Transmission nerveuse PDF

22/10/2024 Membrane du neurone au repos 1 Le système nerveux central permet une réaction automatique en cas de douleur, comme lorsque l'on marche sur une punaise....

22/10/2024 Membrane du neurone au repos 1 Le système nerveux central permet une réaction automatique en cas de douleur, comme lorsque l'on marche sur une punaise. Tabril Toufik 2 1  22/10/2024 Sensibilité immédiate : La douleur entraîne un cri et un retrait rapide du pied. Transformation des stimuli : Le percement de la peau génère des signaux neuronaux. Transmission rapide : Ces signaux circulent le long des nerfs sensoriels vers la moelle épinière. Interaction neuronale : Les signaux sont relayés à des interneurones, affectant à la fois la douleur et le mouvement. derrière ces fonctions.L. Tabril Toufik 3 Interprétation cérébrale : Certains neurones relaient l'information douloureuse au cerveau. Réflexe moteur : D'autres interneurones activent les muscles pour retirer le pied rapidement. Objectif de la neurophysiologie : Comprendre les mécanismes biologiques derrière ces fonctions.L. Tabril Toufik 4 2  22/10/2024 La membrane neuronale a la capacité de transmettre des impulsions nerveuses. Le potentiel d'action traduit une distribution inégale de charges électriques. Contrairement aux signaux électriques passifs, les potentiels d'action ne changent pas avec la distance. L'information est codée par la fréquence des potentiels d'action et le nombre de neurones impliqués. Ce codage est similaire au code Morse en télégraphie. Les cellules capables de générer des potentiels d'action possèdent une membrane excitable. Les changements au niveau de la membrane du neurone justifient le terme « action ». Tabril Toufik 5 La cellule au repos a une charge électrique négative à l’intérieur par rapport à l'extérieur. La différence de charge génère le potentiel de repos. Le potentiel d'action est un bref renversement de cette polarité, rendant l'intérieur temporairement positif. La communication neuronale repose sur la redistribution rapide de la charge à la membrane. La propagation de l'impulsion le long de l'axone est essentielle à la transmission des signaux nerveux. Comprendre le potentiel de repos est fondamental pour la physiologie nerveuse. Tabril Toufik 6 3  22/10/2024 PLAN Rôle des composants cellulaires Cytosol et Trois acteurs principaux interviennent pour contrôler le potentiel de la milieu extracellulaire membrane au repos : les milieux salés de part et d’autre de la membrane, Phospholipides la membrane elle-même membranaires et les protéines incorporées dans la membrane et qui la traversent. Chacun d’eux présente des propriétés particulières, qui sont à l’origine du Protéines potentiel de repos. Diffusion Tabril Toufik 7 L'eau compose le milieu intérieur du neurone et le milieu extracellulaire, jouant PLAN un rôle clé dans le potentiel de repos et d'action. Les ions, tels que le Na+ (sodium) et Cl– (chlore), sont des atomes ou molécules Cytosol et chargés qui interagissent avec l'eau via l'attraction électrostatique. milieu extracellulaire Les ions cations (positifs) et anions (négatifs) sont cruciaux dans les systèmes biologiques, notamment dans les neurones. Phospholipides Quatre ions principaux, Na+, K+, Ca2+, et Cl–, sont essentiels pour la fonction membranaires cellulaire. Protéines Diffusion Tabril Toufik 8 4  22/10/2024 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 9 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 10 5  22/10/2024 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 11 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 12 6  22/10/2024 Potentiel nul (autant de + que de -) 10 Cl- et 10 Na+ 10 K+ et 10 ions - Potentiel nul (autant de + que de -) 13 14 7  22/10/2024 Le gradient électrique qui se forme arrête la diffusion. 