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Propriétés électriques des cellules

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Propriétés électriques des cellules - PowerPoint PPT Presentation


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Propriétés électriques des cellules. Ces propriétés sont liées aux caractéristiques de la membrane cellulaire. Existence et maintien du potentiel de repos = toutes les cellules. Réponse à une activation : cellules excitables. Le potentiel de repos. DDP strictement localisée à la membrane.

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Presentation Transcript
slide2

Ces propriétés sont liées aux caractéristiques de la membrane cellulaire.

  • Existence et maintien du potentiel de repos = toutes les cellules.
  • Réponse à une activation : cellules excitables.

Propriétés électriques des cellules

le potentiel de repos
Le potentiel de repos

DDP strictement localisée à la membrane.

Extérieur + + + + + +

Membrane cellulaire

Vi - Ve

- - - - - - - - -

Intérieur

Vi – Ve < - 50 mV pour cellules excitables

(Vi – Ve 50 mV).

Cette DDP est une conséquence de l’inégalité de répartition de certains ions entre les deux faces de la membrane.

Propriétés électriques des cellules

slide4

0

Cellule du muscle de grenouille

+

-

+

-

12

155

4

145 mmol/L

Na+

K+

Gradient de concentration

Gradient électrique

Résultante

-

+

4

120

Rappel : Equilibre de Donnan, Loi de Nernst pour un ion monovalentpositif diffusible

Vi – Ve = - RT ln [ ] i

zF [ ] e

Cl-

Propriétés électriques des cellules

slide5

Potentiel « d’équilibre »

  • Connaissant [ ]i et [ ]e ∆ V (dans l’hypothèse où l’ion est diffusible).
  • Na+ + 65 mV
  • K+ - 95 mV
  • Cl-  - 90 mV  valeur mesurée dans cette préparation

Première théorie (Boyle et Conway).

  Membrane cellulaire perméable à K+ et Cl- imperméable à Na+, mais :

  • Différence de  5 mV pour K+
  • Expérience de Hodgkin et Keynes

Propriétés électriques des cellules

slide6

Na* Na*

Na* Na*

axone

Na* Na*

Na*

Na*

Donc la membrane cellulaire est perméable au sodium (50 fois moins qu’au K+).

Propriétés électriques des cellules

slide7

Théorie actuelle.

Tenant compte des perméabilités dans la membrane du K+ et du Na+ :

Goldman :

Faible devant Ke quand Ke augmente

[K+]e + PNa+ [Na+]e

Pk+

Vi – Ve = 60 log

[K+]i + PNa+ [Na+]i

Pk+

- RT ln 1

Toujours faible

F 10

Propriétés électriques des cellules

slide8

vi - ve

- 60

log [K+]e mmol/L

1

3

5

10

100

La courbe expérimentale pour [K+]e < 10 mmol/L correspond à celle prédite.

Propriétés électriques des cellules

slide9

Quel est le mécanisme ?

 Pompe Na/K ATP dépendante.

Extérieur

Membrane

Intérieur

ATP

Entrée Active K+ (2 ions)

Sortie Na+ (3 ions)

Propriétés électriques des cellules

slide10

Administration d’ouabaïne (qui bloque spécifiquement la pompe Na+/K+).

vi - ve

t

 - 5 mV

Potentiel de Donnan

 - 70 mV

Potentiel de repos

Propriétés électriques des cellules

l activation de la fibre nerveuse
L’activation de la fibre nerveuse

La fibre nerveuse peut être stimulée par exemple par un courant électrique.

1. Stimulation par un courant infraliminaire (n’aboutissant pas à la dépolarisation de la cellule), d'intensité inférieure à la rhéobase.

Courant entrant

Courant sortant

+ +

- -

+ + + + + + + + + +

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Fibre nerveuse

vi - ve

x

Dépolarisation

 - 70 mV

Potentiel de repos

Hyperpolarisation

Propriétés électriques des cellules

slide12

La résistance transversale de la membrane est plus forte sous l’anode (courant entrant  hyperpolarisation) que sous la cathode (courant sortant  dépolarisation).

