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Potentiels membranaires
Potentiels postsynaptiques : vue d'ensemble et PPSE

Sommaire
  1. Électricité
    1. Notions succinctes
      1. Intensité du courant
      2. Différence de potentiel
      3. Résistance et conductance
      4. Loi d'Ohm
    2. Condensateurs
      1. Notion de condensateur
      2. Circuit avec un condensateur
      3. Résistances et condensateurs en série et en parallèle
      4. Circuit avec une résistance et un condensateur en parallèle
  2. Potentiels membranaires
    1. Vue d'ensemble
    2. Techniques de mesure
    3. Potentiel de membrane
      1. Première mesures
      2. Voltage clamp
      3. Patch-clamp
    4. Potentiel de membrane
      1. Rôles de la membrane
        1. Vue d'ensemble des phénomènes électriques
        2. Capacité de la membrane
        3. Résistance de la membrane
          1. Propagation électrotonique du potentiel
          2. Résistance d'entrée neuronale
      2. Rôles de milieux intra et extracellulaires
        1. Répartition des concentrations ioniques
        2. Équation de Nernst
        3. Potentiels d'équilibre des ions incriminés
    5. Potentiel de repos
      1. Mesure
      2. Ions mis en jeu
        1. Ions K+
        2. Ions Cl-
        3. Ions Na+
    6. Potentiel d'action
      1. Décours
      2. Propriétés
        1. Seuil de déclenchement
        2. Amplitude : loi du tout ou rien
        3. Période réfractaire
        4. Propagation ou conduction
      3. Mouvements ioniques lors du potentiel d'action
        1. Phases de dépolarisation
        2. Phase de repolarisation
        3. Phase d'hyperpolarisation
    7. Potentiel gradué
      1. Vue d'ensemble
      2. Techniques de mesure
      3. Potentiels postsynaptiques
        1. Potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE)
        2. Potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI)
          1. Mesure du PPSI
          2. Explication du phénomène
          3. Effet shunt
        3. Sommations spatiales et temporelles des PPS
          1. Types de sommations
          2. Sommation algébrique et résistance d'entrée
        4. Conclusion générale sur l'efficacité synaptique
      4. Potentiels récepteurs
  3. Synapses

Bibliographie

définition

Le potentiel postsynaptique est une variation temporaire du potentiel de membrane d'un neurone postsynaptique : c'est un potentiel gradué.

Ce potentiel créé dans la cellule postsynaptique, en abrégé PPS, peut être :

PPSE
PPSE
(Figure : vetopsy.fr)

C'est à Sir John Carew Eccles (1903-1997), neurophysiologiste australien, qu'on doit les premiers enregistrements des potentiels postsynaptiques des moneurones en 1952 (loupetechniques de mesure).

Potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)

On applique la technique du potentiel stabilisé (loupetechniques du voltage clamp et du patch-clamp) pour un motoneurone dont le potentiel imposé est de -70 mV.

Pour savoir quels ions participent à la modification du potentiel membranaire, on peut faire varier le courant injecté dans une électrode et mesurer alors le PPSE dans l'autre (cf. courbe ci-dessous). On peut voir que quand la cellule est :

  • hyperpolarisée, le pic du PPSE est plus rapide ;
  • dépolarisée, son amplitude diminue ;
  • Potentiel d'équilibtre du PPSE
    Potentiel d’équilibre du PPSE
    (Figure : vetopsy.fr)
    très dépolarisée (proche de la positivité ou positive), le PPSE change de sens (hyperpolarisation).
bien

On peut alors définir un potentiel d'équilibre du PPSE qui est proche de 0 mV

Influence du potentiel postsynaptique sur le plaque motrice

Le récepteur ionotrope, i.e. lié à un canal ionique, qui fait partie des canaux ioniques dépendant du ligand, le plus étudié est le récepteur nicotinique de l’acétylcholine dont le rôle est essentiel, en autre, dans les jonctions neuromusculaires, mais aussi au niveau du système nerveux central.

C'est grâce à lui qu'ont été élucidés les mécanismes de libération des neurotransmetteurs (Erwin Neher et Bert Sakmann en 1976)

Comme tous les courants traversant la membrane, l'amplitude du courant dans la plaque motrice (CPM) est la produit de :

$CPM=G_{Ach}(V_m-E_{inv})$

  • Si $(V_m-E_{inv})<0$, le courant sera entrant,
  • Si $(V_m-E_{inv})>0$, le courant sera sortant.
Potentiel d'équilibtre du PPSE
Potentiel d’équilibre du PPSE
(Figure : vetopsy.fr)

1. Le récepteur n'est pas sensible au voltage, donc à $V_M$. $G_{Ach}$ n'est sensible qu'au nombre de récepteurs ouverts, lui même dépendant de la concentration d’acétylcholine (Ach) dans la fente synaptique.

Or, l'Ach est libérée par les vésicules synaptiques qui contiennent chacun environ 3 200 molécules, i.e. activant 1 600 canaux (2 molécules par canal). Cette libération est à l'origine d'un courant de 4 nA (nanoampère), générant un PPSE de quelques dixième de mV.

2. Comme $V_m-E_{inv}=0$, cela veut dire qu'aucun gradient électrochimique (driving force) n'intervient, on peut donc déduire les ions qui traversent le canal.

  • Si le récepteur nicotinique ne laissait passer que les ions K+, le potentiel d'inversion serait identique au potentiel d'équilibre $E_K$ qui est de -100 mV dans une cellule musculaire.
  • S'il ne laisser passer que les ions Na+, il serait de +70 mV, toujours dans la cellule musculaire ou - 50mv pour les ions Cl-.

On peut en déduire, lors d'un PPSE, le potentiel de membrane s'approche de la moyenne algébrique des potentiels du Na+ et du K+. Le PPSE résulte d'une augmentation simultanée de la perméabilité aux ions sodium et aux ions potassium.

Or, comme le potentiel de repos est de -100 mV dans une cellule musculaire, le courant est très largement tributaire de l'entrée du sodium.

bien

En d'autres termes, un neurotransmetteur rapproche le potentiel de membrane postsynaptique ($V_M$) du potentiel d'inversion ($E_{inv}$) de l'ion considéré (par exemple $E_{Na}$ ou $E_K).

Cas général des synapses chimiques excitatrices

Le potentiel de repos de la membrane postsynaptique est de -90 mV environ.

1. La stimulation du neurone présynaptique libère des neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

2. Le neurotransmetteur se fixe au récepteur ionotrope sur la membrane postsynaptique.

Il ouvre ou ferme le canal ionique, modifiant par là-même la conductance postsynaptique, créant ainsi un courant postsynaptique (CPS).

3. Ce courant postsynaptique provoque alors un potentiel postsynaptique excitateur dans la cellule postsynaptique, en abrégé PPSE.

bien

Comme ce PPS est dépolarisant, la probabilité de produire un potentiel d'action dans le neurone postsynaptique est augmentée (loupe Comparaisons entre les potentiels d'action et les PPSE).

Le récepteur au glutamate, comme le récepteur nicotinique, laisse passer les cations Na+ et du K+.

Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)

Bibliographie
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