crâne.

Vue ou la vision décrit la capacité du cerveau et de l'œil à détecter certaines longueurs d'onde de rayonnement électromagnétique (lumière) et à interpréter l'image comme « vue ». Différents récepteurs sont responsables de la perception de la couleur (fréquence des photons de la lumière) et de la perception de la luminosité (nombre de photons de la lumière). Les photorécepteurs se trouvent dans la rétine, illustrés à la figure 24.

Figure 24 : La structure de l'œil. La macula est une tache près du centre de la rétine qui a un diamètre d'environ 1,5 mm. Près de son centre se trouve la fovéa, une petite fosse qui contient la plus grande concentration de cellules coniques dans l'œil et est responsable de la vision centrale. La macula est le point de vision le plus net.

La structure de l'œil se doit entièrement à la tâche de focaliser la lumière sur la rétine, la couche interne sensible à la lumière de l'œil. Tout d'abord, la lumière traverse une couche protectrice transparente appelée cornée, illustré à la figure 24. La lumière traverse ensuite la pupille, qui est l'ouverture de l'iris, et pénètre à l'intérieur de l'œil. Après avoir traversé la pupille, la lumière traverse ensuite le cristallin, une structure transparente et biconvexe qui, avec la cornée, aide à focaliser la lumière sur la rétine. Les muscles attachés au cristallin modifient la forme du cristallin pour courber les rayons lumineux afin qu'ils se concentrent sur la rétine, comme le montre la figure 25. La lumière frappant la rétine provoque des changements chimiques dans les cellules photosensibles de la rétine, dont les produits déclenchent impulsions nerveuses qui voyagent vers le cerveau le long du nerf optique.

Figure 25 : Lumière focalisée dans la rétine. Ce diagramme montre comment la lumière d'une source éloignée est courbée par le cristallin étiré pour frapper la rétine, et comment la lumière d'une source plus proche est courbée encore plus fortement par le cristallin détendu pour frapper la rétine.

La rétine possède deux formes de cellules photosensibles importantes pour la vision : les bâtonnets et les cônes. Cellules en bâtonnets sont très sensibles à la lumière, ce qui leur permet de réagir dans des conditions de faible luminosité et d'obscurité, mais ils ne peuvent pas détecter la couleur. Ce sont les cellules qui permettent aux humains et aux autres animaux de voir au clair de lune ou dans une pièce faiblement éclairée. C'est pourquoi plus les conditions deviennent sombres, moins les objets de couleur semblent avoir. Cellules coniques répondre à différentes longueurs d'onde de lumière vive pour initier une impulsion nerveuse. Ils sont également responsables de la netteté des images. Les cônes ne réagissent pas bien dans des conditions de faible luminosité, c'est la raison pour laquelle vous voyez les choses dans la pénombre comme des nuances de gris floues.

Les humains ont trois types différents de cellules coniques qui répondent à différentes longueurs d'onde de la lumière. Ces cellules coniques contiennent un pigment qui absorbe l'énergie de différentes longueurs d'onde de la lumière pour initier une impulsion nerveuse. L'activation des pigments visuels par certaines longueurs d'onde de la lumière ouvre des canaux ioniques sur la membrane de la cellule cône ou bâtonnet. Cela conduit à un potentiel d'action qui est transporté par les millions d'axones des neurones qui composent le nerf optique vers les centres visuels du cerveau. Le cerveau intègre les impulsions nerveuses des cellules coniques et perçoit le monde dans toutes les couleurs du spectre visuel. Une personne daltonienne a des cônes endommagés ou manquants et est incapable de percevoir certaines couleurs.

Audience est le sens de la perception sonore qui résulte du mouvement de minuscules fibres capillaires dans l'oreille interne. Ces poils détectent le mouvement d'une membrane qui vibre en réponse aux changements de pression de l'air. Le son peut également être détecté sous forme de vibrations qui sont conduites à travers le corps. Les fréquences des ondes sonores trop basses ou trop élevées pour être entendues par l'oreille peuvent être détectées de cette façon. Le son audible est perçu par l'oreille.

Les plis de cartilage entourant le conduit auditif externe sont appelés les penne. Les ondes sonores sont recueillies par le pavillon et canalisées vers le bas canal auditif, une ouverture en forme de tube de l'oreille qui se termine à la membrane tympanique, ou tympan.

Les ondes sonores qui traversent le conduit auditif frappent le tympan et le font vibrer. Cette information d'onde voyage à travers la cavité de l'oreille moyenne remplie d'air à travers un groupe de trois os minuscules et délicats : le marteau, les enclume, et le étrier, illustré à la figure 26. Ce groupe d'os transfère les vibrations du tympan à une autre membrane appelée fenêtre ovale. La fenêtre ovale sépare l'oreille moyenne de l'oreille interne. L'oreille interne contient la cochlée.

Figure 26 : La détection du son par votre oreille.

Les limaçon est un tube enroulé rempli d'un liquide aqueux, qui se déplace en réponse aux vibrations provenant de l'oreille moyenne à travers la fenêtre ovale. Au fur et à mesure que le fluide se déplace, des milliers de mécanorécepteurs appelés Cellules ciliées plier, libérant un neurotransmetteur. Le neurotransmetteur provoque un potentiel d'action dans les neurones du nerf auditif. Le potentiel d'action se déplace le long du nerf auditif vers les structures du tronc cérébral, puis vers le thalamus, puis vers les centres auditifs du cerveau dans le lobe temporal du cortex cérébral.

Un mouvement très fort du liquide dans la cochlée, causé par un bruit très fort, peut tuer les cellules ciliées. C'est une cause fréquente de perte auditive partielle et c'est la raison pour laquelle les utilisateurs d'armes à feu ou de machinerie lourde doivent porter des cache-oreilles ou des bouchons d'oreille. La destruction des cellules ciliées entraîne généralement une perte auditive permanente car une fois détruits, les poils ne repoussent généralement pas.

L'équilibre et les oreilles

C'est peut-être difficile à croire, mais vos oreilles sont aussi en charge de votre sens de l'équilibre ! Les canaux semi-circulaires sont trois tubes interconnectés remplis de liquide trouvés à l'intérieur de chaque oreille. Ils sont visibles sur la figure 26, directement au-dessus de la cochlée. Les canaux sont positionnés à des angles compris entre 95 et 115 degrés les uns par rapport aux autres. Les angles entre les canaux ne sont pas perpendiculaires, de sorte que les mouvements de la tête provoquent un mouvement de fluide dans deux canaux en même temps.

Chaque canal est rempli d'un liquide appelé endolymphe et des capteurs de mouvement avec de petits poils, appelés cils, tapissent chaque canal. Les mouvements de la tête et du corps provoquent le déplacement de l'endolymphe dans les canaux. Les cellules ciliées détectent la force et la direction du mouvement du fluide et envoient des signaux électriques au cervelet qui interprète les informations et répond pour aider à maintenir le sens de l'équilibre du corps. L'interaction des canaux semi-circulaires et du cervelet permet à l'interprète de la figure 27 de faire son acte.

Figure 27 : Bon équilibre requis ! Le sens de l'équilibre de cet interprète dépend de la communication entre ses canaux semi-circulaires et son cervelet.

Lorsque le sens de l'équilibre est interrompu, cela provoque des étourdissements et des nausées. L'équilibre peut être perturbé par une infection de l'oreille interne, un mauvais rhume ou une infection des sinus, ou un certain nombre d'autres conditions médicales. Il peut aussi être temporairement perturbé par des mouvements rapides et répétitifs, par exemple rouler sur un manège ou tourner en rond.

Goûter et sentir

Goût est l'un des deux principaux sens chimiques, l'autre étant l'odorat. Il existe au moins quatre types de récepteurs du goût sur la langue. Les stimuli gustatifs de chaque type de récepteur envoient des informations à une région différente du cerveau. Les quatre récepteurs bien connus détectent le sucré, le salé, l'acide et l'amer. L'existence d'un cinquième récepteur, pour une sensation appelée umami, a été confirmée en 2000. Le récepteur umami détecte l'acide aminé glutamate, qui provoque une saveur savoureuse et « viande » dans les aliments.

Les chimiorécepteurs de la bouche sont les cellules gustatives qui se trouvent dans des faisceaux appelés papilles gustatives. La plupart des papilles gustatives sont incrustées dans les minuscules papilles ou « bosses » qui recouvrent la langue, illustrées à la figure 28. Chaque récepteur a une manière différente de détecter certains composés et de déclencher un potentiel d'action qui alerte le cerveau. Les composés se lient aux récepteurs des cellules gustatives et stimulent les neurones des papilles gustatives. Le potentiel d'action se déplace le long des nerfs faciaux jusqu'au thalamus, puis au centre du goût du cortex cérébral pour interprétation par le cerveau. La langue peut également ressentir des sensations qui ne sont généralement pas appelées goûts. Ceux-ci incluent : la température (chaude ou froide), la fraîcheur (comme dans « menthe » ou « frais »), le piquant ou le piquant (poivré) et le gras (gras).

Figure 28 : L'emplacement des papilles gustatives. La plupart des papilles gustatives dans la bouche sont incrustées dans les papilles, les petites bosses qui recouvrent la langue. La rainure profonde (fissure) qui descend au centre de la langue sur cette photo est une condition courante et parfaitement normale.

Sentir est l'autre sens "chimique". Les chémorécepteurs de l'odorat sont appelés récepteurs olfactifs. Environ 40 millions de neurones récepteurs olfactifs tapissent les voies nasales. Différentes molécules odorantes se lient et excitent des récepteurs olfactifs spécifiques. La combinaison de signaux excitateurs provenant de différents récepteurs constitue ce que nous identifions comme «l'odeur». Les signaux des récepteurs olfactifs voyagent le long des nerfs jusqu'au bulbe olfactif dans le cerveau où ils se déplacent ensuite vers le centre olfactif dans le lobe frontal du cortex cérébral. Les neurones récepteurs olfactifs du nez diffèrent de la plupart des autres neurones en ce qu'ils meurent et se régénèrent régulièrement. Le sens aigu de l'odorat d'un chien est dû à la grande surface de ses voies nasales qui sont couvertes par des récepteurs olfactifs et au grand nombre de nerfs qui amènent l'influx nerveux des récepteurs à son cerveau. Par exemple, la zone dans laquelle les récepteurs olfactifs sont situés à l'intérieur du nez humain (appelée épithélium olfactif), qui est illustrée à la figure 29, mesure environ 12 (cm^2). L'épithélium olfactif du nez de certains chiens peut mesurer environ 150 (cm^2) !

Figure 29 : La localisation des nerfs olfactifs. Les récepteurs olfactifs et leurs nerfs associés (jaune) tapissent le haut des voies nasales. Les messages nerveux des récepteurs sont envoyés au cerveau pour être interprétés comme certaines odeurs.

Avez-vous déjà remarqué que vous ne pouvez rien goûter lorsque votre nez est bouché ? C'est parce que vos sens de l'odorat et du goût sont étroitement liés. Cela est dû au fait que votre cavité nasale, située derrière les narines, se connecte à votre bouche au fond de votre gorge, comme le montre la figure 29. Vos récepteurs olfactifs et gustatifs contribuent tous deux à la saveur des aliments. Votre langue ne peut distinguer que quelques types de goûts différents, tandis que votre nez peut distinguer des centaines d'odeurs, même si ce n'est qu'en infimes quantités.

Toucher, pression et douleur

Toucher est le sens de la perception de la pression, qui est généralement ressentie dans la peau. Il existe une variété de récepteurs de pression qui répondent aux variations de pression et de tension. Les mécanorécepteurs sont les plus nombreux sur la langue, les lèvres, le visage, les paumes (y compris le bout des doigts) et la plante des pieds.

Il existe plusieurs types de récepteurs de la douleur, appelés nocicepteurs, qui répondent à des stimuli potentiellement dommageables. Ils se trouvent principalement dans les parties externes du corps telles que la peau, la cornée et les muqueuses, mais se trouvent également dans les muscles, les articulations et certains organes internes. Les nocicepteurs sont classés selon les stimuli auxquels ils répondent : thermiques, mécaniques ou chimiques. Mais certains récepteurs répondent à de nombreux stimuli nocifs différents de nature chimique, thermique ou mécanique. Les récepteurs thermiques sont activés par la chaleur ou le froid potentiellement nocifs, des températures supérieures à 45°C et inférieures à 5°C. Les récepteurs mécaniques répondent à une pression excessive, à une compression ou à une flexion, le type de stimuli douloureux qu'un cactus comme celui de la figure 30 provoquerait. Ensemble, ces nocicepteurs permettent à l'organisme de ressentir de la douleur en réponse à une pression dommageable, une chaleur excessive, un froid excessif et une gamme de produits chimiques, dont la majorité endommagent les tissus entourant le nocicepteur.

Figure 30 : Les récepteurs mécaniques de la douleur dans votre peau vous avertiraient si vous vous approchiez trop de ce cactus épineux.

Médicaments et système nerveux

UNE médicament est toute substance chimique ou biologique qui affecte la structure ou les fonctions du corps. Les médicaments sous forme de médicaments sont utilisés pour traiter de nombreuses maladies et troubles. UNE Médicament (ou médicament), est un médicament qui est pris pour guérir ou réduire les symptômes d'une maladie. Cependant, les drogues, qu'elles soient des médicaments, des drogues légales ou illégales, peuvent faire l'objet d'abus pour les effets qu'elles ont sur le système nerveux central (SNC). En fait, de nombreuses utilisations médicales des médicaments dépendent de l'effet puissant qu'ils ont sur la fonction cérébrale. Par exemple, les médicaments antidépresseurs sont utilisés pour traiter la dépression et les troubles anxieux, et les médicaments antipsychotiques sont utilisés pour traiter la schizophrénie et le trouble bipolaire.

UNE drogue psychoactive est une substance qui affecte le système nerveux central en altérant la fonction cognitive. Le changement de la fonction cognitive entraîne des changements dans la façon dont une personne se sent, pense, perçoit et agit. Presque tout le monde a consommé une drogue psychoactive à un moment de sa vie, et de nombreuses personnes en prennent quotidiennement. Par exemple, le café ou le thé que vous avez peut-être bu pour vous réveiller ce matin, ou le cola, la boisson énergisante ou le chocolat que vous avez pris comme collation contiennent de la caféine, une drogue psychoactive. La caféine est un stimulant du SNC qui vous rend moins somnolent et plus alerte. Les grains de café, la source la plus courante de caféine, sont illustrés à la figure 31.

Figure 31 : Grains de café torréfiés. Les grains de café sont une source courante de caféine stimulante. Les autres sources végétales comprennent les feuilles de thé, de cacao, de yerba mate et de guarana. Ces plantes utilisent la caféine comme moyen de protection contre la consommation. La caféine contenue dans les feuilles de ces plantes peut paralyser et tuer les insectes qui s'en nourrissent.

Drogues et cerveau : comment fonctionnent les drogues psychoactives

La façon dont nous percevons les stimuli, ressentons, pensons et faisons est le résultat des neurones qui s'envoient des potentiels d'action et des neurotransmetteurs les uns aux autres et aux autres cellules du corps. Les psychotropes affectent la façon dont les neurones communiquent entre eux. Ces molécules médicamenteuses peuvent altérer la neurotransmission en bloquant les protéines réceptrices, en imitant les neurotransmetteurs ou en modifiant la quantité de neurotransmetteurs dans la synapse, illustrée à la figure 32, en bloquant la recapture. De cette façon, une drogue psychoactive peut changer la façon dont nous nous sentons, pensons et interagissons avec le monde. Parfois, de tels effets sont bénéfiques, comme la prise d'un analgésique prescrit (hydrocodone, par exemple), pour soulager la douleur d'un os fracturé. Parfois, les effets sont nocifs, ce qui peut arriver si la personne continue à prendre le puissant analgésique longtemps après la guérison de sa fracture. Quelques exemples de médicaments psychoactifs sont répertoriés dans le tableau 3.

Figure 32 : La libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique. Selon son mode d'action, une substance psychoactive peut bloquer les récepteurs du neurone post-synaptique, ou bloquer la recapture ou affecter la synthèse des neurotransmetteurs dans le neurone pré-synaptique.

Tableau 3 : Quelques médicaments psychoactifs et leurs usages

Abus de drogue

Les drogues psychoactives provoquent des changements d'humeur et de sentiments qu'un utilisateur peut trouver souhaitables, c'est pourquoi de nombreuses substances psychoactives font l'objet d'abus. Abus de drogue est l'utilisation répétée d'un médicament sans l'avis ou les conseils d'un professionnel de la santé, et l'utilisation pour des raisons autres que celles pour lesquelles le médicament était initialement destiné.Avec l'utilisation continue d'un médicament, une personne peut découvrir qu'elle ne peut pas fonctionner normalement sans le médicament, un état appelé dépendance physique. Cependant, sachez que la dépendance physique n'est pas mauvaise en soi, par exemple, une personne diabétique est physiquement dépendante des injections d'insuline. Leur corps ne peut pas fonctionner correctement sans elle. Le besoin émotionnel ou mental d'un médicament pour pouvoir fonctionner normalement s'appelle dépendance psychologique. Lorsqu'une personne continue de prendre un médicament psychoactif, elle doit éventuellement prendre des doses plus importantes du médicament pour obtenir l'effet souhaité. Ce processus est connu sous le nom de construction d'un tolérance à la drogue. La tolérance aux médicaments peut impliquer à la fois des facteurs psychologiques et physiques.

Une personne qui abuse d'une drogue peut éventuellement perdre le contrôle de son comportement de consommation de drogue, en partie à cause des changements que la drogue a provoqués dans son cerveau, et en partie à cause de comportements d'abus de drogue appris (comme voler et mentir pour obtenir de l'argent ou médicaments). Dans l'état de dépendance, la vie et les activités d'un toxicomane tournent autour de la consommation de drogue pour nourrir son habitude, même si cela entraîne des conséquences graves telles que l'arrestation, l'abandon de l'école ou l'isolement des amis et de la famille. Chez une personne toxicomane, la tendance à l'augmentation de la dose due à la tolérance peut entraîner une Overdose de drogue, également connu sous le nom d'OD. Une surdose de drogue est généralement considérée comme nocive et peut entraîner la mort. La toxicomanie et la toxicomanie sont causées par des changements dans la façon dont les neurones du SNC envoient et reçoivent les neurotransmetteurs. C'est pour cette raison que la dépendance et l'addiction sont traitées comme des troubles cérébraux par les professionnels de la santé.

Plusieurs classes de drogues psychoactives font l'objet d'abus fréquents. Stimulants comme la cocaïne, la nicotine et les amphétamines augmentent l'activité du système nerveux sympathique, du système nerveux central ou des deux. Les stimulants augmentent généralement la fréquence cardiaque, la pression artérielle et augmentent le sentiment de vigilance. Certains stimulants, comme la caféine, sont utilisés en médecine pour augmenter ou maintenir la vigilance et pour contrer la fatigue. Des doses élevées de stimulants peuvent être mortelles. Une source courante de nicotine est le tabac à cigarettes, illustré à la figure 33.

Figure 33 : Les cigarettes sont une source courante de nicotine. La nicotine est un composé qui se trouve dans les feuilles de la plante de tabac. C'est une neurotoxine puissante pour les insectes, et était autrefois utilisée comme insecticide. En plus de la nature addictive de la nicotine, la consommation de tabac à long terme comporte des risques importants de développer divers cancers ainsi que des accidents vasculaires cérébraux et des maladies cardiovasculaires et respiratoires graves.

Hypnotiques, aussi connu sous le nom dépresseurs, comme l'alcool, la codéine, les barbituriques et les benzodiazépines diminuent généralement l'activité du système nerveux central. Les dépresseurs ralentissent la fonction cérébrale et donnent une sensation de somnolence ou de calme. Cependant, la prise d'une trop grande quantité d'un médicament dépresseur peut ralentir dangereusement la respiration et le rythme cardiaque, et peut entraîner la mort. De nombreux dépresseurs agissant sur le SNC le font en augmentant l'activité du neurotransmetteur inhibiteur acide gamma-aminobutyrique (GABA), bien qu'il existe de nombreux récepteurs qui sont affectés par différents dépresseurs. Le GABA calme l'activité du SNC et favorise le sommeil. Les médicaments qui stimulent l'activité de cet acide aminé ralentissent la fonction cérébrale et provoquent une sensation de somnolence ou de calme, c'est pourquoi les dépresseurs sont généralement prescrits pour soulager les symptômes d'anxiété ou d'insomnie.

Hallucinogènes, également connues sous le nom de drogues psychédéliques, telles que le diéthylamide de l'acide lysergique (LSD), la phencyclidine (PCP) et la kétamine, sont des drogues psychoactives qui n'augmentent ou ne diminuent pas un certain sentiment ou une émotion, mais plutôt elles induisent des expériences, telles que des distorsions sensorielles et « expériences hors du corps », qui sont très différentes de celles de la conscience ordinaire. Ces expériences sont souvent appelées états de transe. L'utilisation de drogues psychédéliques a été liée à un potentiel de lésions cérébrales.

Les drogues psychoactives peuvent affecter le SNC de plusieurs manières. Chaque médicament a une action spécifique sur un ou plusieurs neurotransmetteurs ou récepteurs. Les médicaments qui augmentent l'activité de certains systèmes de neurotransmetteurs sont appelés agonistes. Ils agissent en augmentant la synthèse d'un ou plusieurs neurotransmetteurs ou en réduisant sa recapture à partir des synapses. Les médicaments qui réduisent l'activité des neurotransmetteurs sont appelés antagonistes, et agissent en interférant avec la synthèse ou en bloquant les récepteurs postsynaptiques afin que les neurotransmetteurs ne puissent pas s'y lier. La kétamine, un médicament utilisé comme anesthésique et analgésique, bloque l'action du neurotransmetteur glutamate. La diacétylmorphine (héroïne) renforce l'action des endorphines dans le cerveau. Différents médicaments affectent également différentes parties du cerveau. Par exemple, les médicaments qui affectent la respiration, tels que les antitussifs, affectent le tronc cérébral pour arrêter le réflexe de toux. Les analgésiques (analgésiques) bloquent les messages de douleur provenant du corps par la moelle épinière. Sur la figure 34, la région du tronc cérébral est bleue et la moelle épinière est jaune.

Figure 34 : Le système limbique (en rouge) comprend des structures dans le cerveau humain qui ont été liées à l'émotion, à la motivation et à l'association émotionnelle avec la mémoire. L'action des neurotransmetteurs dans le système limbique est altérée par les drogues addictives.

Comment la dépendance se produit

Les théorie neurobiologique de l'addiction propose que certaines voies chimiques soient considérablement modifiées dans le cerveau d'une personne dépendante. Presque toutes les drogues dont on abuse affectent un certain ensemble de structures cérébrales du système limbique appelé « système de récompense cérébrale », illustré à la figure 27. Le neurotransmetteur dopamine est généralement associé au système de récompense cérébrale. Le système procurant des sensations de plaisir (la « récompense »), qui motive une personne à effectuer certaines activités encore et encore. La dopamine est libérée au niveau des synapses par les neurones lorsqu'une personne a une expérience agréable, comme manger un de ses plats préférés ou manger lorsqu'elle a très faim. De tels mécanismes ont évolué pour assurer la survie des organismes.

Certaines drogues, telles que la cocaïne, la nicotine, les amphétamines et l'alcool, augmentent directement ou indirectement la quantité de dopamine dans les structures limbiques. Les sensations agréables que ces médicaments produisent incitent le corps à penser que le médicament est bon, important pour la survie et doit être pris à plusieurs reprises. Les médicaments qui affectent directement le système de récompense du cerveau créent une forte dépendance. La nicotine stimulante, que l'on trouve dans le tabac, crée une forte dépendance.

