Fiche de révision : Neurobiologie cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Ions et molécules biologiques
2. Cellules du tissu nerveux
3. Cytosquelette et transport axonal
4. Polarité et échanges membranaires
5. Potentiels membranaires et intégration
6. Potentiel d’action et propagation
7. Transmission et transduction synaptiques

📖 1. Ions et molécules biologiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Protéine : Chaîne d’acides aminés, parmi lesquels il existe 20 acides aminés, synthétisée par transcription puis traduction.

• Ion : Atome chargé électriquement parce qu’il a gagné ou perdu des électrons.

★ À maîtriser

• Les nucléotides comprennent notamment l’AMPc et le GTP, associés à la communication, ainsi que l’ATP, associé à l’énergie.

• La membrane plasmique est constituée de lipides, de protéines et de sucres et participe à la communication, à l’activité électrique et au transport.

Compléments

• Les glucides sont des sucres, les lipides sont des graisses et les acides nucléiques sont des polymères de nucléotides.

• Les protéines assurent des fonctions d’architecture cellulaire, de transport et de communication intracellulaire, tandis que les enzymes sont des protéines ayant une fonction précise dans l’énergie, l’entretien, la division cellulaire ou le transport.

📖 2. Cellules du tissu nerveux

📝 Points essentiels

📌 Le système nerveux central comprend le cerveau et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique comprend les nerfs et les ganglions.

• Les neurones reçoivent et transforment l’information, la codent en signaux et la transmettent par des neurotransmetteurs.

• Dans le système nerveux central, les oligodendrocytes forment la gaine de myéline et les astrocytes participent à la nutrition, au maintien de l’homéostasie et à la formation de la cicatrice gliale.

• Dans le système nerveux périphérique, les cellules de Schwann forment la gaine de myéline, maintiennent l’homéostasie et participent à la régénération.

💡 Astuce mémo

Oligodendrocytes dans le SNC, Schwann dans le SNP : deux cellules myélinisantes selon le territoire.

📖 3. Cytosquelette et transport axonal

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Enchevêtrement de filaments protéiques qui constitue l’ossature interne soutenant les dendrites, le soma et l’axone.

★ À maîtriser

• Les microtubules constituent l’axe du transport axonal, assuré par les kinésines et les dynéines.

• Le transport antérograde se distingue selon sa vitesse et son chargement : le transport lent concerne les protéines du cytosquelette et du métabolisme énergétique, le transport intermédiaire concerne les mitochondries, le transport rapide concerne les vésicules membranaires

Compléments

• Les filaments du cytosquelette comprennent :

  • les microfilaments
  • les neurofilaments très stables
  • les microtubules

• Dans le transport rétrograde, les corps plurivésiculaires fusionnent avec les lysosomes.

📖 4. Polarité et échanges membranaires

★ À maîtriser

• L’excitabilité neuronale repose sur des échanges transmembranaires régulés et bidirectionnels de potassium (K⁺), chlore (Cl⁻), sodium (Na⁺) et calcium (Ca²⁺).

📌 Une pompe ionique réalise un transport actif à contre-courant qui nécessite de l’ATP, tandis qu’un canal ionique laisse passer passivement les ions poussés par le courant sans nécessiter d’ATP.

Compléments

• La pompe NaKATPase est une pompe ionique transmembranaire.

📌 Les canaux voltage-dépendants sont associés au Na⁺, au Ca²⁺ et au K⁺, tandis que les canaux ligand-dépendants s’ouvrent en réponse à un ligand.

• La répartition inégale des ions de part et d’autre de la membrane contribue à la polarité membranaire.

💡 Astuce mémo

Pompe contre le gradient avec ATP ; canal selon le courant, sans ATP.

📖 5. Potentiels membranaires et intégration

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel de membrane : Tension électrique due à des quantités inégales de charges.
• Potentiel local : Variation ponctuelle et localisée du potentiel de membrane déclenchée par un message sensoriel ou un neurotransmetteur et causée par l’ouverture de canaux ligand-dépendants.

★ À maîtriser

• Le potentiel de repos se situe environ entre −60 et −70 mV et constitue le point de départ des réactions physiologiques du neurone.

📌 Une hyperpolarisation correspond à une diminution du potentiel de membrane, inhibitrice et associée à un PPSI avec entrée de Cl⁻, tandis qu’une dépolarisation correspond à une augmentation du potentiel, excitatrice et associée à un PPSE avec entrée de Na⁺ ou de Ca²⁺.

