À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Maîtriser le vocabulaire des potentiels électriques (repos, action, seuil)
- Distinguer dépolarisation, repolarisation, hyperpolarisation
- Définir les éléments de la synapse (pré, post, vésicules, neuromédiateur)
- Comprendre les notions d’intégration (PPSE, PPSI, sommations)
1. Pourquoi un vocabulaire encore plus précis ?
Le chapitre 3A.1 a posé le circuit anatomique du réflexe myotatique. Le chapitre 3A.2 entre dans le détail moléculaire et électrique du fonctionnement nerveux. Vocabulaire technique et précis : sans le maîtriser, impossible d’argumenter rigoureusement.
2. Les potentiels électriques
Potentiel de repos : différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur d’un neurone au repos. Vaut environ –70 mV (intérieur négatif par rapport à l’extérieur). Maintenu par des pompes ioniques.
Potentiel d’action (PA) : inversion brutale et transitoire de la polarité de la membrane (de –70 mV à +30 mV environ), qui se propage le long de l’axone. C’est le « message électrique » du système nerveux. Durée ~1-2 ms.
Potentiel seuil : valeur critique de dépolarisation (environ –55 mV) au-dessus de laquelle un PA est obligatoirement déclenché. En-dessous, pas de PA. C’est l’origine de la loi du tout ou rien.
PA stéréotypé : un potentiel d’action a toujours la même forme, la même amplitude, la même durée. Quel que soit le stimulus initial (faible ou fort), le PA déclenché est identique. La force du stimulus est codée différemment (par la fréquence).
Loi du tout ou rien : soit le stimulus dépasse le seuil et le PA se déclenche complètement, soit il ne le dépasse pas et il n’y a pas de PA. Pas d’intermédiaire possible. Découvert par Adrian (1914).
3. Les variations du potentiel membranaire
- Dépolarisation : le potentiel devient moins négatif (s’approche de 0 ou devient positif). Exemple : –70 mV → –50 mV. Excitation.
- Repolarisation : retour vers le potentiel de repos après une dépolarisation. Exemple : +30 mV → –70 mV.
- Hyperpolarisation : le potentiel devient plus négatif que le repos (–70 mV → –80 mV par exemple). Inhibition.
Astuce mnémotechnique : dans le mot « dépolarisation », le « dé- » signifie « moins » (comme dans dégonfler). Donc moins de polarisation = moins négatif. À l’inverse, « hyperpolarisation » = plus de polarisation = encore plus négatif.
4. Vocabulaire des synapses
Synapse : zone de contact spécialisée entre deux neurones (synapse neuro-neuronique) ou entre un neurone et une autre cellule (synapse neuro-musculaire = plaque motrice). Permet la transmission du message d’une cellule à l’autre.
Élément présynaptique : extrémité de l’axone du neurone « émetteur ». Contient les vésicules à neuromédiateurs.
Fente synaptique : espace entre les deux cellules (~20-50 nm). Le neuromédiateur y diffuse.
Élément postsynaptique : membrane de la cellule « réceptrice » (dendrite d’un autre neurone, ou membrane musculaire). Porte les récepteurs au neuromédiateur.
Vésicules d’exocytose (ou vésicules synaptiques) : petites poches membranaires (~50 nm) contenant le neuromédiateur, stockées dans l’élément présynaptique. À l’arrivée d’un PA, elles fusionnent avec la membrane et libèrent le neuromédiateur par exocytose.
5. Les neuromédiateurs
Un neuromédiateur (ou neurotransmetteur) est une molécule chimique libérée dans la fente synaptique, qui transmet le message d’une cellule à l’autre. Plus d’une centaine de neuromédiateurs sont connus dans le système nerveux humain.
Les trois plus importants à connaître :
- Acétylcholine (ACh) : neuromédiateur de la plaque motrice (effets excitateurs sur le muscle). Aussi présent dans certaines synapses du SNC.
- Glutamate : principal neuromédiateur excitateur du SNC. Présent dans ~80 % des synapses excitatrices.
