Fiche de révision : Contrôle nerveux et transmission synaptique

📋 Plan du Cours

1. Organisation et fonctions du système nerveux
2. Potentiel membranaire et gradients ioniques
3. Propagation de l’influx nerveux
4. Potentiel d’action et potentiel global
5. Synapses électriques et chimiques
6. Neurotransmetteurs et récepteurs
7. Potentiels postsynaptiques et sommation

📖 1. Organisation et fonctions du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux : Réseau constitué des organes des sens, des nerfs, du cerveau et de la moelle épinière.
• Neurone : Unité structurale et fonctionnelle du système nerveux, constituée d’un corps cellulaire ou soma, d’un axone et de dendrites.

★ À maîtriser

• Le système nerveux coordonne les mouvements musculaires, contrôle le fonctionnement des organes et véhicule les informations sensorielles vers les centres nerveux et les informations motrices vers les effecteurs.

Compléments

• Chez les animaux dotés d’un cerveau, le système nerveux régule également la pensée et les émotions.

• Les neurones possèdent un potentiel membranaire de repos et sont excitables.

📖 2. Potentiel membranaire et gradients ioniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’équilibre ionique : Différence de potentiel qui contrebalance une différence de concentration de cet ion entre les deux côtés d’une membrane hémiperméable.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le potentiel d’équilibre d’un ion se calcule par l’équation de Nernst : $E_{ion} = \frac{RT}{ZF}\ln\left(\frac{[ion]_{ext}}{[ion]_{int}}\right)$, où R est la constante des gaz parfaits, T la température absolue en kelvins, Z la valence de l’ion et F la constante de Faraday.

• Au repos, la diffusion passive du potassium à travers les canaux de fuite crée un potentiel qui s’oppose à son gradient de concentration; la pompe Na⁺/K⁺ établit et entretient les gradients ioniques en échangeant 3 Na⁺ contre 2 K⁺ avec consommation d’ATP.

• Le potentiel de membrane au repos est proche du potentiel d’équilibre du potassium : $E_m=-70\,\mathrm{mV}$ contre $E_K=-84\,\mathrm{mV}$, car la perméabilité au potassium domine et les autres ions contribuent faiblement.

Compléments

• La membrane cellulaire se comporte comme un condensateur pouvant être chargé électriquement de part et d’autre.

📐 Formule - La membrane cellulaire obéit à la loi d’Ohm : $U = R \times I$.

• La tension membranaire correspond à la différence de répartition des charges électriques de part et d’autre de la membrane.

• Les pompes échangeuses d’ions contribuent à créer la différence de répartition des charges, tandis que les canaux ioniques membranaires fournissent les voies du courant et la résistance.

• Pour un neurone de mammifère, les potentiels d’équilibre calculés sont $E_K=-84\,\mathrm{mV}$, $E_{Na}=+60\,\mathrm{mV}$, $E_{Ca}=+116\,\mathrm{mV}$ et $E_{Cl}=-58\,\mathrm{mV}$.

💡 Astuce mémo

Gradient de K⁺ → sortie de K⁺ → potentiel de membrane

📖 3. Propagation de l’influx nerveux

★ À maîtriser

• La vitesse de propagation de l’influx nerveux est proportionnelle au diamètre des fibres et plus élevée dans les fibres myélinisées.

• Dans les fibres non myélinisées, les canaux Na⁺ sont répartis uniformément et le potentiel d’action se propage continûment à une vitesse ne dépassant pas 3 m/s.

• Dans les fibres myélinisées, les canaux Na⁺ concentrés aux nœuds de Ranvier permettent une propagation saltatoire du potentiel d’action de nœud en nœud.

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Myéline : bonds entre nœuds ; sans myéline : propagation continue

📖 4. Potentiel d’action et potentiel global

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Signal électrique élémentaire d’un axone dont l’amplitude ne varie pas.
• Potentiel global du nerf : Somme des réponses électriques des fibres nerveuses qui le constituent.

★ À maîtriser

• L’augmentation de l’intensité de stimulation d’un nerf accroît le nombre de fibres recrutées et donc l’amplitude de son potentiel global.

Compléments

• Les axones d’un nerf peuvent différer par :

  • leur vitesse de conduction
  • leur seuil de dépolarisation
  • la durée de leur période réfractaire absolue

• La fréquence des potentiels d’action, plutôt que leur amplitude, contribue à coder le signal nerveux d’un axone.

💡 Astuce mémo

Un axone : PA constant ; un nerf : somme variable

📖 5. Synapses électriques et chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse : Zone de jonction entre deux neurones ou entre un neurone et une autre cellule.

★ À maîtriser

📌 Les synapses électriques relient les membranes par des jonctions communicantes, tandis que les synapses chimiques transmettent le signal par des neurotransmetteurs libérés dans la fente synaptique.

• 🔄 La transmission chimique suit les étapes suivantes :
  1. Arrivée du message nerveux
  2. Migration des vésicules vers la fente synaptique
  3. Exocytose des neurotransmetteurs dans la fente synaptique
  4. Fixation des neurotransmetteurs sur les récepteurs
  5. Genèse éventuelle et départ d’un nouveau message
  6. Dégradation ou recapture des neurotransmetteurs

Compléments

• Dans une synapse électrique, les ions et la dépolarisation passent directement d’une cellule à l’autre sans neurotransmetteur ni délai lié à sa libération.

• Les synapses électriques sont importantes dans le système nerveux immature, sont relativement rares à l’âge adulte et sont majoritairement retrouvées chez les invertébrés.

📖 6. Neurotransmetteurs et récepteurs

★ À maîtriser

• Les récepteurs ionotropes sont des protéines-canaux qui s’ouvrent pour générer un courant ionique, tandis que les récepteurs métabotropes activent des seconds messagers et peuvent déclencher une cascade de réactions.

Compléments

• Les neurotransmetteurs comprennent :

  • les monoamines
  • les endorphines
  • les acides aminés
  • des substances chimiques diverses
  • les neuropeptides
  • le monoxyde d’azote

• Les catécholamines dérivées de la tyrosine sont :

  • la dopamine
  • la noradrénaline
  • l’adrénaline

• La sérotonine dérive du tryptophane, tandis que l’histamine dérive de l’histidine.

• La voie métabotrope est beaucoup plus lente que la voie ionotrope et peut agir sur l’expression des gènes par l’intermédiaire de facteurs de transcription de l’ADN.

• Le monoxyde d’azote est un neuromédiateur gazeux soluble qui peut parcourir le neurone dans les directions antérograde et rétrograde.

📖 7. Potentiels postsynaptiques et sommation

🔑 Notions clés & Définitions

• PPSE : Potentiel postsynaptique excitateur qui diminue la différence de potentiel de part et d’autre de la membrane et dépolarise localement celle-ci.
• PPSI : Potentiel postsynaptique inhibiteur qui augmente la différence de potentiel de part et d’autre de la membrane et l’hyperpolarise.

★ À maîtriser

📌 Le dépassement du seuil critique de dépolarisation déclenche un potentiel d’action; les PPSI empêchent son déclenchement, tandis que les PPSE le favorisent.

Compléments

• La sommation temporelle permet à plusieurs PPSE successifs produits par un neurone d’atteindre le seuil de déclenchement.

• La sommation spatiale permet à des PPSE produits par différents neurones de s’additionner pour atteindre le seuil.

💡 Astuce mémo

PPSE rapproche du seuil ; PPSI en éloigne

📊 Tableaux de synthèse

Types de potentiels postsynaptiques