★ À maîtriser
📐 Formule - La respiration cellulaire dégrade le glucose en présence d’oxygène selon .
🔄 L’air emprunte successivement :
Les pneumocytes de type I, cellules épithéliales aplaties responsables des échanges gazeux, représentent 95 % de la surface alvéolaire.
Le surfactant est composé de 90 % de phospholipides organisés en monocouche et de 10 % de protéines.
📐 Formule - Pour une structure sphérique comme l’alvéole, la pression nécessaire à son maintien ouvert vérifie , où T est la tension superficielle et r le rayon.
Les gaz diffusent passivement le long de gradients de pression partielle : la pression partielle d’O₂ diminue de l’alvéole vers la mitochondrie, tandis que celle du CO₂ augmente en sens inverse.
L’oxygène sanguin est transporté à 2 % dissous dans le plasma et à 98 % fixé à l’hémoglobine des hématies.
📌 La saturation de l’hémoglobine en O₂ suit une courbe sigmoïde liée à la coopérativité de ses quatre sous-unités, tandis que celle de la myoglobine suit une hyperbole sans coopérativité.
Compléments
Les pneumocytes de type II sécrètent le surfactant, tandis que les cellules endothéliales tapissent les capillaires accolés aux alvéoles, les hématies y transportent l’hémoglobine, les macrophages assurent la défense locale et le tissu conjonctif apporte l’élasticité pulmonaire.
Le surfactant réduit la tension superficielle alvéolaire, homogénéise la répartition de l’air entre alvéoles de tailles différentes et prévient leur affaissement à l’expiration.
À tension superficielle égale, une petite alvéole développe une pression interne supérieure à celle d’une grande alvéole ; le surfactant module la tension selon le rayon et stabilise leur coexistence.
📌 Les oiseaux ont un flux d’air unidirectionnel dans les parabronches et un échange à contre-courant avec le sang, tandis que les mammifères ont un flux d’air bidirectionnel dans des poumons en cul-de-sac.
📐 Formule - La fixation de l’oxygène à l’hémoglobine est réversible selon .
★ À maîtriser
La fréquence respiratoire et le besoin en O₂ rapporté à la masse corporelle augmentent lorsque la taille de l’animal diminue.
L’inspiration est un mouvement actif produit par la contraction du diaphragme, muscle principal innervé par le nerf phrénique, et des muscles intercostaux externes, qui augmentent le volume de la cage thoracique.
Un rythme respiratoire de base persiste après section des nerfs vagues, ce qui indique l’existence d’un générateur central modulé par le rétrocontrôle sensoriel périphérique.
Un neurone isolé du bulbe ne développe pas d’activité rythmique autonome ; une activité spontanée apparaît lorsque les neurones forment un réseau avec des synapses, faisant du rythme une propriété émergente du réseau.
L’illumination des neurones Dbx1 supprime l’activité inspiratoire rythmique sur tranche in vitro et modifie le volume courant, la fréquence respiratoire et la ventilation minute chez la souris vigile, montrant que ces neurones sont nécessaires au maintien du rythme chez l’adulte (Vann et al., 2016).
La commande inspiratoire descend du complexe pré-Bötzinger via les pré-motoneurones de la formation réticulée vers le noyau moteur du XII, qui contrôle la langue, et le noyau moteur phrénique, dont les motoneurones innervent le diaphragme.
Compléments
La spirométrie mesure la fréquence respiratoire, le volume courant et les débits respiratoires, qui varient selon l’espèce et la lignée de souris.
Au repos, l’expiration est généralement passive et résulte du relâchement élastique du poumon et de la cage thoracique.
La section des nerfs vagues modifie profondément la fréquence et l’amplitude respiratoires, et la stimulation de leurs bouts périphérique ou central permet de distinguer les composantes efférente et afférente.
Lors du réflexe de Hering-Breuer, la distension pulmonaire liée à l’inspiration stimule le nerf vague et déclenche l’expiration.
Les souris Dbx1 knock-out (Dbx1LacZ/LacZ) ne respirent pas à la naissance et présentent apnée et cyanose, montrant le rôle essentiel des neurones Dbx1 dans la genèse du rythme inspiratoire.
Dans des tranches de bulbe rachidien de souriceaux nouveau-nés maintenues in vitro, une activité rythmique spontanée peut être enregistrée à la racine du nerf hypoglosse (XII), qui reflète l’activité inspiratoire.