La cocaïne est un exemple de drogue psychoactive qui est à la fois utilisée comme médicament et abusée comme drogue. La cocaïne est très addictive. C'est un bloqueur du transporteur de dopamine - il bloque la recapture de la dopamine par le neurone présynaptique. Cette action augmente la quantité de dopamine laissée dans la fente synaptique, de sorte que la dopamine a un effet plus fort sur le neurone postsynaptique. La consommation continue de cocaïne entraîne une réduction du nombre de récepteurs de la dopamine sur le neurone postsynaptique. Finalement, le neurone post-synaptique devient sous-stimulé car il y a moins de récepteurs de dopamine sur lui pour répondre à la dopamine. À ce stade, plus de cocaïne doit être prise pour stimuler le neurone postsynaptique dans un potentiel d'action. Si une personne devient dépendante à la drogue, elle a besoin de cocaïne pour que son corps agisse normalement.

Si une personne arrêtait de prendre le médicament à ce stade, son corps ne serait pas en mesure d'agir normalement et elle ressentirait une série de symptômes inconfortables et douloureux appelés Retrait. Les symptômes de sevrage comprennent les vomissements, la diarrhée et la dépression.

De nombreuses substances psychoactives sont utilisées ou maltraitées pour leurs effets sur l'humeur et la perception, y compris celles dont les utilisations sont acceptées en médecine et en psychiatrie. Les classes de drogues dont on abuse fréquemment comprennent certaines des drogues énumérées dans le tableau 4. Les drogues qui sont réputées n'avoir aucun usage médical et un potentiel élevé d'abus sont généralement illégales.

Toutes les drogues ne créent pas une dépendance physique, mais toute activité qui stimule le système de récompense du cerveau peut entraîner une dépendance psychologique. Les drogues les plus susceptibles de provoquer une dépendance sont les drogues qui stimulent directement le système dopaminergique, comme la cocaïne, la nicotine et les amphétamines. Les drogues qui ne stimulent qu'indirectement le système dopaminergique, comme les psychédéliques, ne sont pas aussi susceptibles de créer une dépendance.


Potentiel d'action de dépolarisation

Le potentiel d'action est généré à un endroit de la membrane cellulaire. Il se propage le long de la membrane, chaque partie suivante de la membrane étant séquentiellement dépolarisée. Cela signifie que le potentiel d'action ne bouge pas mais provoque plutôt un nouveau potentiel d'action du segment adjacent de la membrane neuronale La dépolarisation est un processus qui provoque un changement rapide du potentiel membranaire de l'état négatif à l'état positif. Lorsqu'un certain stimulus est appliqué à une cellule, il provoque un changement de tension initial dans la cellule. Lorsque le potentiel de seuil est atteint, il provoque e

. Une fois la dépolarisation terminée, la cellule doit maintenant réinitialiser sa tension de membrane au potentiel de repos. Pour ce faire, les canaux Na+ se ferment et ne peuvent pas être ouverts Comme nous l'avons vu, la dépolarisation et la repolarisation d'un potentiel d'action dépendent de deux types de canaux (le canal Na+ voltage-dépendant et le canal K+ voltage-dépendant) . Le canal Na + voltage-dépendant a en fait deux portes. L'une est la porte d'activation, qui s'ouvre lorsque le potentiel membranaire franchit -55 mV

Potentiels d'action - Fondements des Neurosciences

La dépolarisation est le processus par lequel le potentiel membranaire au repos est diminué, facilitant le déclenchement d'un potentiel d'action. Cependant, la repolarisation est le processus ultérieur par lequel le potentiel membranaire au repos est restauré. Le potentiel d'action comprend une dépolarisation (activation) suivie d'une repolarisation (récupération). Le potentiel d'action se produit dans toutes les cellules cardiaques mais son apparence varie selon le type cellulaire. Au cours de la dépolarisation et de la repolarisation, les ions (Na+ [sodium], K+ [potassium] et Ca2+ [calcium]) circulent dans les deux sens à travers la membrane cellulaire. Des potentiels d'action sont générés lorsque la dépolarisation atteint un seuil spécifique d'ouverture de Na + et K + canaux

action potentiel Les impulsions neurales se produisent lorsqu'un stimulus dépolarise une membrane cellulaire, provoquant une action potentiel qui envoie un signal tout ou rien. Lors de la dépolarisation, l'intérieur de la membrane, normalement chargé négativement, devient positif et l'extérieur négatif. Ceci est provoqué par des ions sodium positifs passant rapidement dans l'axone Contrôle des potentiels d'action. Le potentiel membranaire atteint lors de la dépolarisation ne reflète pas l'intensité du stimulus. La conduction électrochimique des impulsions est soumise au principe du tout ou rien : la dépolarisation de la membrane est déclenchée ou non par un potentiel d'action. L'intensité du stimulus n'est évidente que dans la fréquence des potentiels d'action consécutifs qui suivent

Le potentiel d'action - Anatomie & Physiolog

  1. Cette phase initiale du potentiel d'action est appelée phase de dépolarisation. Maintenant que la phase de dépolarisation progresse, le statut des deux forces physiques qui ont été discutées change
  2. La dépolarisation du neurone est nécessaire pour qu'un potentiel d'action soit envoyé le long de la cellule nerveuse. Cela signifie qu'il y a un échange d'ions à travers la membrane cellulaire du neurone, qui est provoqué par un certain type de stimulation
  3. Le potentiel d'action descend dans l'axone lorsque les canaux ioniques voltage-dépendants sont ouverts par la dépolarisation qui s'étend. Dans les axones non myélinisés, cela se produit de manière continue car il y a des canaux voltage-dépendants à travers la membrane

Potentiel d'action, l'inversion brève (environ un millième de seconde) de la polarisation électrique de la membrane d'une cellule nerveuse (neurone) ou d'une cellule musculaire. Dans le neurone, un potentiel d'action produit l'influx nerveux, et dans la cellule musculaire, il produit la contraction nécessaire à tout mouvement. Un potentiel d'action est un changement réversible de ce potentiel membranaire résultant d'un effet d'entraînement - une activation de courants générés par la diffusion soudaine d'ions à travers la membrane abaisse le gradient électrochimique. En d'autres termes, certaines conditions peuvent perturber le déséquilibre ionique de la membrane en régime permanent et permettre aux ions de circuler en grand nombre dans la direction qu'ils souhaitent suivre. Dans un nerf typique, la durée du potentiel d'action est d'environ 1 ms. Dans les cellules musculaires squelettiques, la durée du potentiel d'action est d'environ 2 à 5 ms. En revanche, la durée des potentiels d'action cardiaque varie de 200 à 400 ms. Une autre différence entre les potentiels d'action cardiaque et nerveux et musculaire est le rôle des ions calcium dans le potentiel d'action de dépolarisation. Dépolarisation: La dépolarisation provoque un déclenchement d'un potentiel d'action. Hyperpolarisation : L'hyperpolarisation empêche le déclenchement d'un potentiel d'action. Conclusion. La dépolarisation et l'hyperpolarisation sont deux types de potentiels membranaires qui se produisent dans la membrane cellulaire des cellules nerveuses. La dépolarisation est une diminution de la. Potentiel d'action : a) POTENTIEL DE LA MEMBRANE AU REPOS (RMP) : RMP à -70 mV. Na+ à l'extérieur et K+ à l'intérieur de la cellule b) DÉPOLARISATION : Lorsque la dépolarisation atteint le SEUIL de -55mV, le potentiel d'action est déclenché (l'ouverture des portes Na+ régule la tension) et Na+ s'engouffre dans la cellule. Le potentiel membranaire atteint +30mV sur le potentiel d'action c) PROPAGATION : Propagation (c'est-à-dire propagation ou déplacement) de la.

Graphique 7.10. Le (a) potentiel membranaire au repos est le résultat de différentes concentrations d'ions Na+ et K+ à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Une impulsion nerveuse fait entrer Na+ dans la cellule, ce qui entraîne (b) une dépolarisation. Au potentiel d'action maximal, les canaux K+ s'ouvrent et la cellule devient (c) hyperpolarisée. Par conséquent, ces potentiels d'action du stimulateur cardiaque sont parfois appelés potentiels d'action à réponse lente. Les potentiels d'action nodaux SA sont divisés en trois phases. La phase 4 est la dépolarisation spontanée (potentiel du stimulateur cardiaque) qui déclenche le potentiel d'action une fois que le potentiel membranaire atteint un seuil compris entre -40 et -30 mV) La séquence du potentiel d'action est essentielle pour la communication neuronale. L'action la plus simple en réponse à la pensée nécessite de nombreux potentiels d'action pour sa communication et sa performance. Pour modéliser le potentiel d'action d'une cellule nerveuse humaine, un potentiel de repos nominal de -70 mV sera utilisé. Le processus comporte plusieurs étapes. Le potentiel d'action est un changement positif soudain du potentiel de membrane cellulaire du cardiomyocyte, appelé dépolarisation. La dépolarisation initie non seulement la contraction dans le cardiomyocyte affecté (décrit dans le couplage excitation-contraction cardiaque), mais initie également la dépolarisation des cardiomyocytes adjacents

Potentiel d'action - Wikipedi

  • La dépolarisation d'un potentiel postsynaptique est appelée potentiel postsynaptique excitateur (EPSP) car elle amène le potentiel membranaire à se déplacer vers le seuil. L'hyperpolarisation dans un potentiel postsynaptique est un potentiel postsynaptique inhibiteur (IPSP) car elle provoque l'éloignement du potentiel membranaire du seuil. Graphique 6.4
  • Les potentiels d'action sont en grande partie responsables du transfert de signaux dans tout le système nerveux. La dépolarisation et le potentiel d'action sont directement liés dans tout le corps à l'exception de certains aspects de la physiologie oculaire, dans lesquels l'hyperpolarisation provoque un potentiel d'action. La polarisation, dans un sens, fait référence au fait de prendre parti ou les extrémités opposées d'un spectre
  • Des potentiels d'action sont générés lorsque la dépolarisation atteint un seuil spécifique d'ouverture des canaux Na + et K + voltage-dépendants. La fréquence de décharge de potentiel d'action augmente avec la dépolarisation et dépend de manière critique de l'expression et des propriétés des canaux dépendants de la tension et des pompes à membrane près de la SIZ

Un stimulus d'une cellule sensorielle ou d'un autre neurone provoque la dépolarisation de la cellule cible vers le potentiel seuil. Si le seuil d'excitation est atteint, tous les canaux Na + s'ouvrent et la membrane se dépolarise. Au potentiel d'action maximal, les canaux K+ s'ouvrent et K+ commence à quitter la cellule. Dans le même temps, les canaux Na+ se ferment. La membrane devient hyperpolarisée au fur et à mesure que les ions K + continuent. Dans le sens familier, utilisé même par les experts, toute la phase ascendante du potentiel d'action est généralement dite « dépolarisante ». C'est la réponse qu'un testeur ou un donneur de devoirs recherche généralement. Dans le sens technique le plus correct, 'pol.. Étudiez la dépolarisation membranaire et les flashcards du potentiel d'action de la classe d'Isabelle Withrock à la Kansas State University en ligne, ou dans l'application iPhone ou Android de Brainscape. Apprenez plus rapidement avec la répétition espacée Résumé - Dépolarisation vs Repolarisation. Les impulsions électriques qui sont initiées dans les cellules nerveuses sont connues sous le nom de potentiel d'action. Le potentiel d'action survient en fonction du gradient de concentration d'ions (Na +, K + ou Cl -) à travers la membrane axonale. Trois événements déclencheurs principaux dans un potentiel d'action sont décrits comme : la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation

10.5E : Le potentiel d'action et la propagation - Médecine ..

  1. Le potentiel d'action est une explosion d'activité électrique créée par un courant dépolarisant. Cela signifie qu'un événement (un stimulus) amène le potentiel de repos à se déplacer vers 0 mV. Lorsque la dépolarisation atteint environ -55 mV, un neurone déclenche un potentiel d'action. C'est le seuil. Si le neurone n'atteint pas cette critique.
  2. Dépolarisation et potentiel d'action Lorsque des molécules de neurotransmetteur se lient à des récepteurs situés sur les dendrites d'un neurone, des canaux ioniques voltage-dépendants s'ouvrent. Au niveau des synapses excitatrices, les ions positifs inondent l'intérieur du neurone et dépolarisent la membrane, diminuant la différence de tension entre l'intérieur et l'extérieur du neurone
  3. Le flux entrant d'ions sodium augmente la concentration de cations chargés positivement dans la cellule et provoque une dépolarisation, où le potentiel de la cellule est supérieur au potentiel de repos de la cellule. Les canaux sodiques se ferment au pic du potentiel d'action, tandis que le potassium continue de quitter la cellule
  4. Phases de Potentiel d'Action :- DEPOLARISATION INITIALE REPOLARISATION INITIALE A PLATEAU OU DEPOLARISATION FINALE REPOLARISATION FINALE 6. 1) DEPOLARISATION INITIALE :-est très rapide et elle dure environ 2msec (0,002sec). -l'amplitude de dépolarisation est de +20mV. 2) REPOLARISATION INITIALE : immédiatement après la dépolarisation, il y a un rapide initial.

Question : La fin de la dépolarisation et le début de la repolarisation se produisent simultanément au sommet d'un potentiel d'action. Vrai faux. Cette question n'a pas encore reçu de réponse Demandez à un expert. Afficher le texte de l'image transcrit. Réponse d'expert. Question précédente Le calcium et le potentiel d'action sont réunis ici car les cations calcium contribuent à la mobilité des neurotransmetteurs.Toutes les cellules excitables ne suivent pas la même méthode pour atteindre le potentiel d'action, par exemple, dans les cellules cardiaques, le calcium peut également être utilisé comme déclencheur pour ouvrir les portes cellulaires, qui donnent lieu à une grande partie de l'activité chimique responsable des potentiels d'action. Potentiel d'action phases et étapes physiologiques simplifiées. Apprenez la dépolarisation et la repolarisation des cellules musculaires des myocytes ventriculaires auriculaires cardiaques qui conduisent à la contraction et aux cellules du stimulateur cardiaque, y compris le nœud SA, le nœud AV, le faisceau de His, les branches du faisceau droit et gauche et les fibres de Purkinje qui Système nerveux - Système nerveux - Potentiel d'action : Parce qu'il varie en amplitude, le potentiel local est dit gradué. Plus l'afflux de charge positive et, par conséquent, la dépolarisation de la membrane est important, plus le grade est élevé. En commençant au potentiel de repos d'un neurone (par exemple, -75 mV), un potentiel local peut être de n'importe quel grade jusqu'au potentiel de seuil (pour.

009 Dépolarisation : Phase 1 du potentiel d'action - YouTub

  1. Rôle du taux maximal de dépolarisation dans la prédiction de la durée du potentiel d'action au cours de la fibrillation ventriculaire Am J Physiol Heart Circ Physiol . 2007 Oct293(4):H2530-6. doi: 10.1152/ajpheart.00793.2007
  2. Seuil de potentiel d'action : le point de déclenchement où la dépolarisation provoque une dépolarisation rapide qui ne peut être interrompue une fois qu'elle a commencé. Le seuil AP est généralement compris entre -40 et -60 mV. Pic de phase montante (dépolarisation) : La dépolarisation d'un potentiel d'action atteint généralement un maximum entre 0 et +40 mV. Phase descendante (repolarisation
  3. Le potentiel d'action myocardique fait référence aux membranes des cellules cardiaques subissant un processus appelé dépolarisation, lorsque des ions chargés négativement à l'intérieur d'une cellule traversent la membrane cellulaire et que des ions positifs y pénètrent. Certains canaux ioniques qui laissent passer des substances dans et entre les cellules peuvent s'ouvrir et proche. Une fois qu'une cellule est dépolarisée, a.

Potentiel d'action - Définition, étapes, phases Kenhu

Un potentiel d'action (PA) est le mode par lequel un neurone transporte des signaux électriques. Il est défini comme un bref changement de la tension à travers la membrane en raison du flux de certains ions entrant et sortant du neurone. Dans cet article, nous discuterons de la façon dont un potentiel d'action est généré et de la façon dont la conduction d'un potentiel d'action se produit. Le potentiel d'action dans le nœud SA se produit en trois phases qui sont discutées ci-dessous. Phase 4 - Potentiel de stimulateur cardiaque. Le potentiel du stimulateur se produit à la fin d'un potentiel d'action et juste avant le début du suivant. C'est la dépolarisation lente des cellules du stimulateur cardiaque, par ex. cellules du nœud sino-auriculaire, vers le potentiel membranaire. Potentiel d'action 1. POTENTIEL D'ACTION 2. VUE D'ENSEMBLE D'UNE IMPULSION NERVEUSE 1. Potentiel de repos - le neurone n'est pas stimulé au niveau du seuil 2. Potentiel d'action - le neurone répond au stimulus, envoie un message le long de l'axone a. Dépolarisation b. Repolarisation ** Potentiel = différence de charge (mesurée en volts) 3

Physiologie de la dépolarisation, processus, résumé, faits

  • - un potentiel d'action est un événement tout ou rien, si un nerf est au repos l'amplitude sur un potentiel d'action sera la même tout au long du nerf indépendamment de la force du stimulus. - le seuil traduit la nécessité de déclencher l'ouverture du canal sodium voltage-dépendant (besoin d'une dépolarisation d'environ 10 à 15 mV pour ouvrir
  • Le potentiel d'action se déplace ainsi le long de l'axone sous la forme d'une onde de dépolarisation s'éloignant du corps cellulaire. • Indiquez où se trouve le potentiel d'action dans ces deux diagrammes : Page 17. La vitesse de conduction dépend du diamètre et de la myélinisation de l'axone • La vitesse de conduction est la vitesse à laquelle un potentiel d'action se propage
  • La séquence d'événements pour le potentiel d'action du stimulateur cardiaque : Le flux spontané d'ions principalement à travers les canaux Na + lents dépolarise lentement la TMP au-dessus de -60 mV. C'est ce qu'on appelle le courant drôle (également connu sous le nom de courant de stimulateur cardiaque), il est actif à des TMP de moins de -55 mV. À TMP -55 mV, les canaux Ca 2+ de type T s'ouvrent et poursuivent une dépolarisation lente. TMP -40 mV est le potentiel de seuil pour.
  • Un potentiel d'action comporte plusieurs phases : hypopolarisation, dépolarisation, dépassement, repolarisation et hyperpolarisation. La phase de positivité extrême de la cellule est appelée phase de dépassement. Cette phase de restauration du potentiel membranaire au repos est appelée phase de repolarisation

La phase de dépolarisation d'un potentiel d'action est due à l'ouverture de canaux ioniques voltage-dépendants, soit des canaux sodiques, soit des canaux calciques ou une combinaison des deux, selon la membrane particulière. Les ions sodium et les ions calcium sont chargés positivement. Lorsqu'un canal sodium ou un canal calcium voltage-dépendant s'ouvre, des ions chargés positivement. mouvement du potentiel membranaire d'une cellule vers une valeur plus positive (c'est-à-dire un mouvement plus proche de zéro à partir du potentiel membranaire au repos). Lorsqu'un neurone est dépolarisé, il est plus susceptible de déclencher un potentiel d'action. Le potentiel d'action simulé duplique les effets observés expérimentalement des changements de [K]o sur la durée du potentiel d'action et le potentiel de repos. Les simulations physiologiques se concentrent sur l'interaction entre la dépolarisation et la repolarisation (c. De plus, ces changements sont les mêmes pour chaque potentiel d'action, ce qui signifie qu'une fois le seuil atteint, exactement la même chose se produit. cellules. Semblable à l'initiation du potentiel d'action dans les neurones, et contrairement aux cellules du stimulateur cardiaque, les myocardiocytes initient une dépolarisation rapide via des canaux sodiques voltage-dépendants. Développement

La dépolarisation produite par l'ouverture des canaux Na stimule l'ouverture des canaux Ca de type L, ce qui produit un long plateau du potentiel d'action pendant lequel Ca++ pénètre dans le myocyte et contribue à la contraction du muscle 5. le potentiel d'action est produit sur la membrane plasmique de la fibre musculaire Choisissez l'arrangement qui répertorie les événements dans l'ordre où ils se produisent à une jonction neuromusculaire. A) 2,3,4,1,5 B) 3,2,4,5,1 C) 3,4,2,1,5 D) 4,5,2,1,3 E) 5,1,2,4,3 B) 3,2,4,5,1 Mise à niveau pour supprimer les publicités Seulement 3,99 $/mois L'acétylcholinestérase est une molécule importante dans la jonction neuromusculaire car elle A) stimule les récepteurs. Contrairement aux potentiels gradués, la propagation d'un potentiel d'action est unidirectionnelle, car la période réfractaire absolue empêche l'initiation d'un PA dans une région membranaire qui vient de produire un PA. Dans les axones myélinisés, les PA semblent sauter de nœud en nœud, en un processus appelé CONDUCTION SALTATOIRE, car aucune dépolarisation ne se produit entre les nœuds

Potentiel d'action. Phase I - Dépolarisation. Lorsqu'un courant passif traverse la membrane suivant un potentiel synaptique ou récepteur, le potentiel membranaire dépolarisé déclenche l'ouverture des canaux Na + voltage-dépendants. Les courants ioniques Na + entrants améliorent la dépolarisation qui déclenche l'ouverture de plus de canaux Na + pour laisser entrer plus d'ions. UNE. Dépolarisation et action potentiel! B. Hyperpolarisation C. Juste dépolarisation D. Rien, car ils s'annuleraient Dans le SNC, si le GABA est libéré au niveau de la synapse, un EPSP se produira dans le neurone post-synaptique. A. Vrai B. Faux LO2 Les propriocepteurs comprennent les fuseaux musculaires, les GTO en tant que récepteurs cutanés, les récepteurs articulaires et. Le potentiel d'action s'accélère généralement lorsque le potentiel membranaire au repos atteint -55 mV. Le potentiel membranaire lorsqu'il traverse la membrane cellulaire atteint +30 mV, ce qui entraîne la transmission de l'influx nerveux dans la méthode d'un potentiel d'action. La dépolarisation entraîne généralement une excitation des organes effecteurs, par exemple des contractions musculaires

La dépolarisation est le processus par lequel le potentiel membranaire du neurone augmente positivement. Étant donné que le neurone se trouve normalement à un potentiel de -70 mV, l'augmentation du potentiel vers 0 mV diminue la polarité totale de la cellule. Pendant un potentiel d'action, une dépolarisation rapide se produit après que la cellule se soit initialement suffisamment dépolarisée pour atteindre le potentiel seuil • Une fois le seuil atteint , le potentiel d'action commence par la dépolarisation. 2. Plateau • Pendant la période de plateau, le mouvement des ions s'équilibre et le potentiel membranaire ne change pas beaucoup. 3. Repolarisation • Puis la repolarisation commence et le potentiel membranaire revient à son état de repos Retour au potentiel d'action : chaque nouvelle dépolarisation ouvre le prochain ensemble adjacent de canaux Na + voltage-dépendants, et ainsi de suite. Dans un axone neuronal, où se produisent les potentiels d'action, le mouvement des dépolarisations se produit très rapidement et de manière unidirectionnelle Un potentiel d'action libère un neurotransmetteur d'un La phase de repolarisation d'un potentiel d'action Ce qui caractérise la repolarisation, la deuxième phase Ce qui caractérise la dépolarisation, la première phase Pendant quelle partie du potentiel d'action font Qu'est-ce qui caractérise la repolarisation, la deuxième phase La dépolarisation et l'activation ventriculaires sont représentées par le complexe QRS, tandis que la repolarisation ventriculaire (VR) est exprimée comme l'intervalle entre le début du complexe QRS et la fin du T vague (intervalle QT). La VR est un phénomène électrique complexe qui a été étudié en détail[2,3]

Potentiel d'action Biologie pour les majeures I

Potentiel de repos, Repolarisation, Dépolarisation, Hyperpolarisation, Retour au repos Mouvement ionique en dépolarisation Au cours de la dépolarisation, le mouvement du sodium et du potassium entraîne le. Le potentiel d'action augmentera d'abord à mesure que la tension à travers la membrane cellulaire deviendra plus positive. C'est ce qu'on appelle la dépolarisation et c'est la phase 0 du potentiel d'action (similaire aux myocytes cardiaques non stimulateurs cardiaques). Quel ion va être impliqué dans la dépolarisation des cellules du stimulateur cardiaque