15 À l’équilibre: Les charges positives en surplus s’accumulent sur la membrane N.B. un peu de Na+ Les charges négatives en surplus parvient à pénétrer s’accumulent sur la membrane 16 8  22/10/2024 1 -POTENTIEL DE MEMBRANE (6) La polarité de la membrane est donc due: – Différence de concentration en ions entre l’intérieur et l’extérieur. – Perméabilité sélective de la membrane La polarité se maintient même si du Na+ parvient à pénétrer : la pompes à sodium / potassium maintient le gradient en Na+. 17 Mort par injection létale Le 4 juin 1990, le Dr Jack Kevorkian a suscité une controverse en aidant Janet Adkins, atteinte de la maladie d'Alzheimer, à se suicider. Voici les points clés de cet événement : 1.Janet Adkins, 54 ans, mère de trois enfants, souffrait de la maladie d'Alzheimer. 2.Elle était membre de la Hemlock Society, qui soutient l'euthanasie. 3.L'euthanasie a eu lieu dans une Volkswagen 1968, au Michigan. 4.Le Dr Kevorkian a administré une perfusion avec un anesthésique suivi d'une injection de KCL. 5.L'anesthésique a provoqué une perte de connaissance, puis le KCl a entraîné un arrêt cardiaque. 6.Le mécanisme de l'arrêt cardiaque est lié à la perte du potentiel de repos dans les cellules cardiaques. 7.L'injection de KCl est considérée comme létale pour les cellules excitable du cœur. Tabril Toufik 18 9  22/10/2024 Effets des toxines sur le canal sodique. Au début des années 1960, des chercheurs de l’Université Duke ont été à l’origine de la découverte des effets bloquants de la tétrodotoxine (TTX), une toxine isolée des ovaires d’un poisson japonais très particulier, sur les canaux sodiques 19 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Propriétés électriques de la membrane Distribution des ions ET Perméabilité ionique Tabril Toufik 20 10  22/10/2024 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 21 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 22 11  22/10/2024 PLAN Potentiel d’action Phases du Les potentiels d’action présentent un certain nombre de propriétés universelles, potentiel c’est-à-dire des caractéristiques partagées par tous les axones du système d’action nerveux de toutes les espèces animales, depuis le modeste calmar jusqu’à l’étudiant à l’université. Déclenchement Quelles sont ces propriétés ? du potentiel d’action Qu’est-ce qu’un potentiel d’action ? Comment est-il déclenché ? En combien de temps un neurone génère t-il des potentiels d’action ?… Vitesse de propagation Tabril Toufik 23 24 12  22/10/2024 25 PLAN Potentiel d’action Phases du 1.Le potentiel de membrane au repos est de – 65 mV. potentiel 2.Le potentiel d’action devient brièvement positif, atteignant d’action environ + 40 mV. 3.La phase ascendante est caractérisée par une dépolarisation rapide. Déclenchement du potentiel 4.La phase descendante représente une repolarisation rapide, d’action allant en dessous du potentiel de repos. 5.La post-hyperpolarisation est la dernière partie de la phase descendante. Vitesse de 6.L’ensemble du potentiel d'action dure environ 2 ms. propagation 7.Un oscilloscope est nécessaire pour étudier les variations rapides de voltage. Tabril Toufik 26 13  22/10/2024 PLAN Potentiel d’action Phases du Déclenchement du potentiel d’action potentiel d’action Déclenchement du potentiel d’action Vitesse de propagation Tabril Toufik 27 Dépolarisation Les neurones peuvent réagir à un stimulus (excitabilité). PLAN Réaction = ouverture de canaux à sodium de la membrane Baisse d’ions + à l’extérieur Phases du potentiel d’action Déclenchement du potentiel Hausse d’ions + à d’action l’intérieur  Entrée massive de Na+ (~ 30 000 à la s) ==> baisse de la polarité là où les canaux à sodium se sont ouverts (DEPOLARISATION). Vitesse de propagation - 70 mV → - 60 mV → - 50 mV →... Tabril Toufik 28 14  22/10/2024 Si la polarité atteint un certain seuil ( ~ - 50 mV) ==> le phénomène s’amplifie : d’autres canaux à sodium s’ouvrent soudainement (canaux tensiodépendants). La membrane devient environ 500 fois plus perméable au Na+ qu’elle ne l’est normalement. La dépolarisation va atteindre une valeur limite = ~ +40 mV 29 LOI DU TOUT OU RIEN: Le stimulus 1 (S1) est plus petit que S2 qui est plus petit que S3. Seul S3 provoque une dépolarisation qui atteint le seuil du neurone. 