📌 Des neurones du complexe pré-Bötzinger peuvent être silencieux, actifs sans lien avec le rythme, inspiratoires, post-inspiratoires ou expiratoires.
Dans le complexe pré-Bötzinger, le glutamate active les récepteurs AMPA, qui dépolarisent le neurone et déclenchent des potentiels d’action via des canaux sodiques et calciques voltage-dépendants.
Un agoniste AMPA augmente la fréquence respiratoire, tandis que l’antagoniste GYKI la diminue (Ge & Feldman, 1998 ; Pace & Del Negro, 2008).
★ À maîtriser
Les glomus carotidiens et aortiques contiennent des cellules de type I, chimiorécepteurs spécialisés dans la détection de l’hypoxie.
Les chémorécepteurs centraux du noyau rétrotrapézoïde ou groupe respiratoire parafacial (RTN/pFRG) détectent le pH du liquide cérébrospinal, dépendant de la PCO₂ artérielle car le CO₂ traverse librement la barrière hémato-encéphalique (Smith et al., 2013).
Chez la souris invalidée pour Piezo2, une inspiration forcée n’est plus détectée et l’amplitude respiratoire spontanée est anormalement élevée, indiquant la perte du frein réflexe exercé sur l’inspiration.
Le rythme de base du complexe pré-Bötzinger est modulé par des réflexes automatiques, notamment Hering-Breuer et l’irritation bronchique, par l’anticipation métabolique des besoins et par un contrôle volontaire cortical.
Compléments
La ventilation est ajustée notamment selon les pressions partielles artérielles en O₂ et CO₂, et cette sensibilité chimique est moins marquée chez les animaux de laboratoire que chez l’Homme (Tenney & Broggs, 2011).
Le nerf vague possède des terminaisons sensitives dans les voies aériennes, le poumon et le cœur, notamment sensibles à la PO₂.
📌 Chez la souris, l’activation des fibres vagales de type C exprimant P2Y1 ralentit la fréquence respiratoire, celle des fibres NPY2R l’accélère et celle des fibres GPR65 est sans effet (Chang et al., 2015).
Chez la souris TrpA1 knock-out, l’augmentation normale du calcium et de l’activité électrique vagale induite par l’hypoxie disparaît, montrant que TRPA1 est nécessaire à sa détection par cette voie (Takahashi et al., 2011 ; Numata et al., 2013).
Les neurones du RTN/pFRG expriment des canaux potassiques de fond sensibles au pH, notamment TASK-2, dont l’ouverture varie avec le CO₂ ou le pH extracellulaire et module l’excitabilité neuronale et la commande respiratoire (Wang et al., 2013 ; Shin et al., 2014).
La pression sur la membrane d’un neurone sensitif modifie la conformation du canal mécanosensible Piezo2, qui s’ouvre et dépolarise le neurone.
L’activation optogénétique des neurones exprimant Piezo2 suffit à inhiber l’inspiration en cours, confirmant leur rôle causal (Nonomura et al., 2017).
Le cycle respiratoire influence la fréquence cardiaque et la pression artérielle, phénomène appelé arythmie sinusale respiratoire, illustrant le couplage cardio-respiratoire.
★ À maîtriser
Les protocoles anesthésiques comparés sont : (Tsukamoto et al., 2015) :
La proportion de souris atteignant un plan chirurgical adéquat est de 100 % sous kétamine/xylazine, 100 % sous médétomidine/midazolam/butorphanol, 37,5 % sous pentobarbital et 100 % sous isoflurane (Tsukamoto et al., 2015).
Une immunoglobuline comprend deux chaînes lourdes identiques et deux chaînes légères identiques, reliées par des ponts disulfures.
Les domaines variables VH et VL forment un site de reconnaissance de l'antigène par bras, soit deux sites par immunoglobuline.
📌 Le fragment Fab comprend VH-CH1 et VL-CL et lie l'antigène, tandis que le fragment Fc correspond à la partie constante de la chaîne lourde reconnue par les effecteurs.
Compléments
La chaîne lourde définit la classe de l'immunoglobuline, tandis que la chaîne légère est de type κ ou λ.
Chaque chaîne d'immunoglobuline est constituée de domaines d'environ 110 acides aminés, de structure conformationnelle homologue et présentant des spécificités de glycosylation.
