Fiche de révision : Cellules excitables et contraction musculaire

📋 Plan du Cours

1. Électricité et potentiels cellulaires
2. Organisation du neurone et glie
3. Potentiel de repos neuronal
4. Potentiel d’action
5. Propagation de l’influx nerveux
6. Synapses et transmission chimique
7. Plaque motrice et blocages
8. Muscles et contraction

📖 1. Électricité et potentiels cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Force électromotrice : Traduit l’énergie capable de mettre les charges en mouvement et dépend de la différence entre les quantités d’électrons ou d’ions présentes dans deux compartiments.
• Différence de potentiel : Écart de potentiel électrique entre deux compartiments et constitue une force électromotrice pour les ions.

📝 Points essentiels

• Les électrons circulent d’une borne négative riche en électrons vers une borne positive pauvre en électrons lorsqu’un circuit relie les deux bornes d’une pile.

• Dans les cellules, les électrons ne circulent pas librement et les mouvements de charges électriques sont liés aux déplacements d’ions.

💡 Astuce mémo

Borne négative riche en électrons, intérieur neuronal riche en charges négatives

📖 2. Organisation du neurone et glie

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Principale cellule du tissu nerveux, spécialisée dans la fabrication, la transmission et le traitement de l’information nerveuse.

★ À maîtriser

• Un neurone comprend un corps cellulaire et des prolongements cellulaires comprenant un axone et des dendrites, dont le nombre détermine le type de neurone.

• L’axone se termine par une arborisation dont chaque branche finit par un bouton synaptique capable d’établir un contact avec une autre cellule.

📌 Dans le système nerveux central, les oligodendrocytes forment la gaine de myéline, tandis que dans le système nerveux périphérique cette gaine est formée par les cellules de Schwann.

Compléments

• La gaine de myéline résulte de la superposition de membranes plasmiques riches en lipides, exclut l’eau et les ions dissous et constitue donc un isolant.

💡 Astuce mémo

Un axone entouré d’une gaine isolante interrompue par les nœuds de Ranvier

📖 3. Potentiel de repos neuronal

📝 Points essentiels

• Au repos, le potentiel de membrane d’une fibre nerveuse est d’environ -65 mV, ce qui signifie que son intérieur est plus négatif que son extérieur.

• Au repos, les concentrations intracellulaires et extracellulaires sont respectivement les suivantes:

  • 15 et 140 mmol/L pour Na+
  • 140 et 5 mmol/L pour K+
  • 14 et 147 mmol/L pour Cl−
  • 155 et 2 mmol/L pour les grosses molécules négatives

• La sortie de K+ vers le milieu extracellulaire diminue les charges positives intracellulaires, rendant l’intérieur négatif et l’extérieur positif.

📌 La pompe sodium-potassium ATPase utilise l’énergie de l’hydrolyse de l’ATP pour transporter simultanément 2 K+ vers l’intérieur et 3 Na+ vers l’extérieur contre leurs gradients.

💡 Astuce mémo

Gradient ionique → mouvements de K+ et Na+ → potentiel de repos

📖 4. Potentiel d’action

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Réponse électrique invariable correspondant à une dépolarisation transitoire et locale de la membrane d’une cellule excitable après une stimulation suffisante.

📝 Points essentiels

📌 Une fibre nerveuse respecte la loi du tout ou rien : au-delà du seuil, l’augmentation de l’intensité de stimulation ne modifie pas l’amplitude de son potentiel d’action.

• 🔄 Le potentiel d’action se déroule selon trois phases successives:

  1. Dépolarisation
  2. Repolarisation
  3. Hyperpolarisation

• La dépolarisation résulte surtout de l’entrée de Na+ par des canaux voltage-dépendants, tandis que la repolarisation puis l’hyperpolarisation résultent de la sortie de K+ par des canaux voltage-dépendants.

💡 Astuce mémo

Dépolarisation → repolarisation → hyperpolarisation

📖 5. Propagation de l’influx nerveux

★ À maîtriser

• Le potentiel d’action ouvre les canaux Na+ voltage-dépendants voisins, qui déclenchent à leur tour de nouveaux potentiels d’action et propagent l’influx nerveux.