Le potentiel d'action Anatomie et physiologie

  • La dépolarisation est le processus qui déclenche un potentiel d'action. La dépolarisation augmente le potentiel membranaire et le rend moins négatif. Ensuite, le potentiel de membrane dépasse la valeur seuil de -55 mV. Aux valeurs seuils, les canaux sodium s'ouvrent et permettent aux ions sodium de circuler à l'intérieur de la cellule
  • Lors de la dépolarisation, un potentiel d'action est créé en raison de l'afflux de Na + dans l'axone via les canaux sodiques situés dans la membrane. La dépolarisation est suivie d'une repolarisation. Le processus de repolarisation amène la membrane axonale dépolarisée dans son potentiel de repos en ouvrant les canaux potassiques et en envoyant des ions K + hors de la membrane axonale
  • - niveau de dépolarisation nécessaire pour déclencher une actionpotentiel (la plupart des neurones ont un seuil à -50 mV (c'est-à-dire 10 à 15 mV dépolarisation) - un actionpotentiel est un événement tout ou rien, si un nerf est au repos l'amplitude sur un actionpotentiel sera le même tout au long du nerf
  • Question : La phase de dépolarisation d'un potentiel d'action nécessite _____. Question 1 Options : A) Ouverture des canaux K+ dans la membrane B) Ouverture des canaux Na+ dans la membrane C) Ouverture des canaux Ca2+ dans la membrane D) Un gradient de concentration K+ à travers la membrane E) Un gradient de concentration Ca2+ à travers la membrane Question 2 (0,25 points) Même le.
  • Cette dépolarisation augmente la probabilité qu'un neurone soit capable de déclencher un potentiel d'action, ce qui rend ce flux d'ions excitateur. Par conséquent, un EPSP est un changement excitateur du potentiel membranaire d'un neurone postsynaptique. Un potentiel postsynaptique est généralement bref, les canaux ioniques se fermant rapidement après le stimulus
  • La dépolarisation et la repolarisation sont des activités électriques qui provoquent l'activité musculaire 9. La courbe de potentiel d'action montre les changements électriques dans la cellule du myocarde pendant le cycle de dépolarisation - repolarisation 10
  • Les canaux Na + inactivés ne peuvent pas s'ouvrir et participer à la dépolarisation initiale (phase 0) du potentiel d'action. A un potentiel membranaire d'environ -50 mV, tous les canaux Na + rapides sont inactivés. Lorsque cela se produit, des potentiels d'action peuvent encore être déclenchés, cependant, le courant entrant est transporté par Ca ++ (slo

Différence entre dépolarisation et repolarisation

-- Le potentiel d'action se dépolariserait comme d'habitude, mais la phase de repolarisation prendrait plus de temps, ce qui rendrait le potentiel d'action plus large dans le temps. -- La membrane se dépolariserait et se repolariserait comme d'habitude, mais aucune hyperpolarisation au-delà (plus négative) du potentiel membranaire au repos ne se produirait. La dépolarisation est la généralisation d'un potentiel au repos se déplaçant vers 0 mV ou devenant plus positif. Pour qu'un potentiel d'action se produise, la cellule doit se dépolariser. Comme la cellule.. Lorsque le stimulus donné à un neurone au repos est supra-seuil, il en résulte un potentiel d'action. Tant que la dépolarisation causée par le stimulus est supérieure au seuil, la taille du potentiel d'action résultant sera la même (Fig. 1)

Electrophysiologie cardiaque : potentiel d'action, automaticité

Lorsqu'il y a un flux d'ions chargés positivement vers la cellule postsynaptique, une dépolarisation momentanée du potentiel de membrane postsynaptique se produit. Ce phénomène est connu sous le nom d'EPSP. Un potentiel postsynaptique devient excitateur lorsque le neurone est déclenché pour libérer un potentiel d'action. Commencez à étudier l'unité 4 (dépolarisation, repolarisation, hyperpolarisation et période réfractaire). Apprenez le vocabulaire, les termes et plus encore avec des cartes mémoire, des jeux et d'autres outils d'étude Les potentiels d'action non nodaux, parfois appelés potentiels d'action à réponse rapide, sont caractéristiques des myocytes auriculaires et ventriculaires et du système de Purkinje à conduction rapide dans les ventricules. Ces potentiels d'action ont un vrai potentiel de repos, une phase de dépolarisation rapide et une phase de plateau prolongée comme indiqué ci-dessous à droite. Le potentiel d'action est l'influx nerveux. Il s'agit d'un événement tout ou rien non gradué, ce qui signifie que l'amplitude du potentiel d'action est indépendante de la force du stimulus dépolarisant qui l'a produit, à condition que la dépolarisation soit suffisamment importante pour atteindre le seuil. Une fois qu'un potentiel d'action est déclenché, le potentiel de membrane disparaît. La dépolarisation se produit lorsque la membrane cellulaire neuronale est stimulée et que les ions sodium pénètrent dans la cellule. Si l'intensité des stimuli dépasse le seuil du neurone, un potentiel d'action est créé et une impulsion nerveuse est déclenchée. Les cellules nerveuses au repos sont chargées positivement à l'extérieur et négativement à l'intérieur

dépolarisation. Dans les fibres montrant spontanément diastolique dépolarisation, la durée du potentiel d'action n'a pas été affectée par le potentiel de décollage compris entre —80 et —6 mv0 . Dans les fibresg dépolarisées à partir du niveau du seuil d (environ -60 mv)t, la durée du potentiel d'action était de 14 à 36 %d. Après une dépolarisation plus forte (vers le haut Potentiel d'action : Le potentiel d'action ne peut se produire qu'en raison de la dépolarisation. Force de la dépolarisation. Potentiel gradué : Le potentiel gradué peut avoir des intensités de signal variables qui sont inférieures à un potentiel d'action. Potentiel d'action : Le potentiel d'action est une dépolarisation importante, qui atteint le seuil (+40 mV).Canal ionique Comme nous l'avons vu, la dépolarisation et la repolarisation d'un potentiel d'action dépendent de deux types de canaux (le canal Na + voltage-dépendant et le canal K + voltage-dépendant). Le canal Na + voltage-dépendant a en fait deux portes. L'une est la porte d'activation, qui s'ouvre lorsque le potentiel de membrane franchit -55 mV

Une dépolarisation ou un « stimulus » suffisamment important est nécessaire pour déclencher une augmentation drastique d'un potentiel d'action, envoyant une onde d'électricité le long d'une membrane. Ainsi, le déclencheur d'une vague de.. Un potentiel d'action est une séquence rapide de changements de tension à travers une membrane. La tension membranaire, ou potentiel, est déterminée à tout moment par le rapport relatif des ions, extracellulaires à intracellulaires, et la perméabilité de chaque ion. Dans les neurones, l'augmentation rapide du potentiel, la dépolarisation, La période réfractaire relative est une période après l'initiation d'un potentiel d'action lorsqu'il est possible d'initier un deuxième potentiel d'action, mais uniquement avec une dépolarisation plus importante que celle nécessaire pour initier le premier. La période réfractaire relative peut être comprise au moins en partie par l'afterpotential hyperpolarisant

Dépolarisation - un aperçu ScienceDirect Topic

  • Le potentiel d'action survient en fonction du gradient de concentration d'ions (Na +, K ou Cl-) à travers la membrane axonale. Trois événements déclencheurs principaux dans un potentiel d'action sont décrits comme : la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation. Lors de la dépolarisation, un potentiel d'action est créé en raison de l'afflux de Na+ dans l'axone via le sodium.
  • Le potentiel d'action est caractérisé par trois phases spécialisées décrites comme la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation. Pendant la dépolarisation, le changement de potentiel électrique de 100 mv se produit. Pendant la dépolarisation, le neurone ne peut pas réagir à des stimuli supplémentaires et cette incapacité est appelée période réfractaire absolue. Aussi pendant.
  • ologies utilisées pour décrire le potentiel d'action. Décrire les rôles des canaux Na+ et des canaux K+ dépendants de la tension dans la génération du potentiel d'action. Décrire et tracer le potentiel d'action Discuter de la cinétique relative de la synchronisation des canaux Na+, Ca2+ et K+. Lister les propriétés du potentiel d'action
  • 2) Le potentiel d'action provoque l'ouverture des canaux sodium et l'écoulement des ions Na dans la membrane interne des ions K+. 3) La pompe sodium-potassium dépolarise la cellule pendant la période réfractaire 2:3 Na:K pompé dans la cellule Le potentiel d'action ne varie pas mais le taux/le nombre de neurones stimulés entraînera une stimulation de haute intensité Axones recouverts par la gaine de myéline = isolation/protecteur

Parce que ces potentiels d'action subissent une dépolarisation très rapide, ils sont parfois appelés potentiels d'action à réponse rapide. Contrairement aux cellules stimulateurs cardiaques trouvées dans le tissu ganglionnaire du cœur, les cellules non stimulateurs cardiaques ont un véritable potentiel membranaire au repos (phase 4) qui reste proche du potentiel d'équilibre pour K + (E K ) En réalité, une onde de pression dans le ballon d'eau deviendrait plus petite au fur et à mesure qu'elle parcourait la longueur, mais un potentiel d'action de déplacement (ou onde de dépolarisation) est recréé à chaque endroit de l'axone qui a des canaux sodiques dépendants de la tension pour s'ouvrir au seuil. De cette façon, la force originelle de l'onde de dépolarisation est continuellement recréée. Le potentiel d'action comporte trois étapes principales : la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation. La dépolarisation est provoquée lorsque des ions sodium chargés positivement se précipitent dans un neurone avec l'ouverture de canaux sodium voltage-dépendants. Qu'est-ce qui caractérise la dépolarisation, la première phase du potentiel d'action ? La bonne réponse est. Le potentiel de membrane passe d'une valeur négative à une valeur positive. Raison expliquée. Le potentiel de membrane passe d'une valeur négative à une valeur positive. est correct pour Ce qui caractérise la dépolarisation, la première phase de l'action.

Potentiel d'action - Cellule nerveuse - Contenu MCAT

PENTE DE DEPOLARISATION PENDANT LE POTENTIEL D'ACTION NODALE. Il y a une augmentation progressive de la RMP des tissus nodaux de -55mV à -40mV. C'est ce qu'on appelle la pente de dépolarisation, après quoi se produit la phase 0 du potentiel d'action. Cette pente est importante car de multiples facteurs, tels que le SNA et certains médicaments, agissent pour altérer cette phase et l'amener. Les potentiels d'action des myocytes ventriculaires sont distincts de ceux des neurones en ce qu'ils sont de plus longue durée avec un plateau de dépolarisation. Cette dépolarisation prolongée est nécessaire pour donner aux myocytes suffisamment de temps pour se contracter et pour synchroniser leur contraction afin de maximiser l'efficacité de pompage

L'injection de courant intracellulaire, l'application de champs électriques uniformes extracellulaires et la stimulation antidromique ont montré que la source de perturbation du potentiel d'action était le bloc de dépolarisation. La durée des transitoires extracellulaires potassiques associés à chaque sursaut critique n'a pas été affectée par les perturbations de la décharge neuronale. Les ions chargés positivement entrant dans la cellule provoquent la dépolarisation caractéristique d'un potentiel d'action. Comme le muscle squelettique, la dépolarisation provoque l'ouverture de canaux calciques voltage-dépendants et la libération de Ca 2+ par les tubules t. Une impulsion nerveuse fait entrer Na+ dans la cellule, ce qui entraîne (b) une dépolarisation. Au potentiel d'action maximal, les canaux K+ s'ouvrent et la cellule devient (c) hyperpolarisée. Une fois le potentiel seuil atteint, les canaux calciques de type L s'ouvrent, les ions calcium pénètrent dans la cellule et la dépolarisation se produit. Contrairement au potentiel d'action des myocytes cardiaques, il n'y a pas de mouvement vers l'intérieur des ions sodium pendant la dépolarisation Ainsi, la génération de potentiels d'action est altérée dans les neurones ainsi que dans les cellules musculaires squelettiques et cardiaques. La dépolarisation réduite des myocytes cardiaques raccourcit le temps de repolarisation, de sorte que l'intervalle Q-T est réduit. De plus, l'entrée de Ca2+ pendant la phase 2 du potentiel d'action cardiaque est facilitée pendant l'hypercalcémie


Unité 9 : Le système nerveux

JE. Décrire l'organisation du système nerveux et expliquer les fonctions de ses principaux composants.

II. Décrivez la structure des éléments suivants : neurone, glie, ganglion, nerf, substance grise, tractus, substance blanche, neurone sensoriel, motoneurone.

III. Nommer, localiser et décrire les fonctions des principales zones du cerveau humain.

IV. Décrire la structure et expliquer les fonctions de la moelle épinière.

V. Décrivez les composants d'un arc réflexe et expliquez comment fonctionne un arc réflexe.

VJE. Décrire la fonction du système nerveux autonome (SNA) et comparer les fonctions spécifiques des divisions parasympathique et sympathique du SNA.

VII. Décrire le potentiel membranaire au repos d'un neurone et expliquer comment il est maintenu.

VIII. Expliquez comment un potentiel d'action neuronal est généré.

IX. Expliquez comment les potentiels d'action neuronaux se déplacent le long de l'axone.

X. Expliquez le processus de neurotransmission et nommez trois neurotransmetteurs différents.

Objectifs d'apprentissage et questions d'orientation

À la fin de cette unité, vous devriez être en mesure d'accomplir toutes les tâches suivantes, y compris de répondre aux questions d'orientation associées à chaque tâche.

JE. Décrire l'organisation du système nerveux et expliquer les fonctions de ses principaux composants.

  1. Dessinez un organigramme démontrant les relations entre et indiquant la fonction principale de chacun des composants suivants du système nerveux :
    • Système nerveux central
    • Système nerveux périphérique
    • Les neurones sensoriels
    • Motoneurones
    • Système nerveux somatique
    • Système nerveux autonome
    • Système nerveux sympathique
    • Système nerveux parasympathique
  2. Les douze nerfs crâniens sont-ils considérés comme faisant partie du système nerveux central ou du système nerveux périphérique ? Explique comment tu le sais.
  3. Les ganglions de la racine dorsale sont-ils considérés comme faisant partie du système nerveux central ou périphérique ? Explique comment tu le sais.

II. Décrivez la structure des éléments suivants : neurone, glie, ganglion, nerf, substance grise, tractus, substance blanche, neurone sensoriel, motoneurone.

  1. Nommez les parties d'un neurone typique et décrivez leurs fonctions.
  2. Comparez et contrastez l'emplacement, la structure et la fonction de :
    • Neurones et glie
    • Nerfs et voies
    • Matière blanche et nerfs
    • Matière blanche et matière grise
    • Nerfs et ganglions
    • Ganglions et matière grise
    • Neurones sensoriels et moteurs

III. Nommer, localiser et décrire les fonctions des principales zones du cerveau humain.

  1. Décrire l'anatomie générale du cerveau, y compris l'emplacement des lobes.
  2. Où trouveriez-vous dans le cerveau les corps cellulaires des neurones ? Où trouveriez-vous leurs axones ? Décrivez comment vous pouvez le savoir simplement en regardant un cerveau (coupé) à l'œil nu.
  3. Décrivez l'emplacement et la fonction de chacune des zones suivantes du cerveau humain :
    • Cerveau
    • Diencéphale
    • Thalamus
    • Hypothalamus
    • Tronc cérébral
    • mésencéphale
    • Pons
    • Médulle allongée
    • Cervelet
  4. Quels sont les noms des trois méninges et où se trouvent-elles ?
  5. Quels sont les noms des quatre ventricules et où se trouvent-ils ?
  6. Décrivez le chemin emprunté par le liquide céphalo-rachidien à travers le cerveau.

IV. Décrire la structure et expliquer les fonctions de la moelle épinière.

  1. Où trouveriez-vous dans la moelle épinière les corps cellulaires des neurones ? Où trouverais-tu leurs axones ? Décrivez comment vous pouvez le savoir simplement en regardant une moelle épinière (coupée) à l'œil nu.
  2. Quelles sont certaines des fonctions de la moelle épinière?

V. Décrivez les composants d'un arc réflexe et expliquez comment fonctionne un arc réflexe.

  1. Décrire les événements qui se déroulent à partir du moment où le genou est tapé jusqu'au moment où la jambe s'étend pendant le réflexe rotulien, y compris le rôle de chacune des structures impliquées.

VJE. Décrire la fonction du système nerveux autonome (SNA) et comparer les fonctions spécifiques des divisions parasympathique et sympathique du SNA.

  1. Comparez les systèmes nerveux sympathique et parasympathique en fonction de :
    • Situation physiologique à laquelle ils répondent
    • Localisation et neurotransmetteur du neurone central (préganglionnaire)
    • Localisation et neurotransmetteur du neurone ganglionnaire

VII. Décrire le potentiel membranaire au repos d'un neurone et expliquer comment il est maintenu.

  1. Décrire le mécanisme de déclenchement des canaux ioniques à déclenchement par ligand, à déclenchement par tension, à déclenchement mécanique et à fuite.
  2. Quel est le potentiel membranaire au repos typique d'une cellule animale et quels facteurs y contribuent ?

VIII. Expliquez comment un potentiel d'action neuronal est généré.

  1. Dessinez une figure entièrement annotée traçant le potentiel de membrane en fonction du temps lorsqu'un potentiel d'action passe à un emplacement spécifique dans la membrane d'un axone. Incluez dans vos annotations des étiquettes expliquant les principaux mécanismes qui sous-tendent chaque changement de potentiel membranaire.

IX. Expliquez comment les potentiels d'action neuronaux se déplacent le long de l'axone.

  1. Comparez le mécanisme par lequel les impulsions nerveuses sont conduites dans les axones non myélinisés et myélinisés.

X. Expliquez le processus de neurotransmission et nommez trois neurotransmetteurs différents.

  1. Créez un diagramme annoté (ou une série de diagrammes) montrant comment les neurones communiquent entre eux :
  2. Décrire le mécanisme par lequel un potentiel d'action se déplace du corps cellulaire aux terminaisons axonales d'un neurone.
  3. Décrire les mécanismes qui ramènent un neurone à son état de repos (potentiel membranaire au repos) une fois qu'un potentiel d'action est passé.
  4. Décrire les événements intracellulaires qui se produisent dans un neurone une fois qu'un potentiel d'action atteint un bulbe terminal synaptique.
  5. Décrire comment un neurotransmetteur excitateur provoque la production d'un potentiel d'action dans une cellule postsynaptique.
  6. Nommez au moins trois neurotransmetteurs spécifiques : un du système cholinergique, un acide aminé qui agit comme un neurotransmetteur et un neuropeptide.
  7. Quel(s) facteur(s) détermine(nt) si un neurotransmetteur a un effet excitateur ou inhibiteur sur une cellule exposée à ce neurotransmetteur ?

Partie 1 : Organisation anatomique et fonctionnelle du système nerveux

L'image que vous avez dans votre esprit du système nerveux inclut probablement le cerveau, le tissu nerveux contenu dans le crâne, et le moelle épinière, l'extension du tissu nerveux dans la colonne vertébrale. Cela suggère qu'il est composé de deux organes - et vous ne pensez peut-être même pas à la moelle épinière comme à un organe - mais le système nerveux est une structure très complexe. Dans le cerveau, de nombreuses régions différentes et séparées sont responsables de nombreuses fonctions différentes et séparées. C'est comme si le système nerveux était composé de nombreux organes qui se ressemblent tous et ne peuvent être différenciés qu'à l'aide d'outils tels que le microscope ou l'électrophysiologie. En comparaison, il est facile de voir que l'estomac est différent de l'œsophage ou du foie, vous pouvez donc imaginer le système digestif comme un ensemble d'organes spécifiques.

Divisions anatomiques

Le système nerveux peut être divisé en deux grandes régions : les systèmes nerveux central et périphérique. Les système nerveux central (SNC) est le cerveau et la moelle épinière, et le système nerveux périphérique (SNP) est tout le reste (Figures 1 et 2). Le cerveau est contenu dans la cavité crânienne du crâne et la moelle épinière est contenue dans la cavité vertébrale de la colonne vertébrale. C'est un peu simpliste de dire que le SNC est ce qui se trouve à l'intérieur de ces deux cavités et que le système nerveux périphérique est à l'extérieur, mais c'est une façon de commencer à y réfléchir. En réalité, certains éléments du système nerveux périphérique se trouvent dans les cavités crâniennes ou vertébrales. Le système nerveux périphérique est ainsi nommé parce qu'il se trouve à la périphérie, c'est-à-dire au-delà du cerveau et de la moelle épinière. Selon les différents aspects du système nerveux, la ligne de démarcation entre central et périphérique n'est pas nécessairement universelle.

Figure 1. Système nerveux central et périphérique. Les structures du SNP sont appelées ganglions et nerfs, qui peuvent être considérés comme des structures distinctes. Les structures équivalentes dans le SNC ne sont pas évidentes dans cette perspective globale et sont mieux examinées dans des tissus préparés au microscope.

Le tissu nerveux, présent à la fois dans le SNC et le SNP, contient deux types de cellules de base : les neurones et les cellules gliales (ou neurogliales). UNE cellule gliale est l'une des nombreuses cellules qui fournissent une structure de tissu qui soutient les neurones et leurs activités. Les neurone est le plus important des deux sur le plan fonctionnel, en termes de fonction de communication du système nerveux. Pour décrire les divisions fonctionnelles du système nerveux, il est important de comprendre la structure d'un neurone. Les neurones sont des cellules et ont donc un soma, ou corps cellulaire, mais ils ont également des extensions de la cellule chaque extension est généralement appelée un traiter. Il existe un processus important que chaque neurone a appelé un axone, qui est la fibre qui relie un neurone à sa cible. Un autre type de processus qui se sépare du soma est la dendrite.

Figure 2. L'organisation anatomique du système nerveux.

dendrites sont responsables de recevoir la plupart des entrées des autres neurones. En ce qui concerne le tissu nerveux, il existe des régions qui contiennent principalement des corps cellulaires et des régions qui sont en grande partie composées uniquement d'axones.

Figure 3. Matière grise et matière blanche. Un cerveau prélevé lors d'une autopsie, avec une section partielle retirée, montre de la matière blanche entourée de matière grise. La matière grise constitue le cortex externe du cerveau. (crédit : modification de l'œuvre par « Suseno »/Wikimedia Commons) Figure 4. Qu'est-ce qu'un noyau ? (a) Le noyau d'un atome contient ses protons et ses neutrons. (b) Le noyau d'une cellule est l'organite qui contient l'ADN. (c) Un noyau dans le SNC est un centre de fonction localisé avec les corps cellulaires de plusieurs neurones, représentés ici entourés en rouge. (crédit c : « était une abeille »/Wikimedia Commons)

Ces deux régions au sein des structures du système nerveux sont souvent appelées matière grise (les régions avec de nombreux corps cellulaires et dendrites) ou matière blanche (les régions avec de nombreux axones). Les couleurs attribuées à ces régions sont celles que l'on verrait dans les tissus nerveux « frais » ou non colorés (figure 3). La matière grise n'est pas nécessairement grise. Il peut être rosâtre à cause de la teneur en sang, voire légèrement bronzé, selon la durée de conservation du tissu. Mais la matière blanche est blanche parce que les axones sont isolés par une substance riche en lipides appelée myéline. Les lipides peuvent apparaître sous forme de matière blanche (« grasse »), un peu comme la graisse d'un morceau de poulet ou de bœuf cru. En fait, la matière grise peut se voir attribuer cette couleur parce qu'à côté de la matière blanche, elle est juste plus foncée, d'où le gris.

