Potentiel de repos
Différence de potentiel électrique (tension) qui existe de part et d'autre de la membrane plasmique d'un neurone au repos, lorsqu'il ne transmet pas d'information. Il est généralement d'environ -70 mV, l'intérieur de la cellule étant négatif par rapport à l'extérieur.
Potentiel d'action
Signal électrique transitoire et stéréotypé (toujours la même forme et la même amplitude pour un neurone donné) généré par un neurone lorsqu'il est stimulé et atteint un certain seuil. Il correspond à une dépolarisation rapide de la membrane suivie d'une repolarisation et d'une hyperpolarisation.
Canaux ioniques
Protéines membranaires qui forment des pores sélectifs à travers la membrane, permettant le passage d'ions spécifiques (Na+, K+, Cl-, Ca2+). Ils peuvent être ouverts en permanence (fuite) ou s'ouvrir/se fermer en réponse à un stimulus (tension, liaison d'un ligand, etc.).
Pompe Na+/K+-ATPase
Protéine membranaire qui transporte activement des ions (3 Na+ vers l'extérieur et 2 K+ vers l'intérieur de la cellule) contre leur gradient de concentration, en consommant de l'ATP. Elle joue un rôle crucial dans le maintien du potentiel de repos.
Introduction aux propriétés électriques des neurones
Les neurones sont les cellules fondamentales du système nerveux, spécialisées dans la transmission rapide d'informations. Cette capacité repose sur leurs propriétés électriques, c'est-à-dire leur aptitude à générer et propager des signaux électriques appelés influx nerveux. Comprendre ces mécanismes est essentiel pour saisir le fonctionnement du cerveau et la communication entre les différentes parties du corps.
Le potentiel de repos : un état d'équilibre dynamique
Au repos, c'est-à-dire en l'absence de stimulation, la membrane plasmique d'un neurone présente une différence de potentiel électrique stable, appelée potentiel de repos. L'intérieur de la cellule est plus négatif que l'extérieur, généralement autour de -70 millivolts (mV).
Cet état est maintenu par plusieurs facteurs :
Cet état est maintenu par plusieurs facteurs :
- La répartition inégale des ions : La concentration des ions sodium (Na+) est plus élevée à l'extérieur de la cellule, tandis que celle des ions potassium (K+) est plus élevée à l'intérieur. Les anions (protéines, acides aminés) sont majoritairement à l'intérieur.
- La perméabilité sélective de la membrane : Au repos, la membrane est beaucoup plus perméable aux ions K+ qu'aux ions Na+ grâce à des canaux de fuite (toujours ouverts). Les ions K+ ont donc tendance à sortir de la cellule selon leur gradient de concentration.
- La pompe Na+/K+-ATPase : Cette pompe transporte activement 3 ions Na+ hors de la cellule et 2 ions K+ à l'intérieur. Ce mécanisme est électrogénique (il crée une petite charge négative à l'intérieur) et est essentiel pour maintenir les gradients de concentration ioniques malgré la fuite.
Le potentiel d'action : le signal nerveux
Lorsqu'un neurone est suffisamment stimulé (si la stimulation atteint un certain «seuil de dépolarisation», généralement vers -55mV), il génère un potentiel d'action. C'est un phénomène
« tout ou rien » : soit il se produit avec son amplitude maximale, soit il ne se produit pas du tout. Le potentiel d'action se déroule en plusieurs phases :
- Dépolarisation : Une stimulation entraîne l'ouverture rapide de canaux sodiques voltage-dépendants. Les ions Na+ entrent massivement dans la cellule, ce qui rend l'intérieur de la membrane momentanément positif (jusqu'à +30mV environ).
- Repolarisation : Peu après l'ouverture des canaux sodiques, ceux-ci s'inactivent, et des canaux potassiques voltage-dépendants s'ouvrent. Les ions K+ sortent alors rapidement de la cellule, rétablissant la polarité négative de l'intérieur de la membrane.
- Hyperpolarisation : Les canaux potassiques se referment lentement, entraînant une brève phase où la membrane devient encore plus négative que le potentiel de repos, avant de revenir à l'équilibre.
La propagation de l'influx nerveux
L'influx nerveux correspond à la propagation des potentiels d'action le long de l'axone du neurone. Cette propagation peut se faire de deux manières :
- Propagation continue : Dans les axones non myélinisés, le potentiel d'action se régénère de proche en proche le long de la membrane. C'est un processus plus lent.
- Propagation saltatoire : Dans les axones myélinisés (entourés d'une gaine de myéline), la myéline agit comme un isolant. Le potentiel d'action ne se génère que dans les zones non myélinisées appelées nœuds de Ranvier. L'influx «saute» d'un nœud à l'autre, ce qui rend la conduction beaucoup plus rapide et moins énergivore.
A retenir :
Résumé des notions clés :
- Les neurones communiquent grâce à des signaux électriques.
- Le potentiel de repos est une tension stable de -70 mV à travers la membrane, maintenue par les gradients ioniques (Na+, K+) et la pompe Na+/K+-ATPase.
- Le potentiel d'action est un signal «tout ou rien» généré par l'ouverture/fermeture de canaux ioniques voltage-dépendants (Na+, K+).
- Il débute par une dépolarisation due à l'entrée de Na+, suivie d'une repolarisation due à la sortie de K+.
- L'influx nerveux est la propagation de ces potentiels d'action le long de l'axone.
- La myéline accélère la conduction nerveuse (conduction saltatoire).
- L'influx nerveux est ensuite transmis à d'autres cellules via les synapses par des neurotransmetteurs.