Les domaines constants des chaînes lourdes constituant le fragment Fc permettent à l'immunoglobuline d'interagir avec les effecteurs, notamment les récepteurs Fc des cellules et le complément.
★ À maîtriser
L'IgG est un monomère à trois domaines constants CH1-CH3, forme circulante majeure qui s'impose dans la réponse secondaire.
L'IgM est un pentamère à quatre domaines constants, plus riche en sucres ; c'est la première immunoglobuline produite et sa forme membranaire constitue le BCR de base.
L'IgA est souvent dimérique, comprend les sous-classes IgA1 et IgA2 et participe à la défense des muqueuses, notamment du tube digestif.
Dans un domaine variable d'environ 110 acides aminés, les régions charpente FR présentent une faible variabilité, tandis que les régions hypervariables HV1-3, aussi appelées CDR, se situent autour des positions 30, 50 et 90-100.
Compléments
Les dix sites variables identiques d'une IgM pentamérique lui confèrent une excellente avidité pour l'antigène.
L'IgE est un monomère à quatre domaines constants, impliqué dans l'allergie.
La polymérisation des IgM en pentamères et des IgA en dimères augmente le nombre de domaines variables identiques sur une molécule et améliore ainsi leur avidité pour l'antigène.
Dans les régions hypervariables, presque un acide aminé sur deux peut différer d'un anticorps à l'autre.
Le repliement rapproche les séquences hypervariables dans l'espace, où elles forment ensemble la surface de contact avec l'antigène.
La combinaison des variabilités des chaînes lourde et légère crée une grande variété de sites de reconnaissance de l'antigène.
★ À maîtriser
Les lymphocytes B et T génèrent leurs récepteurs en assemblant des fragments de gènes, plutôt qu'en possédant un gène distinct pour chaque anticorps.
Lors de la maturation lymphocytaire, des segments de gènes séparés dans l'ADN germinal sont réarrangés ; le domaine variable d'une chaîne lourde est codé par V, D et J, tandis que celui d'une chaîne légère est codé par V et J.
📌 Le réarrangement des segments géniques est constitutif de la maturation des lymphocytes et se produit indépendamment de toute stimulation antigénique.
📐 Formule - La diversité combinatoire issue de l'appariement des chaînes lourdes et légères est d'environ associations.
Compléments
Le domaine constant est codé par un segment C distant, relié au segment variable par épissage de l'ARN.
Chez l'humain, la chaîne lourde comporte 51 segments V, 27 segments D et 6 segments J, soit 8 262 combinaisons possibles.
Chez l'humain, la chaîne légère κ comporte 40 segments V et 5 segments J, soit 200 combinaisons possibles.
La diversité jonctionnelle résulte de coupures et réparations imprécises de l'ADN aux jonctions, où le nombre et la nature des nucléotides ajoutés varient, et multiplie le répertoire d'environ 3 × 10⁷.
📌 Des recombinaisons erronées lors de la coupure et de la réparation de l'ADN peuvent échapper au contrôle de la prolifération cellulaire et aboutir à des leucémies ou des lymphomes.
📌 Dans l'immunité innée, quelques gènes de récepteurs sont exprimés dans toute une lignée et permettent une réaction rapide à des motifs connus, tandis que l'immunité adaptative génère un répertoire aléatoire immense sans encombrer le génome et permet une mémoire.
★ À maîtriser
📌 Par rapport à la réponse primaire, la réponse secondaire présente une latence plus courte, une intensité plus forte et une persistance plus longue.
📌 Lors d'une nouvelle exposition simultanée à A et à un antigène B jamais rencontré, la réponse à A est rapide et forte, tandis que celle à B suit la cinétique d'une réponse primaire.
📐 Formule - La pression artérielle moyenne s’estime par , car la diastole dure plus longtemps que la systole.
📐 Formule - La résistance à l’écoulement selon Poiseuille est , où est la viscosité du sang, la longueur du vaisseau et son rayon.
Compléments
Le reliquat d'anticorps après une réponse primaire permet le dépistage sérologique d'une exposition infectieuse passée.
La réponse secondaire amplifie les isotypes d'immunoglobulines les plus utiles dans leur lieu de production, notamment les IgG circulantes et les IgA dans le tube digestif.
📌 L'immunité innée réagit immédiatement de la même manière et sans mémoire, tandis que la mémoire spécifique appartient à l'immunité adaptative et existe aussi chez les lymphocytes T.