La distinction entre la matière grise et la matière blanche est le plus souvent appliquée au tissu nerveux central, qui a de grandes régions qui peuvent être vues à l'œil nu. Lorsqu'on regarde les structures périphériques, on utilise souvent un microscope et le tissu est coloré avec des couleurs artificielles. Cela ne veut pas dire que le tissu nerveux central ne peut pas être coloré et observé au microscope, mais le tissu non coloré provient très probablement du SNC, par exemple une section frontale du cerveau ou une section transversale de la moelle épinière.

Figure 5. Nerf optique versus tractus optique. Ce dessin des connexions de l'œil au cerveau montre le nerf optique s'étendant de l'œil au chiasma, où la structure continue comme le tractus optique. Les mêmes axones s'étendent de l'œil au cerveau à travers ces deux faisceaux de fibres, mais le chiasma représente la frontière entre périphérique et central.

Indépendamment de l'apparence des tissus colorés ou non colorés, les corps cellulaires des neurones ou des axones peuvent être situés dans des structures anatomiques discrètes qui doivent être nommées. Ces noms sont spécifiques selon que la structure est centrale ou périphérique. Une collection localisée de corps cellulaires neuronaux dans le SNC est appelée un noyau. Dans le SNP, un groupe de corps cellulaires neuronaux est appelé un ganglion. Le terme noyau a quelques significations différentes au sein de l'anatomie et de la physiologie. C'est le centre d'un atome, où se trouvent les protons et les neutrons, c'est le centre d'une cellule, où se trouve l'ADN et c'est le centre de certaines fonctions du SNC (figure 4). Il existe également une utilisation potentiellement déroutante du mot ganglion (pluriel = ganglions) qui a une explication historique. Dans le système nerveux central, il existe un groupe de noyaux qui sont reliés entre eux et étaient autrefois appelés les noyaux gris centraux avant que le terme « ganglion » ne soit accepté comme description d'une structure périphérique. Certaines sources appellent ce groupe de noyaux les «noyaux basaux» pour éviter toute confusion.

Tableau 1 : Structures du système nerveux central et périphérique
SNC SNP
Groupe de corps cellulaires neuronaux (c'est-à-dire la matière grise) Noyau Ganglion
Faisceau d'axones (c'est-à-dire matière blanche) Tract Nerf

La terminologie appliquée aux faisceaux d'axones diffère également selon l'emplacement. Un faisceau d'axones, ou fibres, trouvé dans le SNC est appelé un tract considérant que la même chose dans le PNS s'appellerait un nerf. Il y a un point important à faire à propos de ces termes, à savoir qu'ils peuvent tous deux être utilisés pour désigner le même faisceau d'axones. Lorsque ces axones sont dans le SNP, le terme est nerf, mais s'ils sont dans le SNC, le terme est tractus. L'exemple le plus évident est celui des axones qui se projettent de la rétine dans le cerveau. Ces axones sont appelés nerf optique lorsqu'ils quittent l'œil, mais lorsqu'ils sont à l'intérieur du crâne, ils sont appelés tractus optique. Il y a un endroit précis où le nom change, qui est le chiasma optique, mais ce sont toujours les mêmes axones (Figure 5). Une situation similaire en dehors de la science peut être décrite pour certaines routes. Par exemple, vous connaissez peut-être une rue nommée Canada Way dans la ville de Burnaby. Si vous voyagez assez longtemps vers le sud sur cette route, vous finirez par quitter Burnaby et entrer dans la ville de New Westminster. À New Westminster, Canada Way change son nom pour Eighth Street. C'est l'idée derrière la dénomination des axones rétiniens. Dans le SNP, ils sont appelés nerf optique et dans le SNC, ils sont le tractus optique. Le tableau 1 aide à clarifier lesquels de ces termes s'appliquent au système nerveux central ou périphérique.

Divisions fonctionnelles

Il y a deux façons de considérer comment le système nerveux est divisé fonctionnellement. Premièrement, les fonctions de base du système nerveux sont la sensation, l'intégration et la réponse. Deuxièmement, le contrôle du corps peut être somatique ou autonome, des divisions largement définies par les structures impliquées dans la réponse (Figure 6). Il existe également une région du système nerveux périphérique appelée système nerveux entérique qui est responsable d'un ensemble spécifique de fonctions dans le domaine du contrôle autonome lié aux fonctions gastro-intestinales.

Fonctions de base : sensation, intégration et réponse

Le système nerveux est impliqué dans la réception d'informations sur l'environnement qui nous entoure (sensation) et dans la génération de réponses à ces informations (réponses motrices). Le système nerveux peut être divisé en régions qui sont responsables de sensation (fonctions sensorielles) et pour le réponse (fonctions motrices). Mais il y a une troisième fonction qui doit être incluse. L'entrée sensorielle doit être intégrée à d'autres sensations, ainsi qu'aux souvenirs, à l'état émotionnel ou à l'apprentissage (cognition). Certaines régions du système nerveux sont appelées l'intégration ou zones associatives. Le processus d'intégration combine des perceptions sensorielles et des fonctions cognitives supérieures telles que les souvenirs, l'apprentissage et les émotions pour produire une réponse.

La première fonction majeure du système nerveux est sensation- recevoir des informations sur l'environnement pour obtenir des informations sur ce qui se passe à l'extérieur du corps (ou, parfois, à l'intérieur du corps). Les fonctions sensorielles du système nerveux enregistrent la présence d'un événement particulier dans l'environnement externe ou interne, connu sous le nom de stimulus. Les sens auxquels nous pensons le plus sont les « cinq grands » : le goût, l'odorat, le toucher, la vue et l'ouïe. Les stimuli du goût et de l'odorat sont à la fois des substances chimiques (molécules, composés, ions, etc.), le toucher est des stimuli physiques ou mécaniques qui interagissent avec la peau, la vue est des stimuli lumineux et l'ouïe est la perception du son, qui est un stimulus similaire à certains aspects du toucher. Il y a en fait plus de sens que ceux-là, mais cette liste représente les sens principaux. Ces cinq sens sont tous des sens qui reçoivent des stimuli du monde extérieur et dont il existe une perception consciente. Des stimuli sensoriels supplémentaires peuvent provenir de l'environnement interne (à l'intérieur du corps), tels que l'étirement d'une paroi d'un organe ou la concentration de certains ions dans le sang.

Les stimuli reçus par les structures sensorielles sont communiqués au système nerveux où ces informations sont traitées. C'est appelé l'intégration. Les stimuli sont comparés ou intégrés à d'autres stimuli, à des souvenirs de stimuli précédents ou à l'état d'une personne à un moment donné. Cela conduit à la réponse spécifique qui sera générée.Voir une balle de baseball lancée à un frappeur ne provoquera pas automatiquement le swing du frappeur. La trajectoire de la balle et sa vitesse devront être prises en compte. Peut-être que le compte est de trois balles et une prise, et le frappeur veut laisser passer ce lancer dans l'espoir d'obtenir un but sur balles jusqu'au premier but. Ou peut-être que l'équipe du frappeur est si loin devant, ce serait amusant de simplement s'éloigner.

Le système nerveux produit un réponse sur la base des stimuli perçus par les structures sensorielles. Une réponse évidente serait le mouvement des muscles, comme retirer une main d'un poêle chaud, mais il existe des utilisations plus larges du terme. Le système nerveux peut provoquer la contraction des trois types de tissus musculaires. Par exemple, le muscle squelettique se contracte pour déplacer le squelette, le muscle cardiaque est influencé par l'augmentation de la fréquence cardiaque pendant l'exercice et le muscle lisse se contracte lorsque le système digestif déplace les aliments le long du tube digestif. Les réponses incluent également le contrôle neural des glandes du corps, telles que la production et la sécrétion de sueur par les glandes sudoripares eccrines et mérocrines présentes dans la peau pour abaisser la température corporelle.

Figure 6. L'organisation fonctionnelle du système nerveux. Le diagramme représente les divisions du système nerveux impliquées dans chacune des fonctions de base : sensation (recevoir et traiter des informations de l'environnement externe et interne), intégration (comparer l'entrée sensorielle avec les informations stockées et avec d'autres entrées sensorielles afin que le corps réagir de manière appropriée) et la réponse (le plus souvent, une commande motrice générée par le système nerveux somatique ou le système nerveux autonome).

Les réponses peuvent être divisées entre celles qui sont volontaires ou conscientes (contraction du muscle squelettique) et celles qui sont involontaires (contraction des muscles lisses, régulation du muscle cardiaque, activation des glandes). Les réponses volontaires sont régies par le système nerveux somatique et les réponses involontaires sont régies par le système nerveux autonome, qui sont discutés dans la section suivante.

Systèmes nerveux somatique, autonome et entérique

Le système nerveux peut être divisé en deux parties principalement sur la base d'une différence fonctionnelle dans les réponses. Les système nerveux somatique (SNS) est responsable de la perception consciente et des réponses motrices volontaires. La réponse motrice volontaire signifie la contraction du muscle squelettique, mais ces contractions ne sont pas toujours volontaires dans le sens où vous devez vouloir les exécuter. Certaines réponses motrices somatiques sont des réflexes et se produisent souvent sans une décision consciente de les exécuter. Si votre ami saute de derrière un coin et crie « Boo ! » vous serez surpris et vous pourriez crier ou sauter en arrière. Vous n'avez pas décidé de le faire et vous n'avez peut-être pas voulu donner à votre ami une raison de rire à vos dépens, mais c'est un réflexe impliquant des contractions des muscles squelettiques. D'autres réponses motrices deviennent automatiques (en d'autres termes, inconscientes) à mesure qu'une personne acquiert des habiletés motrices (appelées « apprentissage des habitudes » ou « mémoire procédurale »).

Les système nerveux autonome (SNA) est responsable du contrôle involontaire du corps, généralement pour des raisons d'homéostasie (régulation de l'environnement interne). Les entrées sensorielles pour les fonctions autonomes peuvent provenir de structures sensorielles adaptées à des stimuli environnementaux externes ou internes. La puissance motrice s'étend au muscle lisse et cardiaque ainsi qu'au tissu glandulaire. Le rôle du système autonome est de réguler les systèmes organiques du corps, ce qui signifie généralement de contrôler l'homéostasie. Les glandes sudoripares, par exemple, sont contrôlées par le système autonome. Lorsque vous avez chaud, la transpiration aide à refroidir votre corps. C'est un mécanisme homéostatique. Mais lorsque vous êtes nerveux, vous pouvez également commencer à transpirer. Ce n'est pas homéostatique, c'est la réponse physiologique à un état émotionnel.

Figure 7. Structures somatiques, autonomes et entériques du système nerveux. Les structures somatiques comprennent les nerfs spinaux, les fibres motrices et sensorielles, ainsi que les ganglions sensoriels (ganglions radiculaires postérieurs et ganglions des nerfs crâniens). Des structures autonomes se trouvent également dans les nerfs, mais comprennent les ganglions sympathiques et parasympathiques. Le système nerveux entérique comprend le tissu nerveux dans les organes du tube digestif.

Il existe une autre division du système nerveux qui décrit les réponses fonctionnelles. Les système nerveux entérique (ENS) est responsable du contrôle des muscles lisses et du tissu glandulaire de votre système digestif. C'est une grande partie du SNP et ne dépend pas du SNC. Il est parfois valable, cependant, de considérer le système entérique comme faisant partie du système autonome parce que les structures neurales qui composent le système entérique sont une composante de la production autonome qui régule la digestion (Figure 7). Il existe quelques différences entre les deux, mais pour nos besoins ici, il y aura un bon chevauchement.

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Partie 2 : Tissu nerveux

Le tissu nerveux est composé de deux types de cellules, les neurones et les cellules gliales. Les neurones sont le principal type de cellule que la plupart des gens associent au système nerveux. Ils sont responsables du calcul et de la communication fournis par le système nerveux. Ils sont électriquement actifs et libèrent des signaux chimiques vers les cellules cibles. Les cellules gliales, ou glies, sont connues pour jouer un rôle de soutien pour le tissu nerveux. Les recherches en cours visent un rôle élargi que les cellules gliales pourraient jouer dans la signalisation, mais les neurones sont toujours considérés comme la base de cette fonction. Les neurones sont importants, mais sans support glial, ils ne seraient pas en mesure de remplir leur fonction.

Les neurones sont les cellules considérées comme la base du tissu nerveux. Ils sont responsables des signaux électriques qui communiquent des informations sur les sensations et qui produisent des mouvements en réponse à ces stimuli, tout en induisant des processus de pensée dans le cerveau. Une partie importante de la fonction des neurones réside dans leur structure ou leur forme. La forme tridimensionnelle de ces cellules rend possibles les immenses nombres de connexions au sein du système nerveux.

Comme vous l'avez appris dans la première section, la partie principale d'un neurone est le corps cellulaire, également connu sous le nom de soma (soma = « corps »). Le corps cellulaire contient le noyau et la plupart des principaux organites. Mais ce qui rend les neurones spéciaux, c'est qu'ils ont de nombreuses extensions de leurs membranes cellulaires, qui sont généralement appelées processus. Les neurones sont généralement décrits comme ayant un et un seul axone, une fibre qui émerge du corps cellulaire et se projette vers les cellules cibles (Figure 8). Cet axone unique peut se ramifier à plusieurs reprises pour communiquer avec de nombreuses cellules cibles. C'est l'axone qui propage l'influx nerveux, qui est communiqué à une ou plusieurs cellules. Les autres processus du neurone sont les dendrites (figure 8), qui reçoivent des informations d'autres neurones au niveau de zones de contact spécialisées appelées synapses. Les dendrites sont généralement des processus très ramifiés, fournissant des emplacements pour que d'autres neurones communiquent avec le corps cellulaire. L'information circule à travers un neurone depuis les dendrites, à travers le corps cellulaire et le long de l'axone. Cela donne au neurone une polarité, ce qui signifie que l'information circule dans cette seule direction.

Figure 8. Parties d'un neurone. Les principales parties du neurone sont marquées sur un neurone multipolaire du SNC.

Là où l'axone émerge du corps cellulaire, il existe une région spéciale appelée butte d'axone. Il s'agit d'un rétrécissement du corps cellulaire vers la fibre axonale. Dans la butte axonale, le cytoplasme se transforme en une solution de composants limités appelée axoplasme. Parce que la butte d'axone représente le début de l'axone, elle est également appelée segment initial.

Figure 9. Classification des neurones par forme. Les cellules unipolaires ont un processus qui inclut à la fois l'axone et la dendrite. Les cellules bipolaires ont deux processus, l'axone et une dendrite. Les cellules multipolaires ont plus de deux processus, l'axone et deux ou plusieurs dendrites.

De nombreux axones sont enveloppés par une substance isolante appelée myéline, qui est en fait constituée de cellules gliales. La myéline agit comme un isolant un peu comme le plastique ou le caoutchouc utilisé pour isoler les fils électriques. Une différence clé entre la myéline et l'isolation sur un fil est qu'il y a des lacunes dans la couverture de myéline d'un axone. Chaque écart est appelé un nœud de Ranvier et est important pour la façon dont les signaux électriques se déplacent le long de l'axone. La longueur de l'axone entre chaque espace, qui est enveloppée de myéline, est appelée segment axonal. À l'extrémité de l'axone se trouve l'axone terminal, où se trouvent généralement plusieurs branches s'étendant vers la cellule cible, chacune se terminant par un élargissement appelé bulbe terminal synaptique. Ces ampoules sont ce qui fait la connexion avec la cellule cible au niveau de la synapse.

Il y a de nombreux neurones dans le système nerveux, un nombre qui se compte en milliers de milliards. Et il existe de nombreux types de neurones. Ils peuvent être classés selon de nombreux critères différents. La première façon de les classer est par le nombre de processus attachés au corps cellulaire. En utilisant le modèle standard des neurones, l'un de ces processus est l'axone et les autres sont des dendrites. Parce que l'information circule à travers le neurone des dendrites ou des corps cellulaires vers l'axone, ces noms sont basés sur la polarité du neurone (Figure 9).

Figure 10. Autres classifications de neurones. Trois exemples de neurones classés sur la base d'autres critères. (a) La cellule pyramidale est une cellule multipolaire avec un corps cellulaire en forme de pyramide. (b) La cellule de Purkinje dans le cervelet a été nommée d'après le scientifique qui l'a décrite à l'origine. (c) Les neurones olfactifs sont nommés pour le groupe fonctionnel auquel ils appartiennent.

Les neurones peuvent également être classés en fonction de l'endroit où ils se trouvent, de qui les a trouvés, de ce qu'ils font ou même des produits chimiques qu'ils utilisent pour communiquer entre eux. Certains neurones mentionnés dans cette section sur le système nerveux sont nommés sur la base de ces sortes de classifications (Figure 10). Par exemple, un neurone multipolaire qui a un rôle très important à jouer dans une partie du cerveau appelée le cervelet est connu sous le nom de cellule de Purkinje (généralement prononcé per-KIN-gee). Il porte le nom de l'anatomiste qui l'a découvert (Jan Evangilista Purkinje, 1787-1869).

Cellules gliales

Les cellules gliales, ou névroglie ou simplement la glie, sont l'autre type de cellules présentes dans le tissu nerveux. Ils sont considérés comme des cellules de soutien et de nombreuses fonctions visent à aider les neurones à remplir leur fonction de communication. Le nom glia vient du mot grec qui signifie « colle » et a été inventé par le pathologiste allemand Rudolph Virchow, qui a écrit en 1856 : « Cette substance conjonctive, qui se trouve dans le cerveau, la moelle épinière et les nerfs sensoriels spéciaux, est une sorte de colle (névroglie) dans laquelle sont plantés les éléments nerveux. Aujourd'hui, la recherche sur les tissus nerveux a montré que ces cellules jouent de nombreux rôles plus profonds. Et la recherche pourrait en découvrir beaucoup plus à leur sujet à l'avenir.

Tableau 2 : Types de cellules gliales par emplacement et fonction de base
Glie du SNC glie PNS Fonction basique
Astrocyte Cellule satellite Soutien
Oligodendrocytes Cellule de Schwann Isolation, myélinisation
Microglie Surveillance immunitaire, phagocytose
Cellule épendymaire Création de liquide céphalo-rachidien

Il existe six types de cellules gliales (tableau 2). Quatre d'entre eux se trouvent dans le SNC (Figure 11) et deux se trouvent dans le SNP (Figure 12). Pour référence, le tableau 2 décrit certaines caractéristiques et fonctions communes des différents types de cellules gliales, mais les noms et rôles spécifiques des types de cellules gliales ne sont pas examinables dans ce cours.

Figure 11. Cellules gliales du SNC. Le SNC contient des astrocytes, des oligodendrocytes, des microglies et des cellules épendymaires qui soutiennent les neurones du SNC de plusieurs manières.

L'isolation des axones dans le système nerveux est assurée par les cellules gliales : les oligodendrocytes dans le SNC et les cellules de Schwann dans le SNP. Alors que la manière dont l'une ou l'autre cellule est associée au segment axonal ou aux segments qu'elle isole est différente, le moyen de myéliniser un segment axonal est essentiellement le même dans les deux situations. La myéline est une gaine riche en lipides qui entoure l'axone et, ce faisant, crée une gaine de myéline qui facilite la transmission des signaux électriques le long de l'axone. Les lipides sont essentiellement les phospholipides de la membrane des cellules gliales. La myéline, cependant, est plus que la membrane de la cellule gliale. Il comprend également des protéines importantes qui font partie intégrante de cette membrane. Certaines des protéines aident à maintenir les couches de la membrane des cellules gliales étroitement ensemble.

Figure 12. Cellules gliales du SNP. Le PNS a des cellules satellites et des cellules de Schwann.

Partie 3 : Le système nerveux central

Le cerveau et la moelle épinière constituent le système nerveux central et représentent les principaux organes du système nerveux. La moelle épinière est une structure unique, alors que le cerveau adulte est décrit en termes de quatre régions principales : le cerveau, le diencéphale, le tronc cérébral et le cervelet. Les expériences conscientes d'une personne sont basées sur l'activité neuronale dans le cerveau. La régulation de l'homéostasie est régie par une région spécialisée du cerveau. La coordination des réflexes dépend de l'intégration des voies sensorielles et motrices dans la moelle épinière.

Le cerveau

Le manteau gris emblématique du cerveau humain, qui semble constituer la majeure partie de la masse du cerveau, est le cerveau avec deux moitiés distinctes, une droite et une gauche hémisphère cérébral (Illustration 13). Bon nombre des fonctions neurologiques supérieures, telles que la mémoire, les émotions et la conscience, sont le résultat de la fonction cérébrale. Le cerveau se compose d'une couche continue, ridée et mince de matière grise qui entoure les deux hémisphères, le cortex cérébral, et plusieurs noyaux profonds. UNE gyrus (pluriel = gyri) est la crête d'une de ces rides, et un scissure (pluriel = sulci) est le sillon entre deux gyri. Le motif de ces plis de tissu indique des régions spécifiques du cortex cérébral (Figure 14).

Figure 13. Le cerveau. Le cerveau est un composant important du SNC chez l'homme, et l'aspect le plus évident de celui-ci est la surface pliée appelée cortex cérébral. Au plus profond du cerveau, la substance blanche du corps calleux constitue la principale voie de communication entre les deux hémisphères du cortex cérébral.

Différentes régions du cortex cérébral peuvent être associées à des fonctions particulières, un concept connu sous le nom de localisation de fonction. Au début des années 1900, un neuroscientifique allemand nommé Korbinian Brodmann a effectué une étude approfondie de l'anatomie microscopique (cytoarchitecture) du cortex cérébral et a divisé le cortex en 52 régions distinctes sur la base de l'histologie du cortex. Ses travaux ont abouti à un système de classification connu sous le nom d'aires de Brodmann, qui est encore utilisé aujourd'hui pour décrire les distinctions anatomiques au sein du cortex. Les résultats des travaux de Brodmann sur l'anatomie correspondent très bien aux différences fonctionnelles au sein du cortex. Par exemple, les zones 17 et 18 du lobe occipital sont responsables de la perception visuelle primaire. Cette information visuelle est complexe, elle est donc également traitée dans les lobes temporaux et pariétaux.

Sous le cortex cérébral se trouvent des ensembles de noyaux appelés bastous les noyaux qui augmentent les processus corticaux (Figure 15). Certains des noyaux basaux du cerveau antérieur, par exemple, servent de principal emplacement pour la production d'acétylcholine, qui module l'activité globale du cortex, conduisant éventuellement à une plus grande attention aux stimuli sensoriels. La maladie d'Alzheimer est associée à une perte de neurones dans les noyaux cholinergiques basaux du prosencéphale. Certains autres noyaux basaux contrôlent l'initiation du mouvement. Par exemple, pendant qu'un étudiant est assis dans une salle de classe et écoute un cours, les noyaux basaux empêcheront l'envie de sauter et de crier de se produire. (Les noyaux basaux sont également appelés noyaux gris centraux, bien que cela puisse prêter à confusion car le terme ganglions est généralement utilisé pour les structures périphériques.)

Figure 14. Lobes du cortex cérébral. Le cortex cérébral est divisé en quatre lobes. Un pliage étendu augmente la surface disponible pour les fonctions cérébrales. (Les noms des principaux sillons sont fournis mais ils ne sont pas requis comme matière examinable dans ce cours.) Figure 15. Section frontale du cortex cérébral et des noyaux basaux. Les principaux composants des noyaux basaux, représentés sur une coupe frontale du cerveau, sont le caudé (juste à côté du ventricule latéral), le putamen (inférieur au caudé et séparé par la grande structure de matière blanche appelée capsule interne) , et le globus pallidus (médial au putamen). (Les noms de ces noyaux ne sont pas requis comme matériel examinable dans ce cours.)

Le diencéphale

Le mot diencéphale se traduit par «à travers le cerveau». C'est la connexion entre le cerveau et le reste du système nerveux, à une exception près. Le reste du cerveau, la moelle épinière et le SNP envoient tous des informations au cerveau via le diencéphale. La sortie du cerveau passe par le diencéphale. La seule exception est le système associé à olfactif, ou le sens de l'odorat, qui se connecte directement avec le cerveau.

