Activité électrique du nerf

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

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Université Mohamed Premier Faculté des Sciences Oujda - Maroc. Activité électrique du nerf. Cours de physiologie animale SVI – S4. Pr. Abdelkhaleq LEGSSYER [email protected]. 2013. 0. +. -. K + Cl -. A. B. KCl 4 mM. KCl 120 mM. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Activité électrique du nerf

Activité électrique du nerf

Cours de physiologie animale

SVI – S4Pr. Abdelkhaleq LEGSSYER

[email protected]

Université Mohamed Premier

Faculté des Sciences

Oujda - Maroc

2013

Page 2: Activité électrique du nerf

KCl4 mM

KCl120 mM

K+

Cl-

0-+

Les deux compartiments sont séparés par une membrane perméable uniquement aux ions K+.

A B

Page 3: Activité électrique du nerf

KCl

KCl4 mM

KCl120 mM

0-+

0-+

Le K+ passe de B vers A sous l’effet du gradient chimique.

Le Cl- a tendance à se déplacer vers A mais ne peut pas traverser la membrane, il reste dans B.

Il se produit alors un gradient électrique entre A et B.

A B

Page 4: Activité électrique du nerf

KCl

KCl4 mM

KCl120 mM

0+-

0-+

Sous l’effet du gradient électrique, le K+ se déplace vers B

Le K+ continue à se déplacer vers A sous l’effet du gradient chimique

Il se produit alors un état d’équilibre. La ddp correspondant à

cet état est appelée potentiel d’équilibre de K+ noté EK

A B

Page 5: Activité électrique du nerf

Calcul du potentiel d’équilibre d’un ion cas du K+ : EK

• EK est calculé par l’équation de Nernst

• Cette équation prend en considération uniquement la concentration de l’ion à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule

• Le rapport des concentrations est toujours ext / int

EK est exprimé en V et doit être transformé en mV

T : Température en °K : 273 + t en °C R : Constante des gaz parfaits = 8,32 J/ mol.° K

F : Constante de Faraday = 96500 C z : charge de l’ion (+1 pour le K+)

EK = R . T

z . F ln

[K]e

[K]i

Page 6: Activité électrique du nerf

Application

• On veut calculer le EK dans le cas d’un axone placé à 25°C ;• On a : [K]e = 5 mM et [K]i = 140 mM.

EK = - 0,085 V = - 85 mV

EK = 8,32 x (273 +25) 5

1 x 96 500 140ln

Cas du K+

Si la membrane de l’axone était perméable uniquement au K+, le potentiel de la membrane serait égal à - 85 mV.

Page 7: Activité électrique du nerf

Application

• On veut calculer le ENa dans le cas d’un axone placé à 25°C ; • On a : [Na]e = 150 mM et [Na]i = 15 mM.

ENa = + 0,059 V = + 59 mV

ENa = 8,32 x (273 +25) 150

1 x 96 500 15ln

Cas du Na+

Si la membrane de l’axone était perméable uniquement au Na+, le potentiel de la membrane serait égal à + 59 mV.

Page 8: Activité électrique du nerf

Potentiel de repos de l’axone

• L’axone au repos a un potentiel Er = -70 mV.

• Ce potentiel est différent de ENa et de EK.

• La membrane de l’axone est perméable aux deux ions.

• Er est proche de EK : cela signifie que la membrane est plus pérméable au K+ qu’elle ne l’est au Na+.

-80

-60

-40

-20

0

+20

+40

+60

-100

E mV

EK

ENa

Er

Page 9: Activité électrique du nerf

Origine de l’activité électrique de l’axone

• A l’état de repos l’axone est chargé positivement à l’extérieur et négativement à l’intérieur. Cette répartition des charges entre extérieur et intérieur est à la base de l’activité électrique de l’axone. Elle donne naissance à une ddp entre l’extérieur et l’intérieur appelée potentiel de membrane.

• Qu’elle est l’origine de ce potentiel de

membrane ?

Page 10: Activité électrique du nerf

[Na+] [K+] [Cl-]

Extérieur 150 mM 5 mM 120 mM

Intérieur 15 mM 140 mM 9 mM

Il existe un gradient de concentration pour le sodium et le potassium. Le sodium est plus concentré à l’extérieur et le potassium est plus concentré à l’intérieur.