Une cellule NK peut tuer une cellule infectée dépourvue de CMH I parce que l’absence de ce signal supprime l’inhibition de la NK, phénomène décrit comme le « soi manquant ».
Au repos chez l’humain, la pression systolique est d’environ 120 mmHg et la pression diastolique d’environ 80 mmHg.
À différence de pression constante, doubler le rayon d’un vaisseau multiplie le débit par 16, tandis que diviser son rayon par deux réduit le débit par 16.
Si la différence de pression entre deux points est nulle, le débit sanguin est nul à cet endroit.
La pression artérielle reste à environ 80 mmHg ou davantage pendant la diastole, ce qui permet au sang de continuer à progresser grâce à l’élasticité artérielle.
La pression pousse le sang ; la résistance freine son écoulement.
★ À maîtriser
📐 Formule - Le débit cardiaque est le volume de sang éjecté par minute et vérifie , où est la fréquence cardiaque et le volume d’éjection systolique.
📐 Formule - Le volume d’éjection systolique vérifie , où est le volume télédiastolique et le volume télésystolique.
Compléments
Pendant la contraction isovolumétrique, les valves mitrale et aortique sont fermées et la pression ventriculaire augmente sans changement de volume.
L’éjection systolique commence lorsque la pression du ventricule gauche dépasse celle de l’aorte, ouvrant la valve aortique.
📐 Formule - La fraction d’éjection est et vaut environ 60 à 75 % chez un cœur sain au repos.
Remplissage → contraction isovolumétrique → éjection → relaxation isovolumétrique
★ À maîtriser
L’adrénaline et la noradrénaline activent les récepteurs β1 couplés à Gs, stimulent l’adénylate cyclase et augmentent l’AMPc, ce qui accroît le courant If et accélère la dépolarisation du nœud sinusal, augmentant la fréquence cardiaque.
L’acétylcholine du nerf vague active les récepteurs M2 couplés à Gi, inhibe l’adénylate cyclase et réduit l’AMPc et If ; la sous-unité βγ active aussi le canal potassique KACh, dont le courant sortant hyperpolarise la cellule et ralentit la fréquence cardiaque.
La formation de l’urine repose sur quatre mécanismes :
📐 Formule - La pression nette de filtration glomérulaire vérifie , où favorise la filtration tandis que et s’y opposent.
📐 Formule - Le débit de filtration glomérulaire vérifie , où dépend de la perméabilité et de la surface totale de la membrane de filtration et est la pression nette de filtration.
Compléments
📌 L’effet chronotrope modifie la fréquence cardiaque, tandis que l’effet inotrope modifie la force de contraction et le volume d’éjection systolique.
📌 La filtration est entraînée par la pression hydrostatique, la réabsorption transfère des solutés spécifiques de la lumière tubulaire vers le sang, la sécrétion transfère activement des solutés spécifiques du sang vers la lumière tubulaire, et l’osmoconcentration déplace l’eau selon les gradients osmotiques établis par les mouvements actifs de solutés, principalement le NaCl.
📌 Lorsque la pression capillaire glomérulaire chute en dessous d’environ 45 mmHg, la filtration s’arrête et entraîne une anurie, c’est-à-dire l’absence totale de production d’urine.
β1 accélère via l’AMPc ; M2 ralentit via Gi et Kᴀᴄʜ.
★ À maîtriser
Chez l’Homme de 70 kg, le DFG de référence est d’environ 1,8 mL/min/kg, soit 120 mL/min, et environ 180 L sont filtrés par jour.
Chez le chien comme chez l’Homme, environ 1 % du volume filtré est excrété dans l’urine définitive et 99 % est réabsorbé.
La clairance rénale d’une substance, calculée par et exprimée en mL/min, représente le volume de plasma totalement épuré de cette substance par unité de temps.
La réabsorption tubulaire est sélective, massive et variable selon les besoins de l’organisme : elle récupère environ 99 % du volume filtré, tandis que le glucose est normalement réabsorbé à 100 % tant que sa concentration ne dépasse pas le transport maximum.
La réabsorption active du sodium, principalement assurée par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase basolatérale, crée un gradient électrochimique qui entraîne passivement la réabsorption d’eau par osmose et de chlore.
Le tubule proximal réabsorbe environ 65 à 70 % du sodium et de l’eau filtrés de façon iso-osmotique, tandis que l’anse de Henlé, le tubule distal et le tube collecteur assurent une réabsorption facultative régulée par les hormones.
