PROPRIETES PHYSIOLOGIQUES DU NEURONE
Potentiel d’action
Lorsque qu’une stimulation atteint le seuil d’excitabilité d’un neurone, la perméabilité de ce dernier au sodium augmente fortement.
Le Na+ rentre dans la cellule par des canaux membranaires spécifiques. La cellule se charge positivement à l’intérieur par rapport à l’extérieur, elle se dépolarise.
L’amplitude de cette dépolarisation est d’emblée maximale quelle que soit l’intensité de la stimulation (loi du tout ou rien). La perméabilité au potassium augmente ensuite par ouverture de canaux spécifiques à cet ion alors que les canaux sodique se ferment.
La sortie de potassium de la cellule entraîne sa repolarisation, phénomène inverse du précédent. Une protéine intramembranaire, la pompe Na / K ATP dépendante rétablit les concentration ioniques de repos en fin de repolarisation, en transférant activement des ions Na+ et K+ respectivement vers l’extérieur et l’intérieur de la cellule. L’ensemble du phénomème dont la durée est de 1 ms environ constitue le potentiel d’action, c’est le support du message nerveux.
Le PA se déplace le long des axones et des dendrites par le jeu de courant de compensation, touchant successivement les zones voisines de celle excitée. Son déplacement est unidirectionnel car la zone stimulée reste inexcitable pendant un court instant, appelé période réfractaire. La vitesse de déplacement du PA augmente avec le diamètre de l’axone.
La présence d’une gaine isolante de myéline, interrompue au niveau des nœuds de Ranvier permet une conduction saltatoire plus rapide sur les fibres myélinisées en comparaison de celle propre aux fibres amyélinisées.
La transmission du message nerveux se fait par l’intermédiaire de points de jonction appelés synapses. Ces jonctions sont constituées, de l’élément présynaptique d’un premier neurone, représentée par l’extrémité renflée d’une terminaison axonale, laquelle juxte un élément postsynaptique qui peut être, n’importe quelle partie d’un deuxième neurone ou un effecteur.
L’arrivée du PA dans l’élément présynaptique provoque la libération d’un neurotransmetteur dans l’espace de jonction. Cette molécule, selon sa nature, et celle du récepteur qu’elle fixe dans l’élément postsynaptique provoque, soit une dépolarisation, soit une hyperpolarisation du second neurone. Dans le premier cas il naît un nouveau PA appelé potentiel post synaptique excitateur (PPSE) qui se propage à son tour Dans le second cas il se crée un potentiel post synaptique inhibiteur (PPSI). Il existe au niveau du corps cellulaire d’un neurone plusieurs milliers de synapses. La somme des PPSE et des PPSI reçus par un neurone détermine, si les PPSE dominent, l’excitation de l’élément postsynaptique.
Le potentiel d’action peut être mis en évidence en enfonçant à l’intérieur d’un axone de grand diamètre, une microélectrode en verre (1 mm), remplie d’une solution saturée de chlorure de potassium, qui mesure les variations de potentiel dans la fibre. Une deuxième électrode mesure un potentiel invariable. Un oscilloscope est branché en dérivation entre les 2 électrodes (Fig. 5). L’axone est excité à distance de ce système à l’aide d’un stimulateur électrique et de 2 électrodes (anode et cathode). Les variations de potentiel apparaissent selon un mode monophasique (a) sur l’écran de l’oscilloscope (explications au chapitre 2.2.4). Le phénomène peut être visualisé également par l’intermédiaire de 2 électrodes réceptrices disposées à la surface de l’axone ou d’un nerf. Les variations de potentiel apparaissent cette fois selon un mode biphasique (b).
Modes d’enregistrement du potentiel d’action
a) Enregistrement en mode monopolaire par électrode intracellulair
b) Enregistrement en mode bipolaire par électrodes de surface
Le potentiel d’action est le support du message nerveux, il traduit l’excitabilité du neurone. Le stimulus qui engendre le potentiel d’action peut être de nature électrique (tension), chimique (acide), physique (choc). Le potentiel d’action se caractérise par une modification locale et brutale du potentiel de repos. Ce phénomène inverse la polarité membranaire, la surface de l’axone devenant négative et l’intérieur positif. Le potentiel d’action se caractérise par 2 phases majeures dépolarisation et repolarisation (Fig. 6).
Enregistrement intracellulaire du potentiel d’action
1) L’axone se dépolarise, de -80 mV la différence de potentiel (DDP) tend vers 0. L’extérieure de la fibre devient ensuite positive par rapport à l’intérieur, et la DDP atteint + 30 mV. (A, B, C).
2) L’axone se repolarise et l’intérieur de la cellule devient de nouveau négative par rapport à l’extérieur (C, D, E, F). On observe parfois une phase transitoire (G) pendant laquelle la fibre s’hyperpolarise, le potentiel de membrane descendant au dessous de sa valeur de repos. La durée totale du phénomène est de l’ordre de 1 ms.