Le diencéphale est profondément sous le cerveau et constitue les parois du troisième ventricule. Le diencéphale peut être décrit comme n'importe quelle région du cerveau avec « thalamus » dans son nom. Les deux régions principales du diencéphale sont le thalamus lui-même et l'hypothalamus (Figure 16). Il existe d'autres structures, comme la épithalamus, qui contient la glande pinéale, et le sous-thalamus, qui comprend le noyau sous-thalamique, l'un des noyaux basaux.

Figure 16. Le diencéphale. Le diencéphale est composé principalement du thalamus et de l'hypothalamus, qui définissent ensemble les parois du troisième ventricule. Les thalamis sont deux structures ovoïdes allongées de chaque côté de la ligne médiane qui entrent en contact au milieu. L'hypothalamus est inférieur et antérieur au thalamus, culminant en un angle aigu auquel l'hypophyse est attachée.

Le thalamus est un ensemble de noyaux qui transmettent des informations entre le cortex cérébral et la périphérie, la moelle épinière ou le tronc cérébral. Toutes les informations sensorielles, à l'exception de l'odorat, passent par le thalamus avant d'être traitées par le cortex. Les axones des organes sensoriels périphériques, ou noyaux intermédiaires, la synapse dans le thalamus et les neurones thalamiques se projettent directement dans le cerveau. C'est une synapse requise dans toute voie sensorielle, à l'exception de l'olfaction. Le thalamus ne se contente pas de transmettre l'information, il traite également cette information. Par exemple, la partie du thalamus qui reçoit des informations visuelles influencera quels stimuli visuels sont importants ou ce qui attire l'attention. Le cerveau envoie également des informations au thalamus, qui communique généralement les commandes motrices.

En dessous et légèrement en avant du thalamus se trouve l'hypothalamus, l'autre grande région du diencéphale. L'hypothalamus est un ensemble de noyaux largement impliqués dans la régulation de l'homéostasie. L'hypothalamus est la région exécutive en charge du système nerveux autonome et du système endocrinien par sa régulation de l'hypophyse antérieure. D'autres parties de l'hypothalamus sont impliquées dans la mémoire et les émotions dans le cadre du système limbique.

Le tronc cérébral

Le mésencéphale et le cerveau postérieur (composés du pont et de la moelle) sont collectivement appelés tronc cérébral (Figure 17). La structure émerge de la surface ventrale du cerveau antérieur sous la forme d'un cône effilé qui relie le cerveau à la moelle épinière. Attaché au tronc cérébral, mais considéré comme une région distincte du cerveau adulte, se trouve le cervelet. Le mésencéphale coordonne les représentations sensorielles des espaces perceptifs visuels, auditifs et somatosensoriels. Le pont est le lien principal avec le cervelet. Le pont et la moelle régulent plusieurs fonctions cruciales, notamment les systèmes cardiovasculaire et respiratoire.

Les nerfs crâniens se connectent à travers le tronc cérébral et fournissent au cerveau les entrées sensorielles et les sorties motrices associées à la tête et au cou, y compris la plupart des sens spéciaux. Les principales voies ascendantes et descendantes entre la moelle épinière et le cerveau, en particulier le cerveau, traversent le tronc cérébral.

Figure 17. Le tronc cérébral. Le tronc cérébral comprend trois régions : le mésencéphale, le pont et la moelle.

L'une des régions d'origine du cerveau embryonnaire, le mésencéphale est une petite région située entre le thalamus et le pont. L'aqueduc cérébral passe par le centre du mésencéphale, de sorte que ces régions sont le toit et le sol de ce canal.

Le mésencéphale comprend quatre bosses connues sous le nom de colliculi (singulier = colliculus), qui signifie « petite colline » en latin. Les colliculus inférieur est la paire inférieure de ces élargissements et fait partie de la voie auditive du tronc cérébral. Les neurones du colliculus inférieur se projettent vers le thalamus, qui envoie ensuite des informations auditives au cerveau pour la perception consciente du son. Les Colliculus supérieur est la paire supérieure et combine des informations sensorielles sur l'espace visuel, l'espace auditif et l'espace somatosensoriel. L'activité dans le colliculus supérieur est liée à l'orientation des yeux vers un stimulus sonore ou tactile. Si vous marchez le long du trottoir sur le campus et que vous entendez des gazouillis, le colliculus supérieur coordonne cette information avec votre conscience de l'emplacement visuel de l'arbre juste au-dessus de vous. C'est la corrélation des cartes auditives et visuelles. Si vous sentez soudainement quelque chose d'humide tomber sur votre tête, votre colliculus supérieur l'intègre aux cartes auditives et visuelles et vous savez que l'oiseau gazouillant vient de se soulager sur vous. Vous voulez lever les yeux pour voir le coupable, mais ne le faites pas.

Le mot pons vient du mot latin pour bridge. Il est visible sur la surface antérieure du tronc cérébral sous la forme d'un épais faisceau de substance blanche attaché au cervelet. Le pont est le lien principal entre le cervelet et le tronc cérébral.

La matière grise du mésencéphale et des ponts se poursuit dans la moelle, également connue sous le nom de medulla oblongata. Cette région diffuse de matière grise dans tout le tronc cérébral, connue sous le nom de formation réticulaire, est liée au sommeil et à l'éveil, à l'activité cérébrale générale et à l'attention. La moelle contient des noyaux autonomes avec des motoneurones qui contrôlent la vitesse et la force de contraction cardiaque, le diamètre des vaisseaux sanguins et la vitesse et la profondeur de la respiration, entre autres processus physiologiques essentiels.

Le cervelet

Le cervelet, comme son nom l'indique, est le « petit cerveau ». Il est couvert de gyri et de sillons comme le cerveau et ressemble à une version miniature de cette partie du cerveau (Figure 18). Le cervelet intègre les commandes motrices du cortex cérébral avec un retour sensoriel de la périphérie, permettant la coordination et l'exécution précise d'activités motrices, telles que la marche, le vélo, l'écriture ou le jeu d'un instrument de musique.

Figure 18. Le cervelet. Le cervelet est situé sur la face postérieure du tronc cérébral. L'entrée descendante du cervelet pénètre par la grande structure de matière blanche du pont. L'apport ascendant de la périphérie et de la moelle épinière pénètre par les fibres de l'olive inférieure. La sortie va au mésencéphale, qui envoie un signal descendant à la moelle épinière.

Ee Moelle épinière

Alors que le cerveau se développe à partir d'expansions du tube neural en vésicules primaires puis secondaires, la moelle épinière maintient la structure du tube et n'est spécialisée que dans certaines régions.

La longueur de la moelle épinière est divisée en régions qui correspondent aux régions de la colonne vertébrale. Le nom d'une région de la moelle épinière correspond au niveau auquel les nerfs rachidiens traversent les foramens intervertébraux. Immédiatement adjacente au tronc cérébral se trouve la région cervicale, suivie de la région thoracique, puis lombaire et enfin la région sacrée (Figures 24 et 25).

En coupe transversale, la matière grise de la moelle épinière a l'apparence d'un test de tache d'encre, avec la propagation de la matière grise d'un côté reproduite de l'autre - une forme rappelant un «H» majuscule bulbeux. Comme le montre la figure 19, la matière grise est subdivisée en régions appelées cornes.

Les corne postérieure est responsable du traitement sensoriel. Les corne antérieure envoie des signaux moteurs aux muscles squelettiques. Les corne latérale, qui ne se trouve que dans les régions thoracique, lombaire supérieure et sacrée, est la composante centrale de la division sympathique du système nerveux autonome.

Certains des plus gros neurones de la moelle épinière sont les motoneurones multipolaires de la corne antérieure. Les fibres qui provoquent la contraction des muscles squelettiques sont les axones de ces neurones. Le motoneurone qui provoque la contraction du gros orteil, par exemple, est situé dans la moelle épinière sacrée. L'axone qui doit atteindre le ventre de ce muscle peut mesurer un mètre de long. Le corps cellulaire neuronal qui maintient cette longue fibre doit être assez gros, peut-être plusieurs centaines de micromètres de diamètre, ce qui en fait l'une des plus grandes cellules du corps.

Figure 19. Coupe transversale de la moelle épinière. La coupe transversale d'un segment de moelle épinière thoracique montre les cornes postérieure, antérieure et latérale de la matière grise, ainsi que les colonnes postérieure, antérieure et latérale de la matière blanche. LM × 40. (Micrographie fournie par les Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

Tout comme la matière grise est séparée en cornes, la matière blanche de la moelle épinière est séparée en colonnes. Secteurs ascendants des fibres du système nerveux dans ces colonnes transportent l'information sensorielle jusqu'au cerveau, tandis que voies descendantes transporter les commandes motrices du cerveau.

Regardez cette vidéo du cours accéléré pour un aperçu du système nerveux central ! (Lien direct : https://youtu.be/q8NtmDrb_qo)

Les Méninges

La surface externe du SNC est recouverte d'une série de membranes composées de tissu conjonctif appelé les méninges, qui protègent le cerveau. La dure-mère est une épaisse couche fibreuse et une solide gaine protectrice sur tout le cerveau et la moelle épinière. Il est ancré à la surface interne du crâne et de la cavité vertébrale. L'arachnoïde est une membrane de tissu fibreux mince qui forme un sac lâche autour du SNC. Sous l'arachnoïde se trouve une fine maille filamenteuse appelée trabécules arachnoïdiennes, qui ressemble à une toile d'araignée, donnant son nom à cette couche. Directement adjacente à la surface du SNC se trouve la pie-mère, une fine membrane fibreuse qui suit les circonvolutions des gyri et des sillons du cortex cérébral et s'insère dans d'autres sillons et indentations (Figures 20).

Figure 20. Couches méningées du sinus sagittal supérieur. Les couches des méninges dans la fissure longitudinale du sinus sagittal supérieur sont montrées, avec la dure-mère adjacente à la surface interne du crâne, la pie-mère adjacente à la surface du cerveau, et l'espace arachnoïdien et sous-arachnoïdien entre eux. Une villosité arachnoïdienne émerge dans le sinus dural pour permettre au LCR de se refiltrer dans le sang pour le drainage.

Le système ventriculaire et la circulation du liquide céphalo-rachidien

Le liquide céphalorachidien (LCR) circule dans et autour du SNC. Le LCR est produit dans des structures spéciales pour perfuser à travers le tissu nerveux du SNC et est en continuité avec le liquide interstitiel. Plus précisément, le LCR circule pour éliminer les déchets métaboliques des fluides interstitiels des tissus nerveux et les renvoyer dans la circulation sanguine. Les ventricules sont les espaces ouverts dans le cerveau où circule le LCR. Dans certains de ces espaces, le LCR est produit par filtration du sang effectuée par une membrane spécialisée connue sous le nom de plexus choroïde. Le LCR circule dans tous les ventricules pour éventuellement émerger dans l'espace sous-arachnoïdien où il sera réabsorbé dans le sang.

Il y a quatre ventricules dans le cerveau, qui se sont tous développés à partir de l'espace creux d'origine dans le tube neural, le canal central. Les deux premiers sont appelés les ventricules latéraux et sont profondément dans le cerveau. Ces ventricules sont reliés au troisième ventricule par deux ouvertures appelées foramens interventriculaires. Le troisième ventricule est l'espace entre les côtés gauche et droit du diencéphale, qui s'ouvre dans l'aqueduc cérébral qui traverse le mésencéphale. L'aqueduc s'ouvre dans le quatrième ventricule, qui est l'espace entre le cervelet et le pont et la moelle supérieure (Figure 21).

Le système ventriculaire s'ouvre vers l'espace sous-arachnoïdien à partir du quatrième ventricule. L'ouverture médiane unique et la paire d'ouvertures latérales se connectent à l'espace sous-arachnoïdien afin que le LCR puisse s'écouler à travers les ventricules et autour de l'extérieur du SNC. Le liquide céphalo-rachidien est produit dans les ventricules par un type de membrane spécialisée appelée plexus choroïde. Les cellules épendymaires (un type de cellule gliale voir figure 11) entourent les capillaires sanguins et filtrent le sang pour fabriquer le LCR. Le fluide est une solution claire avec une quantité limitée des constituants du sang. Il s'agit essentiellement d'eau, de petites molécules et d'électrolytes. L'oxygène et le dioxyde de carbone sont dissous dans le LCR, comme ils le sont dans le sang, et peuvent diffuser entre le liquide et le tissu nerveux.

Figure 21. Circulation du liquide céphalorachidien. Le plexus choroïde des quatre ventricules produit du LCR, qui circule dans le système ventriculaire puis pénètre dans l'espace sous-arachnoïdien par les ouvertures médiane et latérale. Le LCR est ensuite réabsorbé dans le sang au niveau des granulations arachnoïdiennes, où la membrane arachnoïdienne émerge dans les sinus duraux.

Circulation du liquide céphalo-rachidien

Les plexus choroïdes se trouvent dans les quatre ventricules. Observées lors de la dissection, elles apparaissent comme des structures molles et floues qui peuvent encore être roses, selon la façon dont le système circulatoire est nettoyé lors de la préparation du tissu. Le LCR est produit à partir de composants extraits du sang, de sorte que son écoulement hors des ventricules est lié au pouls de la circulation cardiovasculaire.

Des ventricules latéraux, le LCR s'écoule dans le troisième ventricule, où plus de LCR est produit, puis à travers l'aqueduc cérébral dans le quatrième ventricule où encore plus de LCR est produit. Une très petite quantité de LCR est filtrée au niveau de l'un des plexus, pour un total d'environ 500 millilitres par jour, mais elle est fabriquée en continu et passe à travers le système ventriculaire, maintenant le fluide en mouvement. À partir du quatrième ventricule, le LCR peut continuer dans le canal central de la moelle épinière, mais il s'agit essentiellement d'un cul-de-sac, de sorte qu'une plus grande partie du liquide quitte le système ventriculaire et se déplace dans l'espace sous-arachnoïdien par les ouvertures médiane et latérale.

Dans l'espace sous-arachnoïdien, le LCR circule autour de tout le SNC, assurant deux fonctions importantes. Comme ailleurs dans sa circulation, le LCR récupère les déchets métaboliques du tissu nerveux et les déplace hors du SNC. Il agit également comme un coussin liquide pour le cerveau et la moelle épinière. En entourant l'ensemble du système dans l'espace sous-arachnoïdien, il fournit un mince tampon autour des organes au sein de la dure-mère solide et protectrice. Les granulations arachnoïdiennes sont des prolongements de la membrane arachnoïdienne dans les sinus duraux afin que le LCR puisse être réabsorbé dans le sang, avec les déchets métaboliques. Des sinus duraux, le sang s'écoule de la tête et du cou par les veines jugulaires, avec le reste de la circulation sanguine, pour être réoxygéné par les poumons et les déchets pour être filtrés par les reins (tableau 3).

Tableau 3 : Composants de la circulation du liquide céphalo-rachidien
Ventricules latéraux Troisième ventricule Aqueduc cérébral Quatrième ventricule Canal central Espace sous-arachnoïdien
Emplacement Cerveau Diencéphale mésencéphale Entre pons/medulla oblongata supérieure et cervelet Moelle épinière Externe à l'ensemble du SNC
Structure des vaisseaux sanguins Plexus choroïde Plexus choroïde Rien Plexus choroïde Rien Granulations arachnoïdiennes

Partie 4: Le système nerveux périphérique

Le PNS n'est pas aussi contenu que le CNS car il est défini comme tout ce qui n'est pas le CNS. Certaines structures périphériques sont incorporées dans les autres organes du corps. En décrivant l'anatomie du SNP, il est nécessaire de décrire les structures communes, les nerfs et les ganglions, tels qu'ils se trouvent dans diverses parties du corps. La plupart des structures neurales incorporées dans d'autres organes sont des caractéristiques du système digestif. Ces structures sont connues sous le nom de système nerveux entérique et constituent un sous-ensemble spécial du SNP.

Un ganglion est un groupe de corps cellulaires neuronaux situés à la périphérie. Les ganglions peuvent être classés, pour la plupart, en ganglions sensoriels ou en ganglions autonomes, en référence à leurs fonctions principales. Le type le plus courant de ganglion sensoriel est un dorsal ganglion racinaire. Ces ganglions sont les corps cellulaires des neurones avec des axones qui sont des terminaisons sensorielles à la périphérie, comme dans la peau, et qui s'étendent dans le SNC à travers la racine nerveuse dorsale.

L'autre grande catégorie de ganglions, ceux du système nerveux autonome, sera examinée plus loin dans ce chapitre.

Figure 22. Ganglion de la racine dorsale. Les corps cellulaires des neurones sensoriels, qui sont des neurones unipolaires par leur forme, sont visibles sur cette microphotographie. De plus, la région fibreuse est composée des axones de ces neurones qui traversent le ganglion pour faire partie de la racine nerveuse dorsale (source tissulaire : canine). LM × 40. (Micrographie fournie par les Regents of University of Michigan Medical School © 2012)

Les faisceaux d'axones dans le SNP sont appelés nerfs. Ces structures à la périphérie sont différentes de la contrepartie centrale, appelée tractus. Les nerfs sont composés de plus que du tissu nerveux. Ils ont des tissus conjonctifs investis dans leur structure, ainsi que des vaisseaux sanguins alimentant les tissus en nourriture. Les nerfs sont associés à la région du SNC à laquelle ils sont connectés, soit sous forme de nerfs crâniens (12 paires) connectés au cerveau, soit sous forme de nerfs rachidiens (31 paires) connectés à la moelle épinière.

Les nerfs crâniens sont principalement responsables des fonctions sensorielles et motrices de la tête et du cou, bien que l'un de ces nerfs, le nerf vague, cible les organes des cavités thoracique et abdominale dans le cadre du système nerveux parasympathique. Ils peuvent être classés comme nerfs sensoriels, nerfs moteurs ou une combinaison des deux, ce qui signifie que les axones de ces nerfs proviennent de ganglions sensoriels externes au crâne ou de noyaux moteurs dans le tronc cérébral.

Tous les nerfs spinaux sont des axones sensoriels et moteurs combinés qui se séparent en deux racines nerveuses. Les axones sensoriels pénètrent dans la moelle épinière en tant que racine nerveuse dorsale. Les fibres motrices, à la fois somatiques et autonomes, émergent comme la racine nerveuse ventrale. Le ganglion de la racine dorsale de chaque nerf est un élargissement du nerf spinal.

Le Ne somatiquesystème rvous

Le système nerveux somatique est traditionnellement considéré comme une division au sein du système nerveux périphérique. Cependant, cela passe à côté d'un point important : somatique renvoie à une division fonctionnelle, tandis que périphérique renvoie à une division anatomique. Le système nerveux somatique est responsable de notre perception consciente de l'environnement et de nos réponses volontaires à cette perception au moyen des muscles squelettiques. Les neurones sensoriels périphériques reçoivent des stimuli environnementaux, mais les neurones qui produisent les réponses motrices proviennent du système nerveux central. La distinction entre les structures des systèmes nerveux périphérique et central et les fonctions des systèmes somatique et autonome peut être démontrée le plus facilement par un simple réflexe, une réponse automatique que le système nerveux produit en réponse à des stimuli spécifiques. Les neurones et les voies neurales responsables d'une action réflexe constituent le arc réflexe. L'un des actes réflexes les plus simples est le réflexe d'étirement, par lequel le système nerveux répond à l'étirement d'un muscle (le stimulus) avec la contraction de ce même muscle (la réponse). Cette réponse protège le muscle d'un étirement excessif, mais plus important encore, elle joue un rôle crucial dans le maintien de la posture et de l'équilibre. Les réflexe rotulien (ou réflexe rotulien) est un exemple de réflexe d'étirement et se déroule selon les étapes suivantes (Figure 23) :

  • Le tapotement du tendon rotulien avec un marteau provoque l'étirement des fibres musculaires du muscle quadriceps, ce qui stimule les neurones sensoriels innervant ces fibres.
  • Dans le neurone sensoriel, une impulsion nerveuse (potentiel d'action) est générée, qui se déplace le long de la fibre nerveuse sensorielle du muscle, à travers le ganglion de la racine dorsale, jusqu'à la moelle épinière.
  • Le neurone sensoriel stimule un motoneurone dans la corne ventrale de la moelle épinière.
  • Ce motoneurone envoie une impulsion nerveuse (potentiel d'action) le long de son axone.
  • Cette impulsion atteint le muscle quadriceps, provoquant sa contraction et l'extension de la jambe (un coup de pied).

Le neurone sensoriel peut également activer un interneurone (par exemple, figure 23), qui inhibe le motoneurone responsable de la contraction du muscle antagoniste du quadriceps (c'est-à-dire des ischio-jambiers).

Figure 23. Le réflexe rotulien. Le stimulus (étirement du muscle quadriceps provoqué par un tapotement sur le tendon) déclenche une impulsion nerveuse dans un neurone sensoriel, qui synapse et stimule un motoneurone, entraînant la contraction du quadriceps. (crédit : www.backyardbrains.com/experiments/Musclekneejerk, protégé sous licence Creative Commons)

Un autre exemple de réflexe spinal simple est le réflexe de retrait, ce qui se produit, par exemple, lorsque vous touchez un poêle chaud et retirez votre main. Ce réflexe se produit à travers une séquence similaire d'étapes :

  • Les récepteurs sensoriels de la peau détectent les températures extrêmes et les premiers signes de lésions tissulaires.
  • Dans un neurone sensoriel, une impulsion nerveuse (potentiel d'action) est générée, qui se déplace le long de la fibre nerveuse sensorielle de la peau, à travers le ganglion de la racine dorsale, jusqu'à la moelle épinière.
  • Le neurone sensoriel stimule un motoneurone dans le moteur de la corne ventrale de la moelle épinière.
  • Ce motoneurone envoie une impulsion nerveuse (potentiel d'action) le long de son axone.
  • Cette impulsion atteint le biceps brachial, provoquant une contraction du muscle et une flexion de l'avant-bras au niveau du coude pour retirer la main du poêle chaud.

Le réflexe de retrait de base comprend une entrée sensorielle (le stimulus douloureux), un traitement central (la synapse dans la moelle épinière) et une sortie motrice (activation d'un motoneurone ventral qui provoque la contraction du biceps brachial). Comme on le voit pour le réflexe rotulien, le réflexe de retrait peut également comprendre une inhibition du muscle antagoniste (triceps brachial dans notre exemple). Une autre sortie motrice possible du réflexe de retrait est l'extension croisée : mouvement de contrepoids de l'autre côté du corps par stimulation des muscles extenseurs du membre controlatéral.

Le système nerveux somatique contrôle également les mouvements volontaires et les fonctions motrices plus complexes. Par exemple, la lecture de ce texte commence par une entrée sensorielle visuelle vers la rétine, qui se projette ensuite vers le thalamus, puis vers le cortex cérébral. Une séquence de régions du cortex cérébral traite l'information visuelle, commençant dans le cortex visuel primaire du lobe occipital, et aboutissant à la perception consciente de ces lettres. Le traitement cognitif ultérieur aboutit à la compréhension du contenu. Au fur et à mesure que vous continuez à lire, les régions du cortex cérébral dans le lobe frontal planifient comment déplacer les yeux pour suivre les lignes du texte. La sortie du cortex provoque une activité dans les motoneurones du tronc cérébral qui provoque le mouvement des muscles extraoculaires à travers les troisième, quatrième et sixième nerfs crâniens. Cet exemple comprend également l'entrée sensorielle (la projection rétinienne vers le thalamus), le traitement central (le thalamus et l'activité corticale subséquente) et la sortie motrice (activation des neurones dans le tronc cérébral qui conduisent à une contraction coordonnée des muscles extraoculaires).