En cas de baisse de pression artérielle, de volume circulant ou de natrémie, le SRAA active la libération de rénine, la formation d’angiotensine II puis la sécrétion d’aldostérone, qui augmente la réabsorption de Na⁺ et d’eau et la sécrétion de K⁺ dans le tubule distal et le tube collecteur.
En cas d’augmentation du volume circulant, l’ANP et le BNP inhibent la réabsorption tubulaire de sodium et le SRAA, dilatent l’artériole afférente et diminuent le tonus sympathique, augmentant ainsi l’excrétion de sodium et d’eau.
Le potassium filtré est presque totalement réabsorbé dans le tubule proximal et l’anse de Henlé, puis le potassium excrété est principalement sécrété activement par les cellules principales du tubule distal et du tube collecteur.
Compléments
📌 La créatinine endogène est légèrement sécrétée par le tubule proximal et surestime donc légèrement le DFG, tandis que l’inuline est une référence historique exogène nécessitant une perfusion continue.
L’iohexol et l’iothalamate sont des produits de contraste iodés dont la clairance plasmatique après injection unique reflète bien le DFG, y compris chez l’animal de laboratoire.
Le fluide entrant dans le tubule proximal est un ultrafiltrat plasmatique dépourvu de protéines et iso-osmotique au plasma, à environ 300 mOsm/L.
L’angiotensine II stimule aussi la soif, la sécrétion de vasopressine et l’appétit pour le sel, et provoque une vasoconstriction artériolaire qui augmente la pression artérielle.
Le SRAA retient Na⁺ et eau ; les peptides natriurétiques les font excréter.
★ À maîtriser
La branche ascendante large de l’anse de Henlé, imperméable à l’eau, réabsorbe activement le NaCl vers l’interstitium médullaire et crée ainsi le gradient cortico-médullaire de concentration osmotique.
La vasopressine, ou ADH, est sécrétée par la posthypophyse en réponse à une hausse de l’osmolalité plasmatique ou à une baisse importante de la volémie ou de la pression artérielle.
La vasopressine augmente la perméabilité à l’eau du tubule distal et du tube collecteur en déclenchant l’insertion d’aquaporines AQP-2 dans la membrane luminale, permettant à l’eau de rejoindre l’interstitium hyperosmotique.
Le remplissage vésical étire la paroi de la vessie et, au-delà d’un seuil, active les nerfs parasympathiques qui contractent le détrusor et ouvrent mécaniquement le sphincter interne, déclenchant le réflexe de miction.
📌 Le sphincter urétral interne est lisse et involontaire, tandis que le sphincter externe est strié et soumis au contrôle volontaire cortical.
Compléments
📌 En l’absence de vasopressine, le tube collecteur reste imperméable à l’eau et l’urine peut atteindre 50 mOsm/L, tandis qu’en présence de vasopressine l’urine humaine peut atteindre 1200 mOsm/L.
📌 Le diabète insipide central résulte d’un déficit de sécrétion d’ADH, tandis que le diabète insipide néphrogénique résulte d’une résistance rénale à l’ADH, notamment liée à une mutation du récepteur V2 ou de l’aquaporine-2.
Le diabète insipide empêche la concentration des urines et entraîne une polyurie majeure, tandis que le SIADH provoque une rétention d’eau et une hyponatrémie.
La miction résulte de la levée de l’inhibition corticale du sphincter externe, associée à la contraction réflexe du détrusor et à l’ouverture du sphincter interne.
Les fonctions endocrines rénales comprennent la synthèse d’érythropoïétine et de rénine ainsi que l’activation de la vitamine D en 1,25-(OH)₂-vitamine D.
Chez l’Homme adulte, l’eau représente environ 60 % du poids corporel, soit environ 42 L pour une personne de 70 kg.
📌 Le liquide interstitiel a une composition proche de celle du plasma, mais contient très peu de protéines, tandis que le secteur intracellulaire est riche en potassium et pauvre en sodium par rapport au plasma.
Dans le plasma, le sodium est à 138–142 mmol/L et le potassium à 3,5–4,5 mmol/L, tandis que dans le secteur intracellulaire le sodium est à 20 mmol/L et le potassium à 135–150 mmol/L.
Les toxines urémiques se répartissent en trois catégories :
★ À maîtriser
📌 Le système nerveux central comprend l’encéphale et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique comprend les nerfs situés hors des structures osseuses, dont 12 paires de nerfs crâniens et 31 paires de nerfs rachidiens.