30 15  22/10/2024 Repolarisation Le point dépolarisé reprend rapidement sa polarité: – Fermeture des canaux à sodium (la membrane redevient peu perméable au Na+). – Ouverture de canaux à K+ qui étaient fermés ==> ↑ perméabilité au K+ ==> ↑ sortie de K+ 31 Un neurone réagit toujours par un potentiel d’action. La stimulation a provoqué l’inversion de Après la repolarisation, la membrane demeure polarité de l’extrémité inerte un certain temps (les canaux à sodium ne de l’axone du neurone peuvent pas s’ouvrir même si le stimulus est toujours présent) : période réfractaire. période réfractaire absolue période réfractaire relative 32 16  22/10/2024 INFLUX NERVEUX (1) Quand un PA apparaît, il est rapidement transmis sur toute la longueur de l’axone. Les faibles courants électriques engendrés par les ions qui se déplacent provoquent l’ouverture de canaux à sodium TENSIODÉPENDANTS au voisinage de la zone qui s’est dépolarisée ce qui provoque la dépolarisation de la zone voisine. La dépolarisation d’un point de la membrane provoque la dépolarisation du point voisin. 33 INFLUX NERVEUX (2) Déplacement d’un potentiel d’action le long de la membrane du neurone. La propagation de l’influx se fait de son point d’origine le long de l’axone. La propagation est dite orthodromique La propagation antidromique est impossible en raison de la période réfractaire de la zone où a lieu la dépolarisation. 34 17  22/10/2024 INFLUX NERVEUX (3) Vitesse de déplacement de l’influx = ~ 3 Km / heure à ~ 300 Km / heure Vitesse dépend: – Diamètre de la fibre nerveuse : ↑ diamètre ==> ↑ vitesse – Présence de myéline ==> ↑ vitesse conduction saltatoire 35 PLAN Potentiel d’action Phases du potentiel d’action Déclenchement du potentiel d’action Vitesse de propagation Tabril Toufik 36 18  22/10/2024 Potentiel d’action Tabril Toufik 37 PLAN Cytosol et milieu extracellulaire Phospholipides membranaires Protéines Diffusion Tabril Toufik 38 19  22/10/2024 PLAN Phases du potentiel d’action Déclenchement du potentiel d’action Vitesse de propagation Tabril Toufik 39 PLAN Transmission synaptique Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 40 20  22/10/2024 Synapse: point de connexion entre 2 neurones ou entre 1 neurone et une autre cellule (musculaire par exemple) 1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.  Les synapses sont unidirectionnelles  Si activité de la cellule post-synaptique ↑: synapse excitatrice  Si l’activité de la cellule post-synaptique ↓= synapse inhibitrice  2 types de synapses:  Synapse chimique: Sécrétion de substances chimiques(neuromédiateur)  Synapse électrique: Assez rares chez l’homme 41 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 42 21  22/10/2024 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 43 PLAN Transmission synaptique Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 44 22  22/10/2024 45 2 - LA SYNAPSE (2) a - La synapse chimique Axone du neurone présynaptique neurotransmetteur Boutons terminal récepteur Membrane postsynaptiqu Membrane e postsynaptique Canal ionique Vésicules synaptiques (neurotransmetteurs ) Fragment du neurotransmetteur dégradé Fente synaptique Canal ionique Canal ionique fermé Canal ionique (fermé) (ouvert) 46 23  22/10/2024 Influx nerveux