Le système nerveux autonome

Le système nerveux autonome est souvent associé à la « réponse de combat ou de fuite », qui fait référence à la préparation du corps à fuir une menace ou à se lever et à se battre face à cette menace. Pour suggérer ce que cela signifie, considérons la situation (très improbable) de voir une lionne chasser dans la savane. Bien que ce ne soit pas une menace courante à laquelle les humains sont confrontés dans le monde moderne, cela représente le type d'environnement dans lequel l'espèce humaine a prospéré et s'est adaptée. La propagation des humains à travers le monde jusqu'à l'état actuel de l'ère moderne s'est produite beaucoup plus rapidement que n'importe quelle espèce ne s'adapterait aux pressions environnementales telles que les prédateurs. Cependant, les réactions des humains modernes dans le monde moderne sont basées sur ces situations préhistoriques. Si votre patron marche dans le couloir le vendredi après-midi à la recherche de « volontaires » pour venir le week-end, votre réponse est la même que l'humain préhistorique voyant la lionne courir à travers la savane : combat ou fuite.

Très probablement, votre réponse à votre patron, sans parler de la lionne, serait la fuite. Fuyez! Le système autonome est responsable de la réponse physiologique pour rendre cela possible et, espérons-le, réussi. L'adrénaline commence à inonder votre système circulatoire. Votre fréquence cardiaque augmente. Les glandes sudoripares deviennent actives. Les bronches des poumons se dilatent pour permettre plus d'échange d'air. Les pupilles se dilatent pour augmenter l'information visuelle. La pression artérielle augmente en général et les vaisseaux sanguins se dilatent dans les muscles squelettiques. Il est temps de courir. Des réponses physiologiques similaires se produiraient en préparation à la lutte contre la menace.

Cette réponse devrait sembler un peu familière. Le système nerveux autonome est également lié aux réponses émotionnelles, et la réponse de combat ou de fuite ressemble probablement à une attaque de panique. Dans le monde moderne, ce genre de réactions est autant associé à l'anxiété qu'à la réponse à une menace. Il est enraciné dans le système nerveux de réagir ainsi. En fait, les adaptations du système nerveux autonome sont probablement antérieures à l'espèce humaine et sont probablement communes à tous les mammifères, et peut-être partagées par de nombreux animaux. Cette lionne pourrait elle-même être menacée dans une autre situation

Cependant, le système nerveux autonome ne se limite pas à répondre aux menaces. Outre la réponse de combat ou de fuite, il existe des réponses appelées « repos et digestion ». Si cette lionne réussit à chasser, elle se reposera de l'effort. Son rythme cardiaque va ralentir. La respiration redeviendra normale. Le système digestif a un gros travail à faire. Une grande partie de la fonction du système autonome est basée sur les connexions au sein d'un réflexe autonome ou viscéral.

Comme nous l'avons vu, le système nerveux peut être divisé en deux parties fonctionnelles : le système nerveux somatique et le système nerveux autonome. Les principales différences entre les deux systèmes sont évidentes dans les réponses que chacun produit. Le système nerveux somatique provoque la contraction des muscles squelettiques. Le système nerveux autonome contrôle les muscles cardiaques et lisses, ainsi que le tissu glandulaire. Le système nerveux somatique est associé à des réponses volontaires (bien que beaucoup puissent se produire sans conscience, comme la respiration), et le système nerveux autonome est associé à des réponses involontaires, telles que celles liées à l'homéostasie.

Le système nerveux autonome régule de nombreux organes internes grâce à un équilibre de deux aspects, ou divisions. En plus du système endocrinien, le système nerveux autonome joue un rôle dans les mécanismes homéostatiques dans le corps. Les deux divisions du système nerveux autonome sont les division sympathique et le division parasympathique. Le système sympathique est associé à la réponse de combat ou de fuite, et l'activité parasympathique est désignée par l'épithète de se reposer et digérer. A chaque effecteur cible, la double innervation détermine l'activité. Par exemple, le cœur reçoit des connexions des divisions sympathique et parasympathique. L'un entraîne une augmentation de la fréquence cardiaque, tandis que l'autre entraîne une diminution de la fréquence cardiaque.

Division sympathique du système nerveux autonome

Pour répondre à une menace – combattre ou fuir – le système sympathique provoque des effets divergents car de nombreux organes effecteurs différents sont activés ensemble dans un but commun. Plus d'oxygène doit être inhalé et délivré au muscle squelettique. Les systèmes respiratoire, cardiovasculaire et musculo-squelettique sont tous activés ensemble. De plus, la transpiration empêche l'excès de chaleur provenant de la contraction musculaire de provoquer une surchauffe du corps. Le système digestif s'arrête de sorte que le sang n'absorbe pas les nutriments alors qu'il devrait fournir de l'oxygène aux muscles squelettiques. Pour coordonner toutes ces réponses, les connexions dans le système sympathique divergent d'une région limitée du SNC à un large éventail de ganglions qui se projettent simultanément vers les nombreux organes effecteurs. L'ensemble complexe de structures qui composent la sortie du système sympathique permet à ces effecteurs disparates de se réunir dans un changement systémique coordonné.

La division sympathique du système nerveux autonome influence les divers systèmes organiques du corps par des connexions émergeant de la moelle épinière thoracique et lombaire supérieure. On l'appelle le système thoraco-lombaire pour refléter cette base anatomique. UNE neurone central dans la corne latérale de l'une de ces régions vertébrales se projette vers les ganglions adjacents à la colonne vertébrale à travers les racines vertébrales ventrales. La majorité des ganglions du système sympathique appartiennent à un réseau de ganglions à chaînes sympathiques qui longe la colonne vertébrale. Les ganglions apparaissent comme une série d'amas de neurones reliés par des ponts axonaux. Un schéma qui montre les connexions du système sympathique est un peu comme un schéma de circuit qui montre les connexions électriques entre les différents réceptacles et dispositifs (Figure 24, dans laquelle les « circuits » du système sympathique sont intentionnellement simplifiés).

Un axone du neurone central qui se projette vers un ganglion sympathique est appelé un fibre préganglionnaire ou neurone, et représente la sortie du SNC vers le ganglion. Les ganglions sympathiques étant adjacents à la colonne vertébrale, les fibres sympathiques préganglionnaires sont relativement courtes et myélinisées. UNE fibre postganglionnaire—l'axone d'un neurone ganglionnaire qui se projette vers l'effecteur cible—représente la sortie d'un ganglion qui influence directement l'organe. Par rapport aux fibres préganglionnaires, les fibres sympathiques postganglionnaires sont longues en raison de la distance relativement plus grande du ganglion à l'effecteur cible. Ces fibres ne sont pas myélinisées. (Notez que le terme « neurone postganglionnaire » peut être utilisé pour décrire la projection d'un ganglion vers la cible. Le problème avec cette utilisation est que le corps cellulaire se trouve dans le ganglion et que seule la fibre est postganglionnaire. Typiquement, le terme neurone s'applique à toute la cellule.)

Un type de fibre sympathique préganglionnaire ne se termine pas par un ganglion. Ce sont les axones des neurones sympathiques centraux qui se projettent vers le médullosurrénale, la partie intérieure de la glande surrénale. Ces axones sont encore appelés fibres préganglionnaires, mais la cible n'est pas un ganglion. La médullosurrénale libère des molécules de signalisation dans la circulation sanguine, plutôt que d'utiliser des axones pour communiquer avec les structures cibles.

Figure 24. La division sympathique du système nerveux autonome. Les neurones de la corne latérale de la moelle épinière (fibres nerveuses préganglionnaires (lignes pleines)) se projettent vers les ganglions de la chaîne de chaque côté de la colonne vertébrale ou vers les ganglions collatéraux (prévertébraux) qui sont antérieurs à la colonne vertébrale dans la cavité abdominale . Les axones de ces neurones ganglionnaires (fibres nerveuses postganglionnaires - lignes pointillées) se projettent ensuite pour cibler les effecteurs dans tout le corps. (Les noms de ganglions et de nerfs spécifiques, ainsi que leurs organes cibles, ne sont pas du matériel examinable dans ce cours.)

Les projections de la division sympathique du système nerveux autonome divergent largement, entraînant une large influence du système dans tout le corps. En réponse à une menace, le système sympathique augmenterait la fréquence cardiaque et la fréquence respiratoire et entraînerait une augmentation du flux sanguin vers le muscle squelettique et une diminution du flux sanguin vers le système digestif. La sécrétion des glandes sudoripares devrait également augmenter dans le cadre d'une réponse intégrée. Tous ces changements physiologiques vont devoir se produire ensemble pour fuir la lionne en chasse, ou l'équivalent moderne. Cette divergence est observée dans les schémas de ramification des neurones sympathiques préganglionnaires - un seul neurone sympathique préganglionnaire peut avoir 10 à 20 cibles. Un axone qui quitte un neurone central de la corne latérale dans la moelle épinière thoraco-lombaire traversera le ramus communicans blanc et entrera dans la chaîne sympathique, où il se ramifiera vers une variété de cibles. Au niveau de la moelle épinière où la fibre sympathique préganglionnaire sort de la moelle épinière, une branche se synapse sur un neurone dans le ganglion à chaînes adjacent. Certaines branches s'étendront vers le haut ou vers le bas à un niveau différent des ganglions de la chaîne. D'autres branches traverseront les ganglions de la chaîne et se projetteront à travers l'un des nerfs splanchniques jusqu'à un ganglion collatéral. Enfin, certaines branches peuvent se projeter à travers les nerfs splanchniques jusqu'à la médullosurrénale. Toutes ces branches signifient qu'un neurone préganglionnaire peut influencer très largement différentes régions du système sympathique, en agissant sur des organes largement distribués.

Division parasympathique du système nerveux autonome

Lorsqu'il ne répond pas à une menace immédiate, le système parasympathique est généralement plus actif que le système sympathique. Bon nombre des mêmes effecteurs dans le corps sont innervés par les deux divisions du système nerveux autonome, mais l'activation de chaque division a tendance à avoir des effets opposés. L'activation du système sympathique a tendance à augmenter l'activité des systèmes respiratoire, cardiovasculaire et musculo-squelettique tout en réduisant l'activité du système digestif. D'autre part, l'activation du système parasympathique a tendance à diminuer activité dans les systèmes respiratoire, cardiovasculaire et musculo-squelettique tout en en augmentant activité dans les systèmes digestif, urinaire et reproducteur. D'une manière générale, l'activité des nombreux organes qui reçoivent des informations des deux systèmes dépend du fait que les neurones du système parasympathique ou sympathique libèrent plus de leur neurotransmetteur sur chaque organe à un moment donné.

La division parasympathique du système nerveux autonome est nommée parce que ses neurones centraux sont situés de chaque côté de la région thoraco-lombaire de la moelle épinière (para- = « à côté » ou « près »). Le système parasympathique peut également être appelé système cranio-sacré (ou écoulement) car les neurones préganglionnaires sont situés dans les noyaux du tronc cérébral et la corne latérale de la moelle épinière sacrée.

Les connexions, ou « circuits », de la division parasympathique sont similaires à la disposition générale de la division sympathique avec quelques différences spécifiques (Figure 25). Les fibres préganglionnaires de la région crânienne se déplacent dans les nerfs crâniens, tandis que les fibres préganglionnaires de la région sacrée se déplacent dans les nerfs rachidiens. Les cibles de ces fibres sont les ganglions terminaux, qui sont situés à proximité ou même à l'intérieur de l'organe cible. La fibre postganglionnaire fait saillie des ganglions terminaux à une courte distance de l'effecteur. Ces ganglions sont souvent appelés ganglions intramuraux lorsqu'ils se trouvent dans l'effecteur cible des parois ou dans le tissu cible spécifique de l'organe. En comparant les longueurs relatives des axones dans le système parasympathique, les fibres préganglionnaires sont longues et les fibres postganglionnaires sont courtes car les ganglions sont proches des – et parfois à l'intérieur des effecteurs cibles.

Regardez cette vidéo du cours accéléré pour un aperçu du système nerveux autonome ! (Lien direct : https://youtu.be/71pCilo8k4M) Figure 25. La division parasympathique du système nerveux autonome. Les neurones des noyaux du tronc cérébral ou de la corne latérale de la moelle épinière sacrée se projettent vers les ganglions terminaux à proximité ou à l'intérieur des divers organes du corps. Les axones de ces neurones ganglionnaires projettent ensuite la courte distance vers ces effecteurs cibles. (Les noms de ganglions et de nerfs spécifiques, ainsi que leurs organes cibles, ne sont pas du matériel examinable dans ce cours.)

Signalisation chimique in le système nerveux autonome

Là où un neurone autonome se connecte à une cible, il y a une synapse. Le signal électrique du potentiel d'action provoque la libération d'une molécule de signalisation, qui se liera aux protéines réceptrices de la cellule cible. Les synapses du système autonome sont classées soit comme cholinergique, ce qui signifie que acétylcholine (Ach) est libéré, ou adrénergique, ce qui signifie que norépinéphrine est libérée. Les termes cholinergique et adrénergique se réfèrent non seulement à la molécule de signalisation qui est libérée mais également à la classe de récepteurs auxquels chacun se lie.

Le terme adrénergique doit vous rappeler le mot adrénaline, qui est associé à la réaction de combat ou de fuite décrite au début du chapitre. L'adrénaline et l'épinéphrine sont deux noms pour la même molécule. La glande surrénale (en latin, ad- = « au-dessus de » renal = « rein ») sécrète de l'adrénaline. La terminaison "-ine" fait référence au produit chimique dérivé ou extrait de la glande surrénale. Une construction similaire du grec au lieu du latin donne le mot épinéphrine (epi- = "au-dessus" nephr- = "rein"). Dans l'usage scientifique, l'épinéphrine est préférée aux États-Unis, tandis que l'adrénaline est préférée en Grande-Bretagne, car « adrénaline » était autrefois un nom de médicament breveté aux États-Unis. Bien que le médicament ne soit plus commercialisé, la convention de désigner cette molécule par les deux noms différents persiste. De même, la noradrénaline et la noradrénaline sont deux noms pour la même molécule.

Toutes les fibres préganglionnaires, sympathiques et parasympathiques, libèrent de l'ACh. Les fibres parasympathiques postganglionnaires libèrent également de l'ACh. Les fibres sympathiques postganglionnaires libèrent de la noradrénaline, à l'exception des fibres qui se projettent vers les glandes sudoripares et les vaisseaux sanguins associés aux muscles squelettiques, qui libèrent de l'ACh.

Les molécules de signalisation peuvent appartenir à deux grands groupes. Les neurotransmetteurs sont libérés au niveau des synapses, tandis que les hormones sont libérées dans la circulation sanguine. Ce sont des définitions simplistes, mais elles peuvent aider à clarifier ce point. L'acétylcholine peut être considérée comme un neurotransmetteur car elle est libérée par les axones au niveau des synapses. Le système adrénergique, cependant, présente un défi. Les fibres sympathiques postganglionnaires libèrent de la noradrénaline, qui peut être considérée comme un neurotransmetteur. Mais la médullosurrénale libère de l'épinéphrine et de la noradrénaline dans la circulation, elles doivent donc être considérées comme des hormones.

Partie 5: Neuronal Signalisation

Après avoir examiné les composants du tissu nerveux et l'anatomie de base du système nerveux, vient ensuite une compréhension de la façon dont le tissu nerveux est capable de communiquer au sein du système nerveux. Avant d'aborder les détails de la façon dont cela fonctionne, une illustration de la façon dont les composants s'assemblent sera utile (résumée à la figure 26).

Figure 26. Tester l'eau. (1) Le neurone sensoriel a des terminaisons dans la peau qui détectent un stimulus tel que la température de l'eau. La force du signal qui commence ici dépend de la force du stimulus. (2) Le potentiel gradué des terminaisons sensorielles, s'il est suffisamment fort, initiera un potentiel d'action au niveau du segment initial de l'axone (qui est immédiatement adjacent aux terminaisons sensorielles de la peau). (3) L'axone du neurone sensoriel périphérique pénètre dans la moelle épinière et entre en contact avec un autre neurone de la matière grise. Le contact est une synapse où un autre potentiel gradué est provoqué par la libération d'un signal chimique par les terminaisons axonales. (4) Un potentiel d'action est initié au niveau du segment initial de ce neurone et remonte la voie sensorielle jusqu'à une région du cerveau appelée le thalamus. Une autre synapse transmet l'information au neurone suivant. (5) La voie sensorielle se termine lorsque le signal atteint le cortex cérébral. (6) Après intégration avec des neurones dans d'autres parties du cortex cérébral, une commande motrice est envoyée depuis le gyrus précentral du cortex frontal. (7) Le motoneurone supérieur envoie un potentiel d'action jusqu'à la moelle épinière. La cible du motoneurone supérieur sont les dendrites du motoneurone inférieur dans la matière grise de la moelle épinière.(8) L'axone du motoneurone inférieur émerge de la moelle épinière dans un nerf et se connecte à un muscle par une jonction neuromusculaire pour provoquer la contraction du muscle cible.

Imaginez que vous êtes sur le point de prendre une douche. Vous avez ouvert le robinet pour faire couler l'eau alors que vous vous préparez à prendre la douche. Après quelques minutes, vous vous attendez à ce que l'eau soit à une température à laquelle il sera confortable d'entrer. Alors vous mettez votre main dans le jet d'eau. Ce qui se passe ensuite dépend de la façon dont votre système nerveux interagit avec le stimulus de la température de l'eau et de ce que vous faites en réponse à ce stimulus.

Figure 27. L'entrée sensorielle. Les récepteurs de la peau détectent la température de l'eau.

Dans la peau de vos doigts ou de vos orteils se trouve un type de récepteur sensoriel sensible à la température, appelé thermorécepteur. Lorsque vous placez votre main sous la douche (Figure 27), la membrane cellulaire des thermorécepteurs change d'état électrique (tension). La quantité de changement dépend de la force du stimulus (la chaleur de l'eau). C'est ce qu'on appelle un Potentiel évalué. Si le stimulus est fort, la tension de la membrane cellulaire changera suffisamment pour générer un signal électrique qui descendra dans l'axone.

La tension à laquelle un tel signal est généré est appelée la seuil, et le signal électrique résultant est appelé un potentiel d'action. Dans cet exemple, le potentiel d'action se déplace - un processus connu sous le nom de propagation-le long de l'axone de la butte axonale aux terminaux axonaux et dans les bulbes synaptiques. Lorsque ce signal atteint les bulbes d'extrémité, il provoque la libération d'une molécule de signalisation appelée un neurotransmetteur.

Le neurotransmetteur diffuse sur la courte distance de la synapse et se lie à une protéine réceptrice du neurone cible. Lorsque le signal moléculaire se lie au récepteur, la membrane cellulaire du neurone cible change d'état électrique et un nouveau potentiel gradué commence. Si ce potentiel gradué est suffisamment fort pour atteindre le seuil, le deuxième neurone génère un potentiel d'action au niveau de sa butte axonale. La cible de ce neurone est un autre neurone du thalamus du cerveau, la partie du SNC qui agit comme un relais pour les informations sensorielles. À une autre synapse, le neurotransmetteur est libéré et se lie à son récepteur. Le thalamus envoie ensuite les informations sensorielles au cortex cérébral, la couche la plus externe de matière grise dans le cerveau, où commence la perception consciente de cette température de l'eau. Dans le cortex cérébral, l'information est traitée entre de nombreux neurones, intégrant le stimulus de la température de l'eau avec d'autres stimuli sensoriels, avec votre état émotionnel (vous n'êtes tout simplement pas prêt à vous réveiller, le lit vous appelle), des souvenirs (peut-être de les notes de laboratoire que vous devez étudier avant un quiz). Enfin, un plan est élaboré sur ce qu'il faut faire, que ce soit pour augmenter la température, éteindre toute la douche et retourner au lit, ou entrer dans la douche. Pour faire l'une de ces choses, le cortex cérébral doit envoyer une commande à votre corps pour faire bouger les muscles (Figure 28).

Figure 28. La réponse motrice. Sur la base de l'entrée sensorielle et de l'intégration dans le SNC, une réponse motrice est formulée et exécutée.

Une région du cortex est spécialisée pour envoyer des signaux à la moelle épinière pour le mouvement. Les motoneurone supérieur est dans cette région, appelée le primaire cortex moteur, qui a un axone qui s'étend tout le long de la moelle épinière. Au niveau de la moelle épinière où cet axone fait une synapse, un potentiel gradué se produit dans la membrane cellulaire d'un motoneurone inférieur. Ce deuxième motoneurone est responsable de la contraction des fibres musculaires. De la manière décrite dans le chapitre sur le tissu musculaire, un potentiel d'action se déplace le long de l'axone du motoneurone vers la périphérie. L'axone se termine sur les fibres musculaires à la jonction neuromusculaire. L'acétylcholine est libérée au niveau de cette synapse spécialisée, ce qui provoque le début du potentiel d'action musculaire, à la suite d'un potentiel important connu sous le nom de potentiel de plaque terminale. Lorsque le motoneurone inférieur excite la fibre musculaire, celle-ci se contracte. Tout cela se produit en une fraction de seconde, mais cette histoire est à la base du fonctionnement du système nerveux.

Canaux ioniques et membrane de repos Potentiel

Les fonctions du système nerveux - sensation, intégration et réponse - dépendent des fonctions des neurones sous-jacents à ces voies. Pour comprendre comment les neurones sont capables de communiquer, il est nécessaire de décrire le rôle d'un membrane excitable dans la génération de ces signaux. La base de cette communication est le potentiel d'action, qui démontre comment des changements dans la membrane peuvent constituer un signal. L'examen de la façon dont ces signaux fonctionnent dans des circonstances plus variables implique un examen des potentiels gradués, qui seront traités dans la section suivante.

Figure 29. Membrane cellulaire et protéines transmembranaires. La membrane cellulaire est composée d'une bicouche phospholipidique et contient de nombreuses protéines transmembranaires, y compris différents types de protéines de canal qui servent de canaux ioniques.

La plupart des cellules du corps utilisent des particules chargées, des ions, pour accumuler une charge à travers la membrane cellulaire. Les cellules utilisent la membrane cellulaire pour réguler le mouvement des ions entre le liquide extracellulaire et le cytosol. Comme vous l'avez appris dans le chapitre sur les cellules, la membrane cellulaire est principalement responsable de la régulation de ce qui peut traverser la membrane et de ce qui reste d'un seul côté. La membrane cellulaire est une bicouche phospholipidique, de sorte que seules les substances qui peuvent passer directement à travers le noyau hydrophobe peuvent diffuser à travers sans aide. Les particules chargées, hydrophiles par définition, ne peuvent traverser la membrane cellulaire sans assistance (Figure 29). Les protéines transmembranaires, en particulier les protéines de canal, rendent cela possible. Plusieurs canaux ioniques passifs, ainsi que des pompes de transport actives, sont nécessaires pour générer un potentiel transmembranaire et un potentiel d'action. Les canaux ioniques sont des pores qui permettent à des particules chargées spécifiques de traverser la membrane en réponse à un gradient de concentration existant.

La protéine porteuse appelée pompe sodium/potassium est particulièrement intéressante. Elle déplace les ions sodium (Na + ) hors d'une cellule et les ions potassium (K + ) dans une cellule, régulant ainsi la concentration en ions des deux côtés de la membrane cellulaire. La pompe à sodium/potassium nécessite de l'énergie sous forme d'adénosine triphosphate (ATP), elle est donc également appelée ATPase. Comme cela a été expliqué dans le chapitre sur la cellule, la concentration de Na + est plus élevée à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur, et la concentration de K + est plus élevée à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur. Cela signifie que cette pompe déplace les ions contre les gradients de concentration pour le sodium et le potassium, c'est pourquoi elle nécessite de l'énergie. En fait, la pompe maintient essentiellement ces gradients de concentration.

Les canaux ioniques ne permettent pas toujours aux ions de diffuser librement à travers la membrane. Certains sont ouverts par certains événements, ce qui signifie que les canaux sont fermé.

UNE canal contrôlé par un ligand s'ouvre parce qu'une molécule de signalisation, un ligand, se lie à la région extracellulaire du canal. Ce type de canal est également connu sous le nom de récepteur ionotrope car lorsque le ligand, appelé neurotransmetteur dans le système nerveux, se lie à la protéine, les ions traversent la membrane en modifiant sa charge (Figure 30).