La barrière hémato-encéphalique est formée de cellules endothéliales, de péricytes et de pieds astrocytaires ; les gaz la traversent librement et certaines molécules disposent de transporteurs spécifiques.
Les transports transmembranaires comprennent : la diffusion simple des composés lipophiles selon leur gradient de concentration, la diffusion facilitée selon le gradient grâce à des canaux ou transporteurs, le transport actif contre le gradient avec consommation d’énergie
📌 Les canaux de fuite sont toujours ouverts, les canaux voltage-dépendants s’ouvrent selon la différence de potentiel et les récepteurs-canaux s’ouvrent lorsqu’un ligand se fixe.
Au repos, le potentiel membranaire neuronal est d’environ −70 mV, avec Na⁺ surtout à l’extérieur et K⁺ surtout à l’intérieur de la cellule.
La pompe Na⁺/K⁺ ATPase consomme de l’ATP pour faire sortir 3 Na⁺ et entrer 2 K⁺, maintenant ainsi les gradients de concentration.
🔄 Les phases du potentiel d’action s’enchaînent ainsi : l’atteinte du seuil ouvre les canaux Na⁺ voltage-dépendants et entraîne l’entrée de Na⁺, le pic provoque l’inactivation des canaux Na⁺ et l’ouverture des canaux K⁺, la sortie de K⁺ repolarise la membrane, la membrane revient au potentiel de repos
📌 Selon la loi du tout ou rien, aucun potentiel d’action n’est déclenché si le seuil de dépolarisation, d’environ −50 mV, n’est pas atteint ; une fois le seuil atteint, le potentiel d’action se déroule entièrement.
📌 L’intensité d’un stimulus est codée par le nombre de neurones recrutés et la fréquence des potentiels d’action, et non par l’amplitude d’un potentiel d’action, qui reste constante.
Compléments
📌 Le système nerveux somatique assure les fonctions volontaires, tandis que le système nerveux végétatif ou autonome régit les fonctions non volontaires.
Les astrocytes recaptent et relarguent des neurotransmetteurs, modulent la force des connexions synaptiques et forment les pieds astrocytaires de la barrière hémato-encéphalique.
Les oligodendrocytes myélinisent les neurones du SNC et un oligodendrocyte peut myéliniser plusieurs neurones, tandis que les cellules de Schwann myélinisent dans le SNP.
📌 Les protéines périphériques sont associées à la surface membranaire et peuvent être dissociées par changement des conditions de la solution, tandis que les protéines intégrales sont en contact avec le cœur hydrophobe de la bicouche ou ancrées par des lipides.
Repos → seuil → dépolarisation → repolarisation
★ À maîtriser
📌 Les synapses électriques transmettent directement le signal entre cellules par des jonctions GAP, tandis que les synapses chimiques transmettent le signal par des neurotransmetteurs libérés dans une fente synaptique.
🔄 Une synapse chimique fonctionnelle requiert : la synthèse et le stockage du neurotransmetteur, sa libération après un potentiel d’action, sa liaison à un récepteur spécifique produisant une réponse biologique, son retrait de la fente par recapture ou dégradation
Dans une synapse chimique, l’arrivée du potentiel d’action dépolarise le bouton présynaptique, ouvre les canaux Ca²⁺ voltage-dépendants et entraîne l’entrée de Ca²⁺, l’exocytose et la diffusion du neurotransmetteur, sa fixation au récepteur postsynaptique, puis son élimination par dégradation, recapture, diffusion ou prise en charge par les astrocytes.
Compléments
Dans une synapse électrique, 6 connexines forment un connexon et 2 connexons s’associent pour créer le canal intercellulaire des jonctions GAP.
Les synapses chimiques représentent environ 99 % des synapses du système nerveux central.
📌 Les synapses de Gray de type I sont asymétriques et généralement excitatrices, tandis que les synapses de type II sont symétriques et généralement inhibitrices.
📌 La transmission électrique est quasi instantanée et peut être bidirectionnelle, tandis que la transmission chimique est plus lente, plus modulable et unidirectionnelle.
★ À maîtriser
📌 Les petites molécules neurotransmettrices, comme les amines et les acides aminés, sont synthétisées dans l’élément présynaptique, tandis que les peptides sont synthétisés dans le réticulum du soma puis transportés le long de l’axone.