arrive au niveau du bouton synaptique du neurone pré-synaptique Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique Libération par exocytose du neurotransmetteur dans la fente synaptique Le neurotransmetteur se fixe sur son récepteur (spécifique) sur le neurone post-synaptique La fixation du neurotransmetteur provoque l’ouverture de canaux ioniques 47 La liaison du neurotransmetteur avec le récepteur peut avoir deux effets Baisse de la polarité de la membrane du Hyperpolarisation de la membrane post- neurone post-synpatique synaptique Ouverture de canaux à sodium Ouverture de canaux à Cl- voire canaux polarité membranaire supplémentaires à K+ PA si dépolarisation > seuil polarité membranaire influx neurone plus difficile à dépolariser (< seuil) 48 24  22/10/2024 L’effet du neurotransmetteur est fonction: – du type de neurotransmetteur (Acéthylcholine, GABA, glutamate, dopamine…) – du type de récepteur (Nicotinique, muscarinique, GABAA, GABAB, NMDA, récepteurs D1 et D2…). Neurotransmetteur excitateur: – PPSE (potentiel post-synaptique excitateur) Neurotransmetteur inhibiteur: – PPSI (potentiel post-synaptique inhibiteur) 49 Le glutamate est un neurotransmetteur excitateur Le GABA est un neurotransmetteur inhibiteur 50 25  22/10/2024 Chaque neurone reçoit des terminaisons PPSE et PPSI Exemple du neurone moteur: 1-S’il y a plus de PPSE / PPSI, le neurone moteur est dépolarisé au- delà du seuil: influx 2-S’il y a plus de PPSI / PPSE, le neurone moteur ne se dépolarise pas jusqu’au seuil: pas d’influx. 51 Inactif pendant une Neurone moteur flexion du triceps inhibé FLEXION Les neurones dont le corps cellulaire est vert génèrent des PPSE. Ceux en rouge génèrent des PPSI 52 26  22/10/2024 Lorsque le neurone responsable de la flexion est actif, le neurone responsable de l’extension doit être au repos. Que faudrait-il ajouter à ce circuit pour que le neurone responsable de l’extension soit bien au repos au cours d’une flexion ? 53 Neurone inhibiteur Quand le neurone responsable de la flexion est actif, celui responsable de l’extension est inhibé. 54 27  22/10/2024 toxine tétanique La toxine tétanique (TeNT) sécrétée par la bactérie responsable du tétanos inhibe la sécrétion du neurotransmetteur qui inhibe les neurones moteur des muscles antagonistes au cours d'un mouvement. Violentes contractions musculaires causées par le tétanos 55 Sommation spatiale et sommation temporelle 56 28  22/10/2024 PLAN Transmission synaptique Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 57 LA SYNAPSE (5) Les neurotransmetteurs: Plusieurs récepteurs différents pour un même neurotransmetteur. Ex: Il y a deux sortes de récepteurs à l'acétylcholine: – Les récepteurs nicotiniques – Les récepteurs muscariniques Quelques exemples: – Acétylcholine: Neurotransmetteur de nombreux synapses dans le SNC et des jonctions neuromusculaires – Glutamate - GABA - Adrénaline et noradrénaline – Dopamine – Glycine – Sérotonine - Endorphines Neurotransmetteur éliminé par : – Dégradation par enzymes de le fente synaptique. – Recaptage par des cellules gliales (astrocytes) ou par le bouton synaptique. – Diffusion hors de la fente synaptique 58 29  22/10/2024 Exemple: – Élimination de l'acétylcholine: Diffusion hors de la fente synaptique Dégradation par l’ acétylcholinestérase (AChE) – Acétylcholine AChE Ac. acétique + Choline Près de 50% de l'acétylcholine est détruit sans même avoir pu se fixer à un récepteur. Les organophosphorés (insecticides, gaz de combat) sont des inhibiteurs de l'AChE 59 2 - LA SYNAPSE (6) d- les neurotransmetteurs: Quelques modes d’action des drogues: Effet agoniste: La drogue a le même effet que le neurotransmetteur. Effet antagoniste: La drogue bloque le récepteur du neurotranmetteur Inhibiteur de recaptage: La drogue