2. Courant sortant supraliminaire

Il entraîne une dépolarisation. Si celle-ci est supérieure à une valeur seuil ( ∆ > 15 mV environ), il apparaît un potentiel d’action (PA).

Propriétés électriques des cellules

slide13

vi - ve

+ 30

0

Potentiel seuil

Potentiel de repos

 - 90

 - 95

t

PNa+

Stimulation

Perméabilité

PK+

t

 50 ms

Propriétés électriques des cellules

slide14

Mécanismes

Lors de l’excitation membranaire, il y a libération de médiateurs chimiques.

Ces derniers conduisent à l’ouverture de « protéines – canaux » spécifiques des ions, expliquant la perméabilité de la membrane aux ions (Na+ en particulier). Leur destruction enzymatique amène à la refermeture des canaux.

Cette variation de la perméabilité de la membrane aux ions explique les variations de la différence de potentiel transmembranaire.

Perméabilité Na+ : entrée d’ions Na+ Vi – Ve  0

puis augmentation perméabilité K+ : Vi – Ve  et la ddp transmembranaire devient même inférieure au potentiel de repos : post potentiel (correspond aux potentiels d’équilibre de K+ à – 95 mV).

Propriétés électriques des cellules

slide15

Plus Intense

vi - ve

Intensité = 2Rh

0

- 50 mV

Stimulation supraliminaire

Potentiel seuil

Stimulation infraliminaire

Potentiel de repos

t

PRA1

PRA2

Chronaxie

Propriétés électriques des cellules

slide16

Loi du « tout ou rien ».

La stimulation supraliminaire d’une fibre entraîne toujours un potentiel d’action d’amplitude et de durée constantes (sauf juste après une autre stimulation avec PA : période réfractaire ou PRA).

Par contre, au niveau d’un nerf, le nombre de fibres atteintes par une densité de courant supraliminaire varie en fonction de l’intensité traversant l’électrode.

Propagation du PA.

1. Fibre non myélinisée

L’existence d’une zone dépolarisée crée des courants locaux pouvant dépolariser les zones adjacentes sauf si elles viennent de l’être (période réfractaire)  propagation de l’influx dans un seul sens.

Ext

+ + + _ _ _ + + +

Int

_ _ _ + + + _ _ _

Propriétés électriques des cellules

slide17

2. Fibre myélinisée

La gaine de myéline est un isolant  conduction « saltatoire » d’un nœud de Ranvier à l’autre.

Extérieur

+

+

-

-

-

+

Intérieur

Vitesse de propagation plus grande ( 10 m/s contre 0,1 à 1 m/s sans myéline).

Propriétés électriques des cellules

autres cellules excitables
Autres cellules excitables

Les récepteurs sensoriels.

En laboratoire, le courant électrique est le stimulus habituel ; en physiologie, les stimulus sont lumineux, thermiques, mécaniques, chimiques …

Ces stimuli appliqués à un récepteur entraînent une dépolarisation et PA qui se propage le long des fibres nerveuses correspondantes.

Exemples : photorécepteurs de la rétine, stimuli mécaniques : organe de Corti dans oreille interne, vestibule, corpuscules de Pacini dans la peau, chémorécepteurs …

Propriétés électriques des cellules

slide19
La fibre musculaire striée.

Le sarcolemme de la cellule musculaire a des propriétés physiologiques semblables au neurone. De plus, il existe lors du PA une entrée de Ca++ permettant l’association actine – myosine.

A la jonction nerf moteur - cellule musculaire (jonction neuromusculaire), la dépolarisation ne peut passer directement du nerf au muscle. Il y a intervention de l’acétylcholine qui augmente la perméabilité du sarcolemme au Na+ PA.

Entre deux neurones, la transmission de l’excitation se fait également le plus souvent grâce à un médiateur chimique (transmission synaptique).

La fibre myocardique et le tissu nodal.

(voir cours suivant)

Propriétés électriques des cellules