Le pool facilement libérable représente 0,1–2 % des vésicules, soit environ 5–10 vésicules par zone active, et est prêt à être libéré lors d’une stimulation.
Le cycle de libération comprend le docking, où la vésicule s’amarrage à moins de 30 nm de la membrane avec l’aide d’UNC-18, le priming par le complexe SNARE et l’association aux canaux Ca²⁺ de type N, la fusion déclenchée par le Ca²⁺ lié à la synaptotagmine, puis le recyclage par la clathrine et la scission par la dynamine.
Le complexe SNARE comprend la synaptobrévine sur la vésicule et la syntaxine ainsi que SNAP-25 sur la membrane plasmique ; la synaptotagmine capte le Ca²⁺ et déclenche la fusion.
Compléments
📌 La kinésine assure le transport antérograde du corps cellulaire vers la terminaison, tandis que la dynéine assure le transport rétrograde de la terminaison vers le soma.
Le pool de réserve de vésicules synaptiques représente 80–95 % des vésicules et n’est recyclé qu’en cas de forte stimulation.
Le pool de recyclage représente 5–20 % des vésicules et maintient la libération lors d’une stimulation modérée.
UNC-18, ou Munc18, est nécessaire au docking des vésicules, tandis qu’UNC-13, ou Munc13, est un facteur critique du priming.
Les mutants évoqués présentent davantage de vésicules que la normale, sans défaut de docking, mais une libération évoquée et une libération indépendante du Ca²⁺ déficientes.
Des vésicules amorcées peuvent parfois fusionner sans Ca²⁺.
La fusion peut être provoquée expérimentalement par :
📌 Le MEPP est le potentiel miniature de plaque motrice associé à la libération spontanée d’une seule vésicule de neurotransmetteur, tandis que la sommation des réponses à la libération de nombreuses vésicules lors d’une stimulation présynaptique forme le potentiel de plaque motrice (EPP).
Docking → priming → fusion → recyclage
★ À maîtriser
📌 Un neurotransmetteur provoque seul une réponse biologique, tandis qu’un neuromodulateur peut satisfaire les autres critères sans agir seul et nécessite un agoniste.
📌 Un récepteur ionotropique ouvre directement un canal lors de la fixation du neurotransmetteur et produit une réponse rapide et brève, tandis qu’un récepteur métabotropique active une protéine G et agit plus lentement, souvent par un intermédiaire.
Compléments
Les acides aminés comme le glutamate et le GABA sont présents à concentration micromolaire et produisent généralement des effets rapides de 1 à 5 ms, surtout via des récepteurs ionotropiques.
Les amines biogéniques agissent à concentration nanomolaire, généralement lentement sur 10 à 1000 ms, et peuvent être excitatrices ou inhibitrices selon le récepteur.
Les neuropeptides agissent à concentration picomolaire, sont stockés dans de grandes vésicules, sont souvent co-localisés avec d’autres neurotransmetteurs et ont une action lente, surtout inhibitrice et presque toujours métabotropique.
Les récepteurs ionotropiques peuvent produire un PPSE si leur canal laisse passer Na⁺ ou K⁺, ou un PPSI si leur canal laisse passer Cl⁻.
🔄 L’activation suit quatre étapes :
Les protéines G peuvent ouvrir des canaux ioniques ou activer des enzymes productrices de seconds messagers, et leurs effets sont plus lents, plus durables et plus diversifiés que ceux des récepteurs-canaux.
Un autorécepteur peut freiner la libération ou la synthèse du neurotransmetteur, comme les récepteurs D2 dopaminergiques.
Le neurotransmetteur peut être éliminé par : diffusion hors de la fente, notamment dans le LCR, dégradation enzymatique dans la fente, recapture présynaptique suivie de dégradation ou de recyclage, recapture par la glie ou les astrocytes, recapture par le neurone postsynaptique
Ionotropique : canal direct ; métabotropique : protéine G et effecteur.
★ À maîtriser
Dans le cycle glutamate–glutamine, la glutamine fournit du glutamate au neurone; après libération, le glutamate est recapté par le neurone présynaptique ou l’astrocyte, où la glutamine synthétase le transforme en glutamine, qui retourne ensuite au neurone.
Au potentiel de repos, le canal NMDA est bloqué par Mg²⁺; une dépolarisation préalable produite par les récepteurs AMPA lève ce blocage et permet l’activation du NMDA.