empêche le recaptage du neurotransmetteur. Inhibiteur de la sécrétion: La drogue empêche la sécrétion du neurotransmetteur 60 30  22/10/2024 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 61 PLAN amino acids Synapses électriques Glutamates GABA : γ- Aminobutyric Acid and Synapses chimiques Glycine Catecholamines Monoamines Neurotransmetteurs Neuropeptides Endocannabinoids Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs 62 31  22/10/2024 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs 63 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs 64 32  22/10/2024 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs Tabril Toufik 65 66 33  22/10/2024 PLAN Circuits and Cells Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs 67 PLAN Synapses électriques Synapses chimiques Neurotransmetteurs Biosynthèse et stockage des neurotransmetteurs Libération des neurotransmetteurs Récepteurs des neurotransmetteurs 68 34  22/10/2024 Plusieurs agents toxiques naturels et synthétiques affectant la transmission neuromusculaire. Voici les points clés : Agents toxiques communs : clostridium botulinum, araignée « veuve noire », cobra, et homme, tous produisent des toxines ciblant la transmission synaptique. Toxine botulinique : provoque le botulisme, bloque la transmission neuromusculaire en inactivant des protéines cruciales. Venin de la veuve noire : alterne entre une augmentation et une inhibition de la libération de l’acétylcholine (ach), provoquant des changements morphologiques dans les synapses. Mécanisme du venin de cobra : l’α-bungarotoxine bloque les récepteurs nicotiniques post-synaptiques, entraînant une paralysie musculaire persistante. 69 Plusieurs agents toxiques naturels et synthétiques affectant la transmission neuromusculaire. Voici les points clés : Organophosphorés : synthétisés par l’homme, ces inhibiteurs d’ache empêchent la dégradation de l’ach, pouvant causer la désensibilisation des récepteurs et des effets mortels. Applications thérapeutiques : la toxine botulinique est utilisée pour traiter certaines dystonies, mais avec une efficacité temporaire nécessitant des injections régulières. Impact des recherches chimiques : initialement liées à des préoccupations militaires, ces recherches ont conduit au développement d'insecticides moléculaires. 70 35  22/10/2024 Le curare est une neurotoxine synthétisée par une plante poussant en Amérique du Sud. Certaines tribus aborigènes savent l'extraire et en enduisent les fléchettes de leurs sarbacanes. Le curare provoque une paralysie totale. La personne intoxiquée demeure consciente, mais sent la paralysie la gagner progressivement. La paralysie des muscles respiratoires entraîne la mort. On utilise diverses variétés chimiques du curare en anesthésie pour paralyser le patient 71 LA SYNAPSE (3) : Notion de sommation spatiale et temporelle La sommation temporelle : Comme un PPSE (10 ms) dure plus longtemps qu’un PA au niveau de la terminaison nerveuse (1-2 ms), il est possible d’avoir un deuxième PA arrivant à la terminaison nerveuse (en dehors de la période réfractaire) qui va générer un autre PPSE avant que le 1er ait diminué. Les 2 PPSE s’additionnent: dépolarisation plus forte. La sommation spatiale : Comme une cellule nerveuse peut recevoir plusieurs synapses: possibilité d’avoir plusieurs PPSE en même temps. 72 36  22/10/2024 73 LA SYNAPSE (4) Plasticité des synapses Les synapses peuvent se faire et se défaire en tout temps. La plasticité est plus grande dans l'enfance. Certaines synapses souvent utilisées deviennent "facilitées". Plus la synapse est utilisée, plus le neurotransmetteur devient efficace. Les synapses peu utilisées peuvent devenir moins sensibles et même disparaître complètement. 74 37  22/10/2024 75 76 38  22/10/2024 77 78 39