• La sommation spatiale intègre des messages provenant de plusieurs neurones, tandis que la sommation temporelle intègre plusieurs messages provenant du même neurone; si la somme des PPSE et des PPSI dépasse le seuil d’activation, un potentiel d’action est déclenché.

Compléments

• Les potentiels locaux se propagent avec un décrément spatio-temporel de leur amplitude.

• Les gradients électrochimiques résultent de la force exercée sur les ions par leur gradient de concentration et par la force électrostatique, qui peuvent s’opposer ou s’additionner.

• Lorsque le gradient de concentration est supérieur à la force électrostatique opposée, les ions suivent leur gradient mais sont freinés; lorsque les forces opposées ont la même amplitude, le flux ionique net est nul et le potentiel est à l’équilibre.

💡 Astuce mémo

Les potentiels locaux décroissent ; le potentiel d’action se régénère.

📖 6. Potentiel d’action et propagation

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Onde créée au cône axonique lorsque l’intégration porte le potentiel de membrane au-delà du seuil d’activation, valeur à laquelle s’ouvrent les canaux Na⁺ voltage-dépendants.

★ À maîtriser

• Lors du potentiel d’action, l’ouverture des canaux Na⁺ voltage-dépendants entraîne une inversion de polarité et un courant local qui dépolarise la membrane voisine et ouvre de nouveaux canaux Na⁺ voltage-dépendants, régénérant ainsi la propagation.

📌 Dans les fibres myélinisées, le potentiel d’action se propage rapidement de façon saltatoire, tandis que dans les fibres non myélinisées, il progresse lentement de proche en proche.

Compléments

• L’arrêt du flux de Na⁺ dû à l’inactivation des canaux Na⁺ voltage-dépendants accompagne l’inversion de polarité et la période réfractaire, sans que le gradient électrochimique de Na⁺ devienne nul.

• La myéline isole l’axone et force le courant local à circuler au niveau des nœuds de Ranvier, où les canaux Na⁺ voltage-dépendants sont concentrés.

• La propagation du potentiel d’action est unidirectionnelle.

💡 Astuce mémo

Saltatoire dans la myéline, de proche en proche sans myéline.

📖 7. Transmission et transduction synaptiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse : Site de transfert d’information entre deux neurones, séparés par une fente synaptique où circulent les neurotransmetteurs.

• Transduction postsynaptique : Traduction de l’information incidente en signaux intracellulaires, notamment des seconds messagers, interprétables par le neurone postsynaptique; les récepteurs détectent les neurotransmetteurs sur la face extracellulaire et transmettent l’information à la face intracellulaire.

★ À maîtriser

📌 Le message circule sous forme électrique dans le neurone et sous forme chimique au niveau de la synapse, où la transmission se fait par contact indirect grâce aux neurotransmetteurs.

• Les petits neurotransmetteurs sont synthétisés par des enzymes localisées dans la terminaison synaptique, puis stockés et concentrés dans des vésicules présynaptiques, tandis que les neuropeptides sont des protéines codées par des gènes et synthétisées dans le soma.

• 🔄 La neurotransmission suit les étapes suivantes : arrivée du potentiel d’action dans la terminaison présynaptique, ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants et entrée de Ca²⁺, libération des neurotransmetteurs par fusion des vésicules avec la membrane, fixation sur les récepteurs postsynaptiques, transduction de l’information, neutralisation par recapture, cellule gliale ou enzyme, recyclage ou dégradation des neurotransmetteurs

Compléments

📌 Le neurone présynaptique émet le message, tandis que le neurone postsynaptique le reçoit; les contacts synaptiques se font notamment au niveau des épines dendritiques.

• Les petits neurotransmetteurs cités sont :
  • l’acétylcholine (Ach)
  • le glutamate (Glu)
  • la noradrénaline (NA)
  • la dopamine (DA)
  • la sérotonine (5HT)
  • l’acide gamma-aminobutyrique (GABA)

📌 Les récepteurs postsynaptiques peuvent être ionotropiques ou métabotropiques, ces derniers déclenchant des réactions métaboliques; le cours mentionne aussi la transduction par récepteurs couplés aux protéines G et le cycle de la protéine G.

💡 Astuce mémo

PA → Ca²⁺ → libération → récepteur → transduction → neutralisation.