Potentiels membranaires
Vue d'ensemble

Sommaire

Neurophysiologie
Potentiels membranaires
1. Électricité
  1. Notions succinctes
  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
  4. Potentiel de membrane
    1. Rôles de la membrane
    2. Rôles de milieux intra et extracellulaires
  5. Potentiel de repos
    1. Mesure
    2. Ions mis en jeu
  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
  7. Potentiel gradué
    1. Vue d'ensemble
    2. Techniques de mesure
    3. Potentiels postsynaptiques
      1. Potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE)
      2. Potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI)
        
        Mesure du PPSI
        
        Explication du phénomène
        
        Effet shunt
      3. Sommations spatiales et temporelles des PPS
        
        Types de sommations
        
        Sommation algébrique et résistance d'entrée
      4. Conclusion générale sur l'efficacité synaptique
    4. Potentiels récepteurs
Récepteurs membranaires
Transporteurs membranaires
Neurotransmetteurs
Synapses

Les membranes biologiques, membrane plasmique en particulier des cellules des organismes, est une barrière entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire.

Entre autres rôles, la cellule " perçoit " les modifications du milieu et ses signaux en changeant son métabolisme pour pouvoir s'y adapter par :

Potentiel électrique
(Figure : vantz)

la pénétration de substances dans la cellule et/ou les espaces intracellulaires (transports membranaires),
la réception d'informations d'origine extracellulaire (récepteurs membranaires),
la transmission de ces informations au milieu intracellulaire (voies de signalisation).

Vue d'ensemble

La membrane plasmique, grâce à des transports membranaires passifs et actifs, maintient des différences de concentrations ioniques entre son milieu interne et le milieu extracellulaire.

Les cellules de l'organisme sont polarisées : elles possèdent un potentiel de membrane ( loupe techniques de mesure, i.e. au repos, la face interne est négative et la face externe positive.

La dépolarisation correspond à l'augmentation de la charge positive à l'intérieur de la cellule, i.e. entrée de charges positives ou/et sortie de charges négatives.
La repolarisation ou l'hyperpolarisation correspond à la diminution de charges positives à l'intérieur de la cellule, i.e. sortie de charges positives ou/et entrée de charges négatives.

L'une des qualités les plus remarquables des cellules est qu'elles peuvent modifier ce potentiel membranaire.

Cette particularité est d'une rare efficacité chez les cellules nerveuses car elle permet la transmission d'informations sous forme de signal électrique.
Condensateur, résistance et
membrane
(Figure : vetopsy.fr)

Ce n'est pas une spécificité du système nerveux car bien d'autres cellules (sanguines ou musculaires par exemple) en sont pourvues. Ces phénomènes électriques sont déjà apparus chez des animaux primitifs.

Trois sortes de potentiels électriques peuvent être considérés :

le potentiel de membrane,
le potentiel gradué,
le potentiel d'action.

Les potentiels membranaires sont créés par des différences de concentrations d'ions spécifiques de chaque côté de la membrane ( loupe phénomènes électriques dans les milieux intra et extracellulaire), et à la perméabilité sélective de cette membrane à certains ions, en particulier Na⁺, K⁺ Ca⁺⁺ et Cl^-( loupe phénomènes électriques membranaires).

Potentiel de membrane

Le potentiel de membrane est la différence de potentiel à travers la membrane d'une cellule.

Le potentiel de repos, cas particulier, est le potentiel membranaire d'une cellule excitable quand celle-ci est au repos, (en particulier neurones ou cellules musculaires).
Le potentiel de repos est toujours négatif, entre -40 mV et -90 mV selon les neurones par exemple.

Le potentiel de repos des neurones est particulièrement remarquable car c'est sa modification qui permet la transmission, la propagation et l'intégration des signaux au niveau cérébral.

Potentiel gradué

Le potentiel gradué (ou potentiel local) est une modification locale et brève (dépolarisante ou hyperpolarisante) du potentiel membranaire.

Ce potentiel est dit " gradué " car il est proportionnel à l'intensité du stimulus détecté. Contrairement au potentiel d'action, il se déplace sur de très courtes distances.

Palmier — Métaphore neuronale
(Photo : jurvetson)

Ce potentiel gradué est appelé :

1. potentiel récepteur quand un récepteur sensoriel est stimulé par une énergie (mécanique, thermique, photonique…) ;
2. potentiel postsynaptique quand un neurone est stimulé par un autre neurone grâce à la libération d'un neurotransmetteur dans la fente synaptique.

Un potentiel postsynaptique peut être :

Potentiel d'action

Le potentiel d'action (impulsion nerveuse) est une modification brève du potentiel membranaire (dépolarisante) qui se propage le long d'un neurone pour transmettre les informations rapidement et à grande distance par les voies nerveuses (axones du neurone).

D'autres cellules excitables que les neurones, comme les cellules musculaires, peuvent engendrer des potentiels d'action. Elles se contractent lorsqu'un potentiel d'action parcourt leur sarcolemme.

Ce potentiel d'action répond à la loi du tout ou rien contrairement au potentiel gradué ( loupe comparaisons entre les potentiels gradués et les potentiels d'action).

Potentiel évoqué

Un potentiel évoqué (PE ou ERP : Event-Related Potentials) désigne la modification du potentiel électrique produite par le système nerveux en réponse :

à une stimulation externe, notamment sensorielle comme un son (PEA : A pour auditif), une image (PEV), une action motrice (PEM), une sensibilité (PES : S comme somesthésique)…,
à un événement interne, notamment une activité cognitive (attention, préparation motrice….), comme par exemple dans la détection d'erreurs.

Ce potentiel est enregistré grâce à des techniques comme l'électroencéphalographie (EEG) ou la magnétoencéphalographie (MEG).

ÉlectricitéCondensateurPotentiels membranairesPotentiel de membranePotentiel de reposPotentiel d'actionPotentiels graduésPotentiels postsypatiquesPPSEPPSISommations des PPSPotentiel récepteur

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