📌 La période réfractaire absolue rend impossible tout nouveau potentiel d’action, tandis que la période réfractaire relative permet un nouveau potentiel d’action seulement avec une stimulation très supérieure au seuil.

📌 Dans une fibre amyélinique, le potentiel d’action progresse de proche en proche, tandis que dans une fibre myélinisée il progresse de manière saltatoire d’un nœud de Ranvier à l’autre.

Compléments

• La vitesse de propagation augmente avec le diamètre de la fibre et va d’environ 0,5 m/s pour une petite fibre amyélinique à 100 m/s pour les fibres myélinisées de gros diamètre les plus rapides.

💡 Astuce mémo

Fibre amyélinique de proche en proche, fibre myélinisée par bonds

📖 6. Synapses et transmission chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse chimique : Zone de contact entre un neurone présynaptique et une cellule postsynaptique séparés par une fente synaptique où sont libérés des neurotransmetteurs.

★ À maîtriser

• Dans une synapse chimique, les neurotransmetteurs sont libérés par exocytose des vésicules présynaptiques, se fixent à des récepteurs postsynaptiques, puis sont recaptés ou dégradés.

📌 Une synapse électrique transmet directement les ions d’une cellule à l’autre par des jonctions communicantes, tandis qu’une synapse chimique utilise des neurotransmetteurs.

Compléments

• Selon le récepteur, un neurotransmetteur agit rapidement directement sur un canal ionique transmembranaire ou plus lentement par l’intermédiaire d’un second messager intracellulaire.

💡 Astuce mémo

Libération → récepteur → action → recapture ou dégradation

📖 7. Plaque motrice et blocages

🔑 Notions clés & Définitions

• Plaque motrice : Synapse chimique particulière reliant un neurone moteur à une fibre musculaire ; son neurotransmetteur est l’acétylcholine, qui se fixe sur un récepteur nicotinique et déclenche la contraction.

★ À maîtriser

• Le blocage de la plaque motrice entraîne d’abord une faiblesse musculaire puis une paralysie.

• La toxine botulique inhibe la libération d’acétylcholine, les curares bloquent les récepteurs des plaques neuromusculaires et les organophosphorés inhibent l’acétylcholinestérase.

Compléments

• Dans le syndrome myasthéniforme de Lambert-Eaton, un auto-anticorps anti-canaux calciques limite l’exocytose et la libération synaptique d’acétylcholine ; ce syndrome est paranéoplasique et associé à la présence d’un cancer.

💡 Astuce mémo

Blocage de l’ACh, de son récepteur ou de sa dégradation → faiblesse puis paralysie

📖 8. Muscles et contraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Région comprise entre deux stries Z et constitue l’unité de contraction des myofibrilles musculaires.

★ À maîtriser

• Il existe trois types de cellules musculaires:

  • Cellules striées squelettiques
  • Cellules lisses
  • Cellules striées cardiaques

• Dans un sarcomère, les filaments d’actine sont ancrés dans les stries Z et chevauchent les filaments de myosine ; la strie H centrale ne contient pas d’actine.

📌 L’augmentation de la fréquence des stimulations d’un muscle strié squelettique produit un tétanos imparfait si les stimulations surviennent pendant le relâchement et un tétanos parfait si elles surviennent pendant la contraction.

• L’ATP est indispensable à la contraction et au relâchement musculaires ; à court terme, il peut être produit de manière anaérobie à partir de la créatine phosphate, tandis qu’après une vingtaine de minutes le métabolisme aérobie prédomine.

📌 Dans le muscle cardiaque, la période réfractaire absolue dépasse la contraction et empêche la tétanisation du myocarde, contrairement au muscle strié squelettique.

Compléments

• 🔄 Une secousse musculaire comprend successivement:

  1. Phase de latence
  2. Phase de contraction
  3. Phase de relâchement

• Dans la cellule musculaire cardiaque, l’ouverture des canaux calciques au contact du calcium est appelée libération de calcium induite par le calcium.

• Dans la cellule musculaire lisse, les fibres contractiles d’actine et de myosine sont organisées en réseau et ancrées à la membrane par des complexes appelés corps denses.

💡 Astuce mémo

Le sarcomère produit la contraction, tandis que l’ATP permet contraction et relâchement

📊 Tableaux de synthèse

Types de propagation du potentiel d’action