- GABA (acide γ-aminobutyrique) : principal neuromédiateur inhibiteur du SNC. Vu en cours 3A.1 dans l’inhibition réciproque.
Autres importants : dopamine (récompense, mouvement), sérotonine (humeur), noradrénaline (éveil), endorphines (douleur).
6. Vocabulaire des récepteurs
Récepteur membranaire : protéine intégrée dans la membrane postsynaptique, capable de lier spécifiquement un neuromédiateur. La fixation déclenche un changement dans la cellule réceptrice (ouverture de canaux ioniques, par exemple). Chaque type de neuromédiateur a un (ou plusieurs) type(s) de récepteurs spécifiques.
7. Vocabulaire de l’intégration
PPSE (Potentiel PostSynaptique Excitateur) : dépolarisation locale de la cellule postsynaptique provoquée par un neuromédiateur excitateur (ex : glutamate). Tend à rapprocher du seuil → favorise un PA.
PPSI (Potentiel PostSynaptique Inhibiteur) : hyperpolarisation locale provoquée par un neuromédiateur inhibiteur (ex : GABA). Éloigne du seuil → empêche un PA.
Intégration du message nerveux : le neurone postsynaptique reçoit en permanence de multiples PPSE et PPSI sur ses dendrites. Il fait la « somme algébrique » de ces signaux. Si la somme dépasse le seuil au niveau du cône d’émergence de l’axone, il déclenche un PA. C’est la fonction décisionnelle du neurone.
Sommation spatiale : addition simultanée de PPSE/PPSI provenant de plusieurs synapses sur la même cellule. Plus de synapses excitatrices actives en même temps = plus de chances de déclencher un PA.
Sommation temporelle : addition de PPSE/PPSI provenant d’une même synapse mais à des moments rapprochés. Si la fréquence d’arrivée est haute, les effets s’additionnent avant de s’estomper.
8. Agoniste vs antagoniste (rappel chapitre 3A.1)
Important : à ne pas confondre :
- Muscle agoniste / antagoniste (chapitre 3A.1) : termes anatomiques opposant deux muscles autour d’une articulation
- Molécule agoniste / antagoniste (chapitre 3A.2 et pharmacologie) : termes désignant les molécules qui activent (agoniste) ou bloquent (antagoniste) un récepteur
Exemples molécules :
- Nicotine = agoniste du récepteur nicotinique à l’acétylcholine (l’imite et l’active)
- Curare = antagoniste du même récepteur (le bloque sans l’activer)
- Morphine = agoniste des récepteurs opioïdes
- Naloxone = antagoniste des récepteurs opioïdes (utilisé contre les overdoses)
9. Indice / cause / exemple — vocabulaire
- Indice : enregistrement d’un PA stéréotypé sur un oscilloscope
- Cause : dépolarisation au-delà du seuil → ouverture canaux Na+ voltage-dépendants → entrée massive Na+ → inversion de polarité
- Exemple : expérience historique de Hodgkin et Huxley sur l’axone géant de calmar (1952, Nobel 1963)
Ce qu’il faut retenir
- Potentiel de repos ~–70 mV. Potentiel d’action = inversion brutale (–70 → +30 → –70 en ~2 ms).
- Potentiel seuil ~–55 mV : déclenche le PA. Loi du tout ou rien : PA complet ou rien.
- Dépolarisation = moins négatif (excitation). Hyperpolarisation = plus négatif (inhibition). Repolarisation = retour au repos.
- Synapse = présynaptique (vésicules à neuromédiateur) + fente + postsynaptique (récepteurs)
- Neuromédiateurs clés : acétylcholine (plaque motrice), glutamate (excitateur SNC), GABA (inhibiteur SNC)
- PPSE = dépolarisation locale (excitation). PPSI = hyperpolarisation locale (inhibition).
- Intégration = somme algébrique des PPSE et PPSI. Sommation spatiale (plusieurs synapses simultanées) + sommation temporelle (même synapse à fréquence haute).
- Molécule agoniste = active un récepteur ; antagoniste = bloque un récepteur (ne pas confondre avec muscle agoniste/antagoniste)