• Le Na+ a tendance à quitter l’axone et le K+ a tendance à entrer dans l’axone.

• La membrane de l’axone est plus perméable au K+ qu’elle ne l’est au Na+.

Origine de l’activité électrique de l’axone

Page 11: Activité électrique du nerf

Na+

K +

Canal Na+

Perméabilité : PNa

Canal K+

Perméabilité : PK

Page 12: Activité électrique du nerf

Na+

K +

La PK est supérieur à PNa : sortie de K+ plus forte que l’entrée de Na+.Puisque chaque ion porte une charge positive, il se produit une accumulation de charges positives à l’extérieur et de charges négatives à l’intérieur. Ces charges migrent les unes vers les autres mais restent séparées par la membrane.

Page 13: Activité électrique du nerf

Création d’une ddp entre l’intérieur et l’extérieur appelée potentiel de membrane. Au repos ce potentiel est de -70 mV.

Page 14: Activité électrique du nerf

Mouvements des ions Na+ et K+ au repos

• Au repos, il y a un mouvement continue de Na+ vers l’intérieur et de K+ vers l’extérieur à travers des canaux ouverts appelés canaux de fuite.

• Ces mouvements ont tendance à équilibrer les concentrations des deux ions entre l’intérieur et l’extérieur.

• Afin de maintenir un gradient de concentration, un transport actif de Na+ vers l’extérieur et de K+ vers l’intérieur s’effectue grâce à une pompe appelée pompe Na-K. Cette pompe utilise l’ATP.

Page 15: Activité électrique du nerf

Na+

K +

ATP ADP + Pi

Canaux de fuite ouverts au repos

Pompe Na-K

Page 16: Activité électrique du nerf

Calcul du potentiel de membrane : Em

• Em est calculé par l’équation de Goldmann• Cette équation prend en considération la concentration

des ions à l’intérieur et à l’extérieur et la perméabilité de la membane vis-à-vis des ions Na+, K+ et Cl-

Em = R . T

F ln PNa . [Na]e + PK . [K]e + PCl . [Cl]i

PNa . [Na]i + PK . [K]i + PCl . [Cl]e

Em est exprimé en V et doit être transformé en mV

T : Température en °K : 273 + t en °C R : Constante des gaz parfaits = 8,32 J/ mol.° K

F : Constante de Faraday = 96500 C P : perméabilité de la membrane pour l’ion X

Page 17: Activité électrique du nerf

Application

• On veut calculer le Em d’un axone au repos sachant que sa membrane est 60 fois plus perméable au K+ qu’elle ne l’est au Na+ et au Cl-.

• L’axone est placé à une température de 25°C :

Em = R . T

F ln

PNa . [Na]e + PK . [K]e + PCl . [Cl]i

PNa . [Na]i + PK . [K]i + PCl . [Cl]e

On a PK = 60 PNa = 60 PCl

On remplace PK par 60 PNa et PCl par PNa

Em = - 0,07 V = - 70 mV

Em = 8,32 x (273 +25) PNa . 140 + 60PNa . 5 + PNa . 120

96 500 PNa . 15 + 60PNa . 140 + PNa . 12 ln

Page 18: Activité électrique du nerf

Mesure expérimentaletechnique de la microélectrode

Électrode placée à la surfaceMicroélectrode

placée à l’intérieur

oscilloscope

Page 19: Activité électrique du nerf

Mesure expérimentaletechnique de la microélectrode

Avant introduction de la microéléctrode

La ddp entre les 2 électrodes = 0 mV

Après introduction de la microéléctrode

On observe la naissance d’une ddp

Moment de l’introduction de la microéléctrode

0

-50

-100

+50

mV

Écran de l’oscilloscope

Er = -70 mV

Page 20: Activité électrique du nerf

Stimulation infraliminaire

variation faible de Em appelée

réponse électrotonique

Réponse de l’axone à une stimulation

Em

Seuil de potentiel

Seuil de stimulation

Page 21: Activité électrique du nerf

Stimulation infraliminaire

variation faible de Em appelée

réponse électrotonique

Réponse de l’axone à une stimulation

Em

Seuil de potentiel

Seuil de stimulation

Page 22: Activité électrique du nerf

Stimulation supraliminaire

Réponse active de l’axone

variation brusque et transitoire de Em appelée Potentiel d’action PA

Seuil de stimulation

Seuil de potentiel

Page 23: Activité électrique du nerf

PA de même amplitude

Loi de tout ou rien

Seuil de stimulation

Seuil de potentiel

L’axone obéit à la loi de tout ou rien :Soit il n’y a pas de PASoit il y a un PA d’amplitude maximale