Figure 30. Canaux à déclenchement par ligand. Lorsque le ligand, dans ce cas le neurotransmetteur acétylcholine, se lie à un emplacement spécifique sur la surface extracellulaire de la protéine du canal, le pore s'ouvre pour laisser passer les ions sélectionnés. Les ions, dans ce cas, sont des cations de sodium, de calcium et de potassium.

UNE canal à fermeture mécanique s'ouvre à cause d'une déformation physique de la membrane cellulaire. De nombreux canaux associés au sens du toucher (somatosensation) sont contrôlés mécaniquement. Par exemple, lorsqu'une pression est appliquée sur la peau, ces canaux s'ouvrent et permettent aux ions de pénétrer dans la cellule. Similaire à ce type de canal serait le canal qui s'ouvre sur la base des changements de température, comme dans le test de l'eau dans la douche (Figure 31).

Figure 31. Canaux à commande mécanique. Lorsqu'un changement mécanique se produit dans le tissu environnant, tel qu'une pression ou un toucher, le canal est physiquement ouvert. Les thermorécepteurs fonctionnent sur un principe similaire. Lorsque la température locale des tissus change, la protéine réagit en ouvrant physiquement le canal. Figure 32. Canaux voltage-dépendants. Les canaux voltage-dépendants s'ouvrent lorsque la tension transmembranaire change autour d'eux. Les acides aminés dans la structure de la protéine sont sensibles à la charge et provoquent l'ouverture du pore à l'ion sélectionné.

UNE canal voltage-dépendant est un canal qui répond aux changements des propriétés électriques de la membrane dans laquelle il est noyé. Normalement, la partie interne de la membrane est à une tension négative. Lorsque cette tension devient moins négative, le canal commence à permettre aux ions de traverser la membrane (Figure 32).

UNE canal de fuite est aléatoirement fermé, ce qui signifie qu'il s'ouvre et se ferme au hasard, d'où la référence à la fuite. Il n'y a pas d'événement réel qui ouvre le canal à la place, il a un taux intrinsèque de commutation entre les états ouvert et fermé. Les canaux de fuite contribuent à la tension transmembranaire de repos de la membrane excitable (Figure 33).

Figure 33. Canaux de fuite. Dans certaines situations, les ions doivent traverser la membrane de manière aléatoire. Les propriétés électriques particulières de certaines cellules sont modifiées par la présence de ce type de canal.

L'état électrique de la membrane cellulaire peut avoir plusieurs variations. Ce sont toutes des variantes du potentiel membranaire. Un potentiel est une distribution de charge à travers la membrane cellulaire, mesurée en millivolts (mV). La norme consiste à comparer l'intérieur de la cellule par rapport à l'extérieur, de sorte que le potentiel membranaire est une valeur représentant la charge du côté intracellulaire de la membrane basée sur l'extérieur étant zéro, relativement parlant (Figure 34).

Figure 34. Mesure de la charge à travers une membrane avec un voltmètre. Une électrode d'enregistrement est insérée dans la cellule et une électrode de référence se trouve à l'extérieur de la cellule. En comparant la charge mesurée par ces deux électrodes, la tension transmembranaire est déterminée. Il est classique d'exprimer cette valeur pour le cytosol par rapport à l'extérieur.

La concentration d'ions dans les fluides extracellulaires et intracellulaires est en grande partie équilibrée, avec une charge neutre nette. Cependant, une légère différence de charge se produit juste à la surface de la membrane, à la fois interne et externe. C'est la différence dans cette région très limitée qui a tout le pouvoir dans les neurones (et les cellules musculaires) de générer des signaux électriques, y compris des potentiels d'action.

Avant que ces signaux électriques puissent être décrits, l'état de repos de la membrane doit être expliqué. Lorsque la cellule est au repos et que les canaux ioniques sont fermés (sauf pour les canaux de fuite qui s'ouvrent aléatoirement), les ions sont distribués à travers la membrane de manière très prévisible. La concentration de Na + à l'extérieur de la cellule est 10 fois supérieure à la concentration à l'intérieur. Aussi, la concentration de K+ à l'intérieur de la cellule est plus importante qu'à l'extérieur. Le cytosol contient une concentration élevée d'anions, sous forme d'ions phosphate et de protéines chargées négativement. Les gros anions sont un composant de la membrane cellulaire interne, y compris des phospholipides et des protéines spécialisés associés au feuillet interne de la membrane (le feuillet est un terme utilisé pour un côté de la membrane bicouche lipidique). La charge négative est localisée dans les gros anions.

Avec les ions répartis à travers la membrane à ces concentrations, la différence de charge est mesurée à -70 mV, la valeur décrite comme la le potentiel de la membrane au repos. La valeur exacte mesurée pour le potentiel membranaire au repos varie entre les cellules, mais -70 mV est la valeur la plus couramment enregistrée. Cette tension serait en fait beaucoup plus faible, sauf pour les contributions de certaines protéines importantes dans la membrane. Canaux de fuite Les canaux K+ permettent à K+ de sortir lentement des cellules. Dans une bien moindre mesure, les canaux de fuite Na + permettent au Na + de se déplacer lentement dans la cellule. L'activité constante de la pompe Na + /K + maintient les gradients ioniques. Cela peut sembler être un gaspillage d'énergie, mais chacun a un rôle à jouer dans le maintien du potentiel membranaire.

Génération d'un Potentiel d'action

Le potentiel membranaire au repos décrit l'état d'équilibre de la cellule, qui est un processus dynamique équilibré par la fuite d'ions et le pompage d'ions. Sans aucune influence extérieure, cela ne changera pas. Pour déclencher un signal électrique, le potentiel de la membrane doit changer.

Cela commence par une ouverture de canal pour Na + dans la membrane. Parce que la concentration de Na + est plus élevée à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur de la cellule d'un facteur 10, les ions se précipiteront dans la cellule qui sont largement entraînés par le gradient de concentration. Parce que le sodium est un ion chargé positivement, il modifiera la tension relative immédiatement à l'intérieur de la cellule par rapport à immédiatement à l'extérieur. Le potentiel de repos est l'état de la membrane à une tension de -70 mV, de sorte que le cation sodium entrant dans la cellule la rendra moins négative. Ceci est connu comme dépolarisation, ce qui signifie que le potentiel de membrane se déplace vers zéro.

Le gradient de concentration pour Na + est si fort qu'il continuera à entrer dans la cellule même après que le potentiel membranaire soit devenu nul, de sorte que la tension immédiatement autour du pore commence à devenir positive. Le gradient électrique joue également un rôle, car les protéines négatives situées sous la membrane attirent l'ion sodium. Le potentiel membranaire atteindra +30 mV au moment où le sodium entrera dans la cellule.

Lorsque le potentiel membranaire atteint +30 mV, d'autres canaux voltage-dépendants s'ouvrent dans la membrane. Ces canaux sont spécifiques de l'ion potassium. Un gradient de concentration agit également sur K + . Lorsque K + commence à quitter la cellule, emportant avec lui une charge positive, le potentiel membranaire commence à revenir vers sa tension de repos. C'est appelé repolarisation, ce qui signifie que la tension membranaire revient vers la valeur -70 mV du potentiel membranaire au repos.

La repolarisation ramène le potentiel de membrane à la valeur de -70 mV qui indique le potentiel de repos, mais elle dépasse en fait cette valeur. Les ions potassium atteignent l'équilibre lorsque la tension membranaire est inférieure à -70 mV, donc une période de hyperpolarisation se produit alors que les canaux K + sont ouverts. Ces canaux K + sont légèrement retardés dans la fermeture, ce qui explique ce court dépassement.

Figure 35. Graphique du potentiel d'action. En traçant la tension mesurée à travers la membrane cellulaire en fonction du temps, le potentiel d'action commence par une dépolarisation, suivie d'une repolarisation, qui dépasse le potentiel de repos en hyperpolarisation, et enfin la membrane revient au repos. Regardez cette vidéo du cours accéléré pour en savoir plus sur le potentiel d'action ! Lien direct : https://youtu.be/OZG8M_ldA1M

Ce qui a été décrit ici est le potentiel d'action, qui est présenté sous la forme d'un graphique de la tension au fil du temps (Figure 35). C'est le signal électrique que le tissu nerveux génère pour la communication. Le changement de la tension membranaire de -70 mV au repos à +30 mV à la fin de la dépolarisation est un changement de 100 mV. Cela peut également être écrit comme un changement de 0,1 V. Pour mettre cette valeur en perspective, pensez à une batterie. Une pile AA que vous pourriez trouver dans une télécommande de télévision a une tension de 1,5 V, ou une pile 9 V (la pile rectangulaire avec deux bornes à une extrémité) est évidemment de 9 V. Le changement observé dans le potentiel d'action est un ou deux ordres de grandeur de moins que la charge de ces batteries. En fait, le potentiel de membrane peut être décrit comme une batterie. Une charge est stockée à travers la membrane qui peut être libérée dans les bonnes conditions. Une pile de votre télécommande a stocké une charge qui est « libérée » lorsque vous appuyez sur un bouton.

La question est, maintenant, qu'est-ce qui initie le potentiel d'action ? La description ci-dessus glisse commodément sur ce point. Mais il est essentiel de comprendre ce qui se passe. Le potentiel de membrane restera à la tension de repos jusqu'à ce que quelque chose change. La description ci-dessus indique simplement qu'un canal Na + s'ouvre. Maintenant, dire "un canal s'ouvre" ne signifie pas qu'une protéine transmembranaire individuelle change. Au lieu de cela, cela signifie qu'un type de canal s'ouvre. Il existe différents types de canaux qui permettent au Na + de traverser la membrane. Un canal Na + déclenché par un ligand s'ouvrira lorsqu'un neurotransmetteur s'y lie et un canal Na + mécaniquement déclenché s'ouvrira lorsqu'un stimulus physique affecte un récepteur sensoriel (comme une pression appliquée sur la peau comprime un récepteur tactile). Qu'il s'agisse d'un neurotransmetteur se liant à sa protéine réceptrice ou d'un stimulus sensoriel activant une cellule réceptrice sensorielle, certains stimulus déclenchent le processus. Le sodium commence à entrer dans la cellule et la membrane devient moins négative.

Figure 36. Étapes d'un potentiel d'action. En traçant la tension mesurée à travers la membrane cellulaire en fonction du temps, les événements du potentiel d'action peuvent être liés à des changements spécifiques de la tension membranaire. (1) Au repos, la tension membranaire est de -70 mV. (2) La membrane commence à se dépolariser lorsqu'un stimulus externe est appliqué. (3) La tension membranaire amorce une montée rapide vers +30 mV. (4) La tension de membrane commence à revenir à une valeur négative. (5) La repolarisation se poursuit au-delà de la tension membranaire au repos, entraînant une hyperpolarisation. (6) La tension membranaire revient à la valeur de repos peu de temps après l'hyperpolarisation.

Un troisième type de canal qui est une partie importante de la dépolarisation du potentiel d'action est le canal Na + voltage-dépendant. Les canaux qui commencent à dépolariser la membrane à cause d'un stimulus aident la cellule à se dépolariser de -70 mV à -55 mV. Une fois que la membrane atteint cette tension, les canaux Na + voltage-dépendants s'ouvrent. C'est ce qu'on appelle le seuil. Toute dépolarisation qui ne modifie pas le potentiel membranaire à -55 mV ou plus n'atteindra pas le seuil et n'entraînera donc pas de potentiel d'action. De plus, tout stimulus qui dépolarise la membrane à -55 mV ou au-delà provoquera l'ouverture d'un grand nombre de canaux et un potentiel d'action sera initié.

En raison du seuil, le potentiel d'action peut être assimilé à un événement numérique, qu'il se produise ou non. Si le seuil n'est pas atteint, aucun potentiel d'action ne se produit. Si la dépolarisation atteint -55 mV, le potentiel d'action se poursuit et s'étend jusqu'à +30 mV, auquel K + provoque une repolarisation, y compris le dépassement hyperpolarisant. De plus, ces changements sont les mêmes pour chaque potentiel d'action, ce qui signifie qu'une fois le seuil atteint, exactement la même chose se produit. Un stimulus plus fort, qui pourrait dépolariser la membrane bien au-delà du seuil, ne produira pas un potentiel d'action « plus important ».Les potentiels d'action sont "tout ou rien". Soit la membrane atteint le seuil et tout se passe comme décrit ci-dessus, soit la membrane n'atteint pas le seuil et rien d'autre ne se passe. Tous les potentiels d'action culminent à la même tension (+30 mV), donc un potentiel d'action n'est pas plus grand qu'un autre. Des stimuli plus forts déclencheront plus rapidement plusieurs potentiels d'action, mais les signaux individuels ne sont pas plus importants. Ainsi, par exemple, vous ne ressentirez pas une plus grande sensation de douleur, ou n'aurez pas une contraction musculaire plus forte, en raison de la taille du potentiel d'action car ils ne sont pas de tailles différentes.

Comme nous l'avons vu, la dépolarisation et la repolarisation d'un potentiel d'action dépendent de deux types de canaux (le canal Na + voltage-dépendant et le canal K + voltage-dépendant). Le canal Na + voltage-dépendant a en fait deux portes. L'une est la porte d'activation, qui s'ouvre lorsque le potentiel membranaire franchit -55 mV. L'autre porte est la porte d'inactivation, qui se ferme après un laps de temps déterminé, de l'ordre d'une fraction de milliseconde. Lorsqu'une cellule est au repos, la porte d'activation est fermée et la porte d'inactivation est ouverte. Cependant, lorsque le seuil est atteint, la porte d'activation s'ouvre, permettant au Na+ de s'engouffrer dans la cellule. Chronométré avec le pic de dépolarisation, la porte d'inactivation se ferme. Lors de la repolarisation, plus aucun sodium ne peut pénétrer dans la cellule. Lorsque le potentiel membranaire repasse à -55 mV, la porte d'activation se ferme. Après cela, la porte d'inactivation se rouvre, rendant le canal prêt à recommencer tout le processus.

Le canal K + voltage-dépendant n'a qu'une seule grille, qui est sensible à une tension de membrane de -50 mV. Cependant, il ne s'ouvre pas aussi rapidement que le canal Na + voltage-dépendant. Cela peut prendre une fraction de milliseconde pour que le canal s'ouvre une fois que cette tension a été atteinte. Le moment de cela coïncide exactement avec le moment où le flux de Na + atteint son maximum, de sorte que les canaux K + dépendants de la tension s'ouvrent juste au moment où les canaux Na + dépendants de la tension sont inactivés. Au fur et à mesure que le potentiel membranaire se repolarise et que la tension passe à nouveau à -50 mV, le canal se ferme, à nouveau avec un peu de retard. Le potassium continue de quitter la cellule pendant un court instant et le potentiel membranaire devient plus négatif, ce qui entraîne le dépassement hyperpolarisant. Ensuite, le canal se referme et la membrane peut revenir au potentiel de repos en raison de l'activité continue des canaux non dépendants et de la pompe Na + /K +. Tout cela se déroule en 2 millisecondes environ (Figure 36). Tant qu'un potentiel d'action est en cours, un autre ne peut être initié. Cet effet est appelé le période réfractaire.

Propagation du potentiel d'actions

Figure 37. Propagation d'un potentiel d'action le long d'un axone non myélinisé.

Le potentiel d'action est initié au début de l'axone, au niveau de ce qu'on appelle le segment initial. Il existe une forte densité de canaux Na + voltage-dépendants, de sorte qu'une dépolarisation rapide peut avoir lieu ici. En descendant le long de l'axone, le potentiel d'action se propage car davantage de canaux Na + voltage-dépendants s'ouvrent à mesure que la dépolarisation s'étend. Cette propagation se produit parce que Na + pénètre par le canal et se déplace le long de l'intérieur de la membrane cellulaire. Au fur et à mesure que le Na+ se déplace ou s'écoule sur une courte distance le long de la membrane cellulaire, sa charge positive dépolarise un peu plus la membrane cellulaire. Au fur et à mesure que cette dépolarisation s'étend, de nouveaux canaux Na + voltage-dépendants s'ouvrent et davantage d'ions se précipitent dans la cellule, étendant un peu plus la dépolarisation (Figure 37).

Parce que les canaux Na + voltage-dépendants sont inactivés au pic de la dépolarisation, ils ne peuvent pas être réouverts pendant une brève période - la période réfractaire absolue. De ce fait, la dépolarisation se propageant vers les canaux précédemment ouverts n'a aucun effet. Le potentiel d'action doit se propager vers les terminaisons axonales en conséquence, la polarité du neurone est maintenue, comme mentionné ci-dessus.

Figure 38. Propagation d'un potentiel d'action le long d'un axone myélinisé. Les nœuds de Ranvier sont des lacunes dans la couverture de myéline le long des axones. Les nœuds contiennent des canaux K + et Na + voltage-dépendants. Les potentiels d'action descendent l'axone en sautant d'un nœud à l'autre. Ce diagramme montre les nœuds de Ranvier et les segments internodaux (myélinisés) avec approximativement la même longueur. Ce n'est pas exact : dans les vrais axones, les segments avec la myéline sont environ mille fois plus longs que les nœuds !

La propagation, telle que décrite ci-dessus, s'applique aux axones non myélinisés. Lorsque la myélinisation est présente, le potentiel d'action se propage différemment (Figure 38). Les ions sodium qui pénètrent dans la cellule au niveau du segment initial commencent à se propager le long du segment axonal, mais il n'y a pas de canaux Na + voltage-dépendants jusqu'au premier nœud de Ranvier. Comme il n'y a pas d'ouverture constante de ces canaux le long du segment axonal, la dépolarisation se propage à une vitesse optimale. La distance entre les nœuds (1-3 mm) est la distance optimale pour maintenir la membrane toujours dépolarisée au-dessus du seuil au nœud suivant. Au fur et à mesure que Na + se propage le long de l'intérieur de la membrane du segment axonal, la charge commence à se dissiper. Si le nœud était plus bas dans l'axone, cette dépolarisation aurait trop diminué pour que les canaux Na + voltage-dépendants soient activés au nœud suivant de Ranvier. Si les nœuds étaient plus rapprochés, la vitesse de propagation serait plus lente.

La propagation le long d'un axone non myélinisé est appelée conduction continue le long d'un axone myélinisé, il est saltatoire conduction. La conduction continue est lente car il y a toujours des canaux Na + voltage-dépendants qui s'ouvrent, et de plus en plus de Na + se précipite dans la cellule. La conduction saltatoire est plus rapide car le potentiel d'action saute essentiellement d'un nœud à l'autre (saltare = « sauter »), et le nouvel influx de Na+ renouvelle la membrane dépolarisée. Avec la myélinisation de l'axone, le diamètre de l'axone peut influencer la vitesse de conduction. Tout comme l'eau coule plus vite dans une rivière large que dans un ruisseau étroit, la dépolarisation à base de Na + se propage plus rapidement dans un axone large que dans un axone étroit. Ce concept est connu sous le nom de résistance et est généralement vrai pour les fils électriques ou la plomberie, tout comme pour les axones, bien que les conditions spécifiques soient différentes à l'échelle des électrons ou des ions par rapport à l'eau dans une rivière.

Neurotransmission

Les changements électriques qui se produisent dans un neurone, comme décrit dans la section précédente, sont similaires à l'allumage d'un interrupteur. Un stimulus déclenche la dépolarisation, mais le potentiel d'action s'exécute tout seul une fois qu'un seuil est atteint. La question est maintenant : « Qu'est-ce qui allume l'interrupteur ? » Des modifications temporaires de la tension de la membrane cellulaire peuvent résulter de neurones recevant des informations de l'environnement ou de l'action d'un neurone sur un autre. Ces types spéciaux de potentiels influencent un neurone et déterminent si un potentiel d'action se produira ou non. Bon nombre de ces signaux transitoires proviennent de la synapse, la connexion entre des cellules électriquement actives.

Il existe deux types de synapses : les synapses chimiques et les synapses électriques. Dans une synapse chimique, un signal chimique, à savoir un neurotransmetteur, est libéré par une cellule et affecte l'autre cellule. Dans une synapse électrique, il existe une connexion directe entre les deux cellules afin que les ions puissent passer directement d'une cellule à l'autre. Si une cellule est dépolarisée dans une synapse électrique, la cellule jointe se dépolarise également car les ions passent entre les cellules. Les synapses chimiques impliquent la transmission d'informations chimiques d'une cellule à l'autre. Cette section se concentrera sur le type chimique de synapse.

Un exemple de synapse chimique est la jonction neuromusculaire décrite dans le chapitre sur le tissu musculaire. Dans le système nerveux, il y a beaucoup plus de synapses qui sont essentiellement les mêmes que la jonction neuromusculaire. Toutes les synapses ont des caractéristiques communes, qui peuvent être résumées dans cette liste :

  • élément présynaptique
  • neurotransmetteur (emballé dans des vésicules)
  • fente synaptique
  • protéines réceptrices
  • élément postsynaptique
  • élimination ou recapture des neurotransmetteurs

La transmission synaptique (ou neurotransmission) se déroule selon les étapes suivantes (Figure 39) :

  • Un potentiel d'action atteint la terminaison axonale.
  • Le changement de tension provoque l'ouverture des canaux Ca 2+ voltage-dépendants dans la membrane du bulbe synaptique.
  • La concentration de Ca 2+ augmente à l'intérieur du bulbe terminal et les ions Ca 2+ s'associent aux protéines de la surface externe des vésicules des neurotransmetteurs, facilitant la fusion de la vésicule avec la membrane présynaptique. Le neurotransmetteur est ensuite libéré par exocytose dans le petit espace entre les cellules, connu sous le nom de fente synaptique.
  • Une fois dans la fente synaptique, le neurotransmetteur diffuse sur une courte distance jusqu'à la membrane postsynaptique et peut interagir avec les récepteurs des neurotransmetteurs. Les récepteurs sont spécifiques au neurotransmetteur et les deux s'emboîtent comme une clé et une serrure. Un neurotransmetteur se lie à son récepteur et ne se lie pas aux récepteurs d'autres neurotransmetteurs, faisant de la liaison un événement chimique spécifique.
  • L'interaction du neurotransmetteur avec le récepteur peut entraîner une dépolarisation ou une hyperpolarisation de la membrane cellulaire postsynaptique, conduisant respectivement à une excitation de la cellule postsynaptique (et éventuellement à la génération d'un nouveau potentiel d'action) ou à une inhibition.
  • Le neurotransmetteur est éliminé de la fente synaptique par diffusion, en raison de l'action d'enzymes qui le décomposent chimiquement ou par des transporteurs dans la membrane cellulaire présynaptique.

Figure 39. Transmission synaptique. Le neurone pré-synaptique signale un neurone postsynaptique en libérant un neurotransmetteur à travers la fente synaptique.

Il existe plusieurs systèmes de neurotransmetteurs qui se trouvent au niveau de diverses synapses du système nerveux (Figure 40). Dans ce cours, vous n'êtes pas obligé de connaître tous les neurotransmetteurs, mais seulement de pouvoir fournir un exemple de neurotransmetteur de chacun des systèmes ci-dessous.