Page 24: Activité électrique du nerf
Page 25: Activité électrique du nerf

Dépolarisation

Augmentation de la perméabilité

Na+

Page 26: Activité électrique du nerf

Repolarisation :

Diminution de la perméabilité Na+

et Augmentation de la perméabilité K+

Dépolarisation

Augmentation de la perméabilité

Na+

Page 27: Activité électrique du nerf

Repolarisation :

Diminution de la perméabilité Na+

et Augmentation de la perméabilité K+

Hyperpolarisation :

Augmentation de la perméabilité K+

Dépolarisation

Augmentation de la perméabilité

Na+

Page 28: Activité électrique du nerf

• L’axone obéit à la loi de tout ou rien :– Soit il n’y a pas de PA– Soit il y a un PA d’amplitude maximale

Page 29: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

Seuil de stimulation

Seuil de potentiel

1er choc 2ème choc

Technique du double choc

Page 30: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

1er choc 2ème choc

Page 31: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

1er choc 2ème choc

Page 32: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

1er choc 2ème choc

Le 2ème choc ne donne pas de PA car le canal sodique se trouve dans un état inactivé

Page 33: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

1er choc 2ème choc

Page 34: Activité électrique du nerf

Périodes réfractaires

1er choc 2ème choc

Période réfractaire absolue

PRA

Période réfractaire relative

PRR

Page 35: Activité électrique du nerf

• La période pendant laquelle le 2ème choc ne donne pas de réponse s’appelle période réfractaire absolue (PRA). Elle correspond à la durée du PA qui est de l’ordre de 2 ms.

• La période pendant laquelle le 2ème choc donne un PA d’amplitude plus faible s’appelle période réfractaire relative (PRR). Elle est de l’ordre de 10 ms.

Page 36: Activité électrique du nerf

Propagation du PA le long de l’axone

stimulation

Page 37: Activité électrique du nerf

dépolarisation

stimulation

Page 38: Activité électrique du nerf

stimulation

Courants locaux

Page 39: Activité électrique du nerf

stimulation

Courants locaux Stimulation de la zone voisine

Ouverture de gNaNaissance de PA

Page 40: Activité électrique du nerf

stimulationNaissance de PA

Page 41: Activité électrique du nerf

stimulation

repolarisation

Page 42: Activité électrique du nerf

stimulation

repolarisation

Page 43: Activité électrique du nerf

stimulation

repolarisation

Page 44: Activité électrique du nerf

Activité électrique du nerf

axones nerf

L’activité électrique du nerf est la somme de l’activité électrique des axones qui le composent

Page 45: Activité électrique du nerf

Mesure expérimentale de l’activité électrique du nerf

2 électrodes de surface

Les électrodes mesurent la ddp entre 2 zones situées à la surface : électrodes de surface PA de surface

Page 46: Activité électrique du nerf

Dépolarisation au niveau de la 1ère électrode

Dépolarisation au niveau de la 2ème électrode

Repolarisation au niveau de la 2ème électrode

Repolarisation au niveau de la 1ère électrode

4

0

1

2

3

stimulation

Page 47: Activité électrique du nerf

1 2

3 4

PA de surface biphasique

4

0

1

2

3

stimulation

Page 48: Activité électrique du nerf

Synapse neuromusculaire

• C’est une jonction entre deux cellules :– La cellule présynaptique est une cellule

nerveuse toujours. – La cellule post synaptique est une cellule

musculaire

Page 49: Activité électrique du nerf

Membrane post synaptique

Récepteur ACh

Canal Na ROC

Canal Na VOC

Page 50: Activité électrique du nerf

AChNa+

Page 51: Activité électrique du nerf

AChNa+

Page 52: Activité électrique du nerf

AChNa+

Page 53: Activité électrique du nerf

AChNa+

Page 54: Activité électrique du nerf

AChNa+

Potentiel de plaque motrice : ppm

Potentiel d’Action musculaire

Page 55: Activité électrique du nerf

Dégradation de l’ACh

Fermeture du Canal Na

ROC

Canal Na VOC fermé