  • Aminéacides: Cela comprend le glutamate (Glu), le GABA (acide gamma-aminobutyrique, un dérivé du glutamate) et la glycine (Gly).
  • Bamines iogéniques: Il s'agit d'un groupe de neurotransmetteurs fabriqués enzymatiquement à partir d'acides aminés. Par exemple, le neurotransmetteur sérotonine est fabriqué à partir de tryptophane. D'autres amines biogènes sont fabriquées à partir de la tyrosine et comprennent la dopamine, la norépinéphrine et l'épinéphrine. L'épinéphrine chimique (épi- = « on » « -néphrine » = rein) est également connue sous le nom d'adrénaline (rénale = « rein »), et la noradrénaline est parfois appelée noradrénaline. La glande surrénale produit de l'épinéphrine et de la norépinéphrine qui sont libérées dans la circulation sanguine sous forme d'hormones.
  • Csystème holinergique: C'est le système à base d'acétylcholine. Cela inclut la jonction neuromusculaire comme exemple de synapse cholinergique, mais les synapses cholinergiques se trouvent dans d'autres parties du système nerveux. Ils sont dans le système nerveux autonome, ainsi que distribués dans tout le cerveau.
  • Neuropeptides : Ce sont des molécules de neurotransmetteurs constituées de chaînes d'acides aminés reliées par des liaisons peptidiques. C'est ce qu'est une protéine, mais le terme protéine implique une certaine longueur de la molécule. Certains neuropeptides sont assez courts, comme la met-enképhaline, longue de cinq acides aminés. D'autres sont longues, comme la bêta-endorphine, longue de 31 acides aminés. Les neuropeptides sont souvent libérés au niveau des synapses en combinaison avec un autre neurotransmetteur, et ils agissent souvent comme des hormones dans d'autres systèmes du corps, tels que le peptide intestinal vasoactif (VIP) ou la substance P.

L'effet d'un neurotransmetteur sur l'élément postsynaptique dépend entièrement de la protéine réceptrice. Premièrement, s'il n'y a pas de protéine réceptrice dans la membrane de l'élément postsynaptique, alors le neurotransmetteur n'a aucun effet. L'effet dépolarisant ou hyperpolarisant dépend également du récepteur. Par exemple, lorsque l'acétylcholine se lie à un type de récepteur appelé récepteur nicotinique, la cellule postsynaptique est dépolarisée. En effet, le récepteur est un canal cationique et le Na + chargé positivement se précipitera dans la cellule. Cependant, lorsque l'acétylcholine se lie à un autre type de récepteur appelé récepteur muscarinique, dont il existe plusieurs variantes, elle peut provoquer une dépolarisation ou une hyperpolarisation de la cellule cible.

D'autre part, les neurotransmetteurs d'acides aminés, glutamate, glycine et GABA, sont presque exclusivement associés à un seul effet. Le glutamate est considéré comme un acide aminé excitateur, mais uniquement parce que les récepteurs Glu chez l'adulte provoquent une dépolarisation de la cellule postsynaptique. La glycine et le GABA sont considérés comme des acides aminés inhibiteurs, encore une fois parce que leurs récepteurs provoquent une hyperpolarisation.

Figure 40. Exemples de neurotransmetteurs. Voici quelques exemples de transmetteurs majeurs, leurs structures chimiques et certaines de leurs fonctions.


Qu'arrivera-t-il à un neurone si je retire soudainement la pompe mais pas les canaux Na+ et K+ qui fuient ? - La biologie

Lequel des lipides membranaires suivants ne contient pas de queue d'acide gras ?

La formation d'une bicouche lipidique semble être énergétiquement défavorable. Cependant, elle est en fait favorisée car elle permet Un niveau d'entropie plus élevé que toute autre alternative. Qu'est-ce qui rend la formation de bicouches énergétiquement favorable ?

(a) Les groupes de tête polaire forment un réseau de liaisons hydrogène à l'interface avec l'eau.

(b) Les molécules d'eau forment des structures en forme de cage autour des molécules hydrophobes.

(c) Des liaisons hydrogène se forment entre les groupes de tête polaires voisins dans la bicouche.

(d) Les queues d'acides gras sont hautement saturées et flexibles.

(b) Les molécules d'eau forment des structures en forme de cage autour des molécules hydrophobes.

3. Une bactérie est soudainement expulsée d'un intestin humain chaud vers le monde froid extérieur. Lequel des suivants les ajustements que la bactérie pourrait faire pour maintenir le même niveau de fluidité membranaire ?

(a)Produire des lipides avec des queues d'hydrocarbures qui sont plus longues et ont moins de doubles liaisons.

(b)Produire des lipides avec des queues d'hydrocarbures qui sont plus courtes et ont plus de doubles liaisons.

(c) Diminuer la quantité de cholestérol dans la membrane.

(d) Diminution de la quantité de glycolipides dans la membrane.

(b)Produire des lipides avec des queues d'hydrocarbures qui sont plus courtes et ont plus de doubles liaisons.

Où se déroule la plupart des nouvelles synthèses membranaires dans une cellule eucaryote ?

(a)Golgi
(b) réticulum endoplasmique
(c) membrane plasmique
(d) mitochondries

Les lipides membranaires ont différents types de mouvement. Ce qui net se produisent spontanément dans les membranes biologiques?

(a) commutation entre les couches lipidiques
(b) mouvement latéral
(c) rotation
(d) flexion des chaînes hydrocarbonées

(a) commutation entre les couches lipidiques

Il y a deux propriétés des phospholipides qui affectent la façon dont ils se regroupent : la longueur de la chaîne hydrocarbonée et nombre de doubles liaisons. Le degré de tassement, à son tour, influence la mobilité relative des molécules dans la membrane.

Lequel donnerait le phospholipide le plus mobile ?

(a)24 carbones avec 1 double liaison
(b)15 carbones avec 2 doubles liaisons
(c)20 carbones avec 2 doubles liaisons
(d)16 carbones sans doubles liaisons

(b)15 carbones avec 2 doubles liaisons

7.Le cholestérol remplit plusieurs fonctions dans les cellules de mammifères. Lequel n'est pas influencé par le cholestérol ?

(a) perméabilité membranaire
(b) fluidité membranaire
(c) rigidité de la membrane
(d) épaisseur de la membrane

De nouveaux phospholipides membranaires sont synthétisés par des enzymes liées au côté ______ de la membrane ________.

(a) cytosolique, mitochondrial
(b)luminal, Golgi
(c)cytosolique, ER
(d) extracellulaire, plasma

La synthèse membranaire dans la cellule nécessite la régulation de la croissance des deux moitiés de la bicouche et de la rétention sélective de certains types de lipides d'un côté ou de l'autre. Quelles enzymes accomplissent les deux tâches ?

(a)flippases (b)phospholipases (c)convertases (d)glycosylases

Contrairement aux protéines cytosoliques solubles, les protéines membranaires sont plus difficiles à purifier. Lequel des suivants substances est le plus couramment utilisé pour aider à purifier une protéine membranaire?

(a)solution à haute teneur en sel (b)saccharose (c)détergent (d)éthanol

Nous connaissons la structure moléculaire détaillée et le mécanisme d'action de la protéine transmembranaire bactériorhodopsine. Cette protéine utilise la lumière du soleil comme source d'énergie pour pomper ______ hors de la cellule.

Les membranes plasmiques sont extrêmement minces et fragiles, nécessitant un vaste réseau de soutien de protéines fibreuses. Cette

réseau est appelé le ______.

(a) cortex
(b)complexe de rattachement
(c) cytosquelette
(d)spectrine

Les globules rouges ont été très utiles dans l'étude des membranes et des composants protéiques qui fournissent

Soutien structurel. Laquelle des protéines suivantes est la principale protéine fibreuse du cortex du globule rouge ?

(a) tubuline
(b)protéines d'attachement (c)actine (d)spectrine

La diversité des chaînes d'oligosaccharides présentes dans le revêtement glucidique de la surface cellulaire peut être obtenue en ?

(a) faire varier les types de sucres monomères utilisés (b) faire varier les types de liaisons entre les sucres

(c) faire varier le nombre de branches dans la chaîne (d) tout ce qui précède

Les cellules endothéliales les plus proches du site d'une infection expriment des protéines appelées lectines. Chaque lectine se lie à un

______ particulier qui est présenté à la surface d'une cellule cible

(a)oligosaccharide (b)aminophospholipide (c)polysaccharide (d)sphingolipide

Lequel des énoncés suivants est vrai?

(a) Les phospholipides formeront spontanément des liposomes dans des solvants non polaires.

(b) Chez les eucaryotes, tous les organites à membrane sont entourés d'une bicouche lipidique.

(c) Les lipides membranaires diffusent dans le plan de la membrane.

(d) Les lipides membranaires basculent fréquemment entre une monocouche et l'autre.

Les lipides membranaires diffusent dans le plan de la membrane.

Les protéines porines forment de grands canaux en forme de tonneau dans la membrane. Lequel est ne pas vrai à propos de ces canaux?

(a) Ils sont constitués principalement d'hélices . (b)Ils sont constitués principalement de feuilles β.
(c) Ils ne peuvent pas former de canaux étroits.
(d) ont une alternance d'acides aminés hydrophobes et hydrophiles.

(a) Ils sont constitués principalement d'hélices .

Les glycoprotéines et les protéoglycanes contribuent à la couche de glucides à la surface des cellules. Lequel est ne pas vrai?

(a) peut être sécrété dans l'environnement extracellulaire.
(b) Ils n'ont qu'un seul domaine transmembranaire.
(c) Ils ont de longues chaînes glucidiques.
(d) Ils sont reconnus par les lectines

(c) Ils ont de longues chaînes glucidiques.

Lequel des énoncés suivants concernant le revêtement glucidique de la surface cellulaire est faux?

(a) Il ne se trouve généralement pas du côté cytosolique de la membrane.

(b) Il peut jouer un rôle dans l'adhésion cellule-cellule.

(c) l'arrangement des chaînes latérales oligosaccharidiques est hautement ordonné, tout comme les liaisons peptidiques d'une chaîne polypeptidique.

(d) Des oligosaccharides spécifiques peuvent être impliqués dans la reconnaissance cellule-cellule.

(c) l'arrangement des chaînes latérales oligosaccharidiques est hautement ordonné, tout comme les liaisons peptidiques d'une chaîne polypeptidique.

Bien que le cholestérol soit hydrophobe, il possède un groupe de tête hydrophile comme tous les autres lipides membranaires.

La phosphatidylsérine est le phospholipide le plus abondant trouvé dans les membranes cellulaires.

Les glycolipides ne contiennent pas le composant glycérol présent dans les phospholipides.

La structure hautement ordonnée de la bicouche lipidique rend sa génération et son maintien énergétiquement favorables.

Les protéines liées aux lipides sont classées comme des protéines membranaires périphériques car la chaîne polypeptidique ne traverse pas la bicouche.

Une protéine peut être intégrée du côté cytosolique de la bicouche membranaire en utilisant une hélice hydrophobe.

Une protéine qui repose sur des interactions protéine-protéine pour stabiliser son association membranaire est classée comme une protéine membranaire périphérique car elle peut être dissociée sans utiliser de détergents.

Les protéines membranaires qui pompent les ions dans et hors de la cellule sont classées comme des transporteurs.

Lorsqu'une cellule de souris est fusionnée avec une cellule humaine, le mouvement des protéines membranaires respectives est limité à leurs emplacements d'origine au moment de la fusion.

Les membranes des cellules épithéliales sont asymétriques et les protéines du côté apical de la membrane cellulaire ne peuvent pas diffuser dans le côté basal de la membrane.

Les glucides les plus longs trouvés à la surface des cellules sont liés à des protéines membranaires intégrales.

Le seul rôle de la couche glucidique à la surface des cellules est d'absorber l'eau, ce qui crée une surface visqueuse et aide à la reconnaissance cellule-cellule.

Les fonctions spécialisées des différentes membranes sont largement déterminées par les _1_ qu'elles contiennent. Les lipides membranaires sont _2_ molécules, composées d'une partie hydrophile et d'une partie hydrophobe. Toutes les membranes cellulaires ont la même structure _3__, avec le _4_ des phospholipides faisant face à l'intérieur de la membrane et le _5_ à l'extérieur. Les lipides les plus courants dans la plupart des membranes cellulaires sont les _6_. Le groupe de tête d'un glycolipide est composé de _7_.

a.Amphipathique b.hydrophobe c.phosphatidylsérine d.cholestérol e.bicouche lipidique f.phospholipides g.queues d'acides gras h.monocouche lipidique i.protéines j.glycolipides k.lipides l.stérols

m.groupes de tête hydrophiles n. phosphatidylcholine o.sucres

5. groupes de tête hydrophiles

Les protéines membranaires peuvent s'associer à la membrane cellulaire de plusieurs manières. Les protéines membranaires qui s'étendent à travers la bicouche lipidique sont _1_ protéines et ont _2_ régions qui sont exposées à l'intérieur de la bicouche. D'un autre côté, les protéines associées à la membrane ne traversent pas la bicouche et s'associent plutôt à la membrane à travers une hélice qui est _3_. D'autres protéines sont _4_ attachées à des molécules lipidiques insérées dans la membrane. _5_ les protéines membranaires sont liées à la membrane par des interactions non covalentes avec d'autres protéines liées à la membrane.

a.Amphipathique b.hydrophile c.non covalente d.Corticale e. f.périphérique hydrophobe

g. De manière covalente h. intégral i.transmembranaire j.Détergent k.micelle l.déplié

Identifiez les 3 composants de la membrane illustrés et étiquetez

les groupes chimiques.

E.sterol F.hydrocarbure insaturé

G.hydrocarbure saturé H.stérol groupe de tête polaire

Bien que l'environnement extracellulaire ait une concentration élevée en ions sodium et que l'environnement intracellulaire

l'environnement a une concentration élevée en ions potassium, les deux doivent être neutralisés par des charges négatives

molécules. Dans le cas extracellulaire, quel est l'anion principal ?

Une cellule de levure affamée atterrit dans une cuve de jus de raisin et commence à s'y régaler des sucres, produisant

dioxyde de carbone et éthanol dans le processus : C6H12O6 + 2ADP + 2Pje + H + 2CO2 + 2CH3CH2OH + 2ATP

+2H2O. Malheureusement, le jus de raisin est contaminé par des protéases qui attaquent certains des

transportent les protéines dans la mbr de la cellule de levure, et la cellule de levure meurt. Lequel des éléments suivants pourrait expliquer

pour la disparition de la cellule de levure ?

(a) accumulation toxique de dioxyde de carbone à l'intérieur de la cellule (b) accumulation toxique d'éthanol à l'intérieur de la cellule

(c) diffusion de l'ATP hors de la cellule (d) incapacité à importer du sucre dans la cellule

(d) impossibilité d'importer du sucre dans la cellule

Les canaux ioniques sont classés comme des protéines de transport membranaire. Les canaux discriminent par taille et

charger. En plus du Na + , quels ions vous attendriez-vous à diffuser librement à travers un canal Na + ?

H+ car il est chargé positivement et assez petit pour passer à travers le canal

Les transporteurs, contrairement aux canaux, fonctionnent par ________________.

(a) liaison spécifique aux solutés
(b) un mécanisme de porte

(c)filtrage des solutés par charge (d)filtrage des solutés par taille

(a) liaison spécifique aux solutés

Les pompes sont des transporteurs capables d'exploiter l'énergie fournie par d'autres composants dans les cellules

pour conduire le mouvement des solutés à travers les membranes, contre leur gradient de concentration. Ce type

des transports s'appelle _.

(a)transport actif (b)diffusion libre (c)diffusion facilitée (d)transport passif

Dans les cellules Gradients électrochimiques H+ : quels transporteurs H+ régulent le pH dans les cellules animales ?

(a) pompe à lumière (b)H + ATPase (c)H + symporteur (d)Na + -H + échangeur

Les pompes à Ca 2+ dans la membrane plasmique et le réticulum endoplasmique sont importantes pour _____________.

(a) maintenir l'équilibre osmotique (b) empêcher le Ca 2+ de modifier l'activité des molécules dans le cytosol

(c)fournir aux enzymes du réticulum endoplasmique des ions Ca 2+ nécessaires à leur activité catalytique (d)maintenir un potentiel membranaire négatif

(c)fournir aux enzymes du réticulum endoplasmique des ions Ca 2+ nécessaires à leur activité catalytique

Lequel des énoncés suivants décrit le mieux le comportement d'un canal fermé ?

(a) Il reste ouvert en continu lorsqu'il est stimulé.

(b) s'ouvre plus fréquemment en réponse à un stimulus donné.

(c) s'ouvre plus largement à mesure que le stimulus devient plus fort (d) Il reste fermé s'il n'est pas stimulé.

(b) s'ouvre plus fréquemment en réponse à un stimulus donné.

Les canaux voltage-dépendants contiennent des domaines protéiques chargés, qui sont sensibles aux changements de

potentiel de mbr. En répondant à un seuil de potentiel membranaire, ces capteurs de tension

déclencher l'ouverture des canaux. Qui décrit le mieux le comportement d'une population de

canaux exposés à un tel seuil ?

(a)Certains canaux restent fermés + certains s'ouvrent complètement.

(b) Tous les canaux s'ouvrent complètement.

(c) Tous les canaux s'ouvrent en partie, au même degré.

(d) Tous les canaux s'ouvrent en partie, chacun à un degré différent.

(a)Certains canaux restent fermés + certains s'ouvrent complètement.

Les canaux de fuite K+ se trouvent dans la membrane plasmique. Ces canaux s'ouvrent et se ferment dans un

mode non réglementée et aléatoire. Qu'accomplissent-ils dans une cellule de repos ?

(a) Ils ont mis le gradient de concentration K + à zéro

(b) Ils mettent le potentiel de membrane à zéro.

(c) Ils perturbent le potentiel membranaire au repos

(d) Ils maintiennent le gradient électrochimique pour K + à 0.

d) Ils maintiennent le gradient électrochimique pour K + à 0.

Si des canaux Na + sont ouverts dans une cellule au repos, comment le potentiel membranaire au repos sera-t-il affecté ?

(a) Le potentiel de membrane n'est pas affecté par Na + .
(b) Il devient plus négatif.
(c) Cela devient plus positif.
(d) Il est réinitialisé de façon permanente.

(c) Cela devient plus positif.

Lequel des éléments suivants est requis pour la sécrétion de neurotransmetteurs en réponse à une action

(a) récepteurs de neurotransmetteurs (b) Na + -K + pompes

(c) canaux K + dépendants de la tension (d) canaux Ca 2+ dépendants de la tension

(d) canaux Ca 2+ dépendants de la tension

La stimulation d'un motoneurone aboutit finalement à la libération d'un neurotransmetteur au niveau du

synapse entre le neurone et une cellule musculaire. Quel type de neurotransmetteur est utilisé dans ces

jonctions neuromusculaires ?

(a)acétylcholine (b)glutamate (c)GABA (d)glycine

CO2 et ô2 sont des molécules hydrosolubles qui diffusent librement à travers les membranes cellulaires.

Les protéines liées aux lipides sont classées comme des protéines membranaires intégrales car bien qu'elles ne soient pas des protéines transmembranaires, elles sont liées de manière covalente aux lipides membranaires et ne peuvent pas être dissociées sans perturber l'intégrité de la membrane.

Les différences de perméabilité entre les bicouches lipidiques artificielles et les membranes cellulaires proviennent des variations de la teneur en phospholipides.

Faux. Une protéine incorporée utilise une hélice amphipathique. Le côté hydrophobe interagit avec les queues d'acides gras des lipides membranaires et la partie hydrophile interagit avec les composants aqueux du cytosol.

Les transporteurs sont similaires aux canaux, sauf qu'ils sont plus gros, permettant aux protéines repliées ainsi qu'aux plus petites molécules organiques de les traverser.

Les cellules dépensent de l'énergie sous forme d'hydrolyse d'ATP afin de maintenir des concentrations d'ions différentes de celles trouvées à l'extérieur de la cellule.

Faux. Les protéines membranaires qui pompent des ions dans les deux sens à travers la membrane appartiennent à la classe fonctionnelle des transporteurs.

La diffusion facilitée ou TRANSPORT PASSIF peut être décrit comme le mouvement favorable d'un soluté vers le bas de son gradient de concentration couplé au mouvement défavorable d'un second soluté vers le haut de son gradient de concentration.

Faux. Ceci décrit le transport couplé, qui est un type de transport actif. La diffusion facilitée peut également être appelée transport passif, dans lequel un soluté descend toujours son gradient de concentration.

Les transporteurs subissent des transitions entre différentes conformations, selon que la poche de liaison au substrat est vide ou occupée.

Le gradient électrochimique de K + à travers la membrane plasmique est faible. Par conséquent, tout mouvement de K + de l'intérieur vers l'extérieur de la cellule est piloté uniquement par son gradient de concentration.

La charge négative nette du côté cytosolique de la membrane augmente le taux d'importation de glucose dans la cellule par un uniporteur.

Faux. Le glucose est une molécule non chargée et son importation n'est pas directement affectée par la différence de tension à travers la membrane si le glucose est transporté seul. Si l'exemple donné était le symporteur Na/glucose, nous devrions considérer la différence de charge à travers la membrane.

Les neurotransmetteurs sont de petites molécules libérées dans la fente synaptique après la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane présynaptique.

Les potentiels d'action sont généralement médiés par des canaux Ca 2+ voltage-dépendants.

Faux. Les potentiels d'action sont généralement médiés par des canaux Na+ voltage-dépendants.

Les canaux Na + voltage-dépendants sont automatiquement inactivés peu de temps après leur ouverture, ce qui garantit que le potentiel d'action ne peut pas reculer le long de l'axone.

Les canaux K + voltage-dépendants s'ouvrent également immédiatement en réponse à la dépolarisation locale, réduisant l'amplitude du potentiel d'action.

Faux. Les canaux K+ dépendants de la tension répondent plus lentement que les canaux Na+ dépendants de la tension. Parce qu'ils ne s'ouvrent pas tant que le potentiel d'action n'a pas atteint son apogée, ils n'affectent pas son amplitude. Au lieu de cela, ils aident à restaurer rapidement le potentiel membranaire local pendant que les canaux Na+ voltage-dépendants sont dans la conformation inactivée.

Une molécule descend son gradient de concentration par _1_ transport, mais nécessite _2_transport pour remonter son gradient de concentration. Les protéines de transport et les canaux ioniques fonctionnent dans le transport membranaire en fournissant une _3_voie à travers la membrane pour des solutés polaires spécifiques ou des ions inorganiques. _4_ sont hautement sélectifs dans les solutés qu'ils transportent, liant le soluté à un site spécifique et modifiant sa conformation de manière à transporter le soluté à travers la membrane. D'autre part, _5_ distingue les solutés principalement sur la base de la taille et de la charge électrique.

a.Actif b. protéines de transport c. canaux ioniques d. acide aminé e. hydrophile

f.Non covalent g. amphipathique h.hydrophobe i.passif

  1. passif
  2. actif
  3. hydrophile
  4. Transporteur de protéines
  5. Canaux ioniques

Pour une molécule non chargée, la direction du transport passif à travers une membrane est déterminée uniquement par son gradient _1_. En revanche, pour une molécule chargée, le _2_ doit également être pris en compte. La force motrice nette d'une molécule chargée à travers une membrane a donc deux composants et est appelée gradient _3_. Le transport actif permet le mouvement des solutés contre ce gradient. Les protéines de transport appelées transporteurs _4_ utilisent le mouvement d'un soluté vers le bas de son gradient pour fournir l'énergie nécessaire au transport ascendant d'un deuxième gradient. Lorsque ce transporteur déplace les deux ions dans la même direction à travers la membrane, il est considéré comme a(n) _5_ si les ions se déplacent dans des directions opposées, le transporteur est considéré comme a(n) _6_.

a.Antiport b. potentiel couplé de la membrane c.d.hydrolyse de l'ATP e. électrochimique f.symport g.Concentration h. i.uniport piloté par la lumière

  1. Concentration
  2. Potentiel membranaire
  3. Électrochimique
  4. Accouplé
  5. Symport
  6. Antiport

Le potentiel d'action est une onde de _1_ qui se propage rapidement le long de la membrane plasmique neuronale. Cette onde est déclenchée par une variation locale du potentiel membranaire à une valeur _2_ négative du potentiel membranaire au repos. Le potentiel d'action se propage par l'ouverture de canaux _3_. Lors d'un potentiel d'action, le potentiel de membrane passe de _4_ à _5_. Le potentiel d'action voyage le long du _6_ du neurone jusqu'aux terminaisons nerveuses. Les neurones reçoivent principalement des signaux à leur _7_ hautement ramifié.