🔄 La forte activation du NMDA peut entraîner : une augmentation du Ca²⁺ intracellulaire, une augmentation du pouvoir osmotique cellulaire, une entrée d’eau et un gonflement cellulaire, l’éclatement de la cellule par excitotoxicité
📌 Le récepteur GABA-A est ionotropique et ouvre un canal Cl⁻, tandis que le récepteur GABA-B est métabotropique et peut diminuer l’AMPc, activer des canaux K⁺ ou inhiber des canaux Ca²⁺ postsynaptiques.
📌 Le curare paralyse sans endormir et ne remplace jamais l’anesthésie ni l’analgésie; son usage en expérimentation animale impose une ventilation mécanique et une anesthésie-analgésie adaptée.
Compléments
Le récepteur NMDA laisse passer K⁺, Na⁺ et Ca²⁺, tandis que les récepteurs AMPA et kaïnate laissent passer K⁺ et Na⁺, ainsi que Ca²⁺ en l’absence de GluR2.
Le MK-801 est un inhibiteur non compétitif qui bloque le canal NMDA et le flux ionique, sans bloquer tous les changements de conformation ni les sites de phosphorylation.
Les récepteurs glutamatergiques extrasynaptiques sont associés à des processus délétères pour le neurone, tandis que les récepteurs intrasynaptiques participent à des processus physiologiques.
🔄 La synthèse du GABA suit la séquence :
Le récepteur GABA-A est un pentamère dont chaque sous-unité possède quatre segments transmembranaires; le segment 2 forme la face interne du pore, le site du GABA se trouve à l’interface β2/α1 et le site des benzodiazépines à l’interface α1/γ2.
Les benzodiazépines, les barbituriques, les anesthésiques généraux et l’éthanol agissent sur le récepteur GABA-A et renforcent le frein inhibiteur.
L’acétylcholine est synthétisée à partir d’acétyl-CoA et de choline par la choline acétyltransférase, stockée par VAChT et dégradée dans la fente par l’acétylcholinestérase.
📌 Le récepteur nicotinique est ionotropique et peut être bloqué par le curare, tandis que le récepteur muscarinique est métabotropique et peut être bloqué par l’atropine.
★ À maîtriser
📌 Un agoniste de récepteur mime l’action d’un neurotransmetteur, tandis qu’un antagoniste inhibe l’action normale de ce neurotransmetteur.
📌 La sommation temporelle additionne des potentiels postsynaptiques successifs avant la fin du précédent, tandis que la sommation spatiale additionne des potentiels provenant de terminaisons différentes et simultanées.
Les PPSE et les PPSI s’additionnent algébriquement; des signaux excitateurs et inhibiteurs peuvent ainsi s’annuler, et un PA est déclenché si la somme atteint le seuil.
La zone gâchette, située au cône d’implantation et au segment initial de l’axone, est le lieu où un PA est déclenché lorsque la somme des signaux atteint le seuil.
Compléments
Les inhibiteurs de la monoamine oxydase, les inhibiteurs de recapture comme les antidépresseurs tricycliques et les ISRS, ainsi que la cocaïne et les amphétamines, peuvent agir indirectement sur les monoamines.
En expérimentation préclinique sur le SNC, les agonistes, les antagonistes et les inhibiteurs de recapture sont des outils pharmacologiques classiques, et l’interprétation d’un effet nécessite d’identifier l’étape synaptique ciblée.
La contribution d’un signal dendritique au déclenchement du PA dépend de la distance entre la synapse et la zone d’initiation ainsi que des résistances interne et membranaire du dendrite.
Les synapses fréquemment utilisées deviennent facilitées et le neurotransmetteur y devient plus efficace, tandis que les synapses peu utilisées peuvent devenir moins sensibles ou disparaître.
Entrées synaptiques → sommation → seuil → PA.
| Gaz | Forme | Proportion |
|---|---|---|
| O₂ | Dissous dans le plasma | 2 % |
| O₂ | Fixé à l’hémoglobine | 98 % |
| CO₂ | Dissous dans le plasma | 10 % |
| CO₂ | Carbaminohémoglobine | 10 % |
| CO₂ | Ions bicarbonate | 80 % |
| Système | Déclencheur | Effet rénal |
|---|---|---|
| SRAA | Baisse de pression, volémie ou natrémie | Rétention de Na⁺ et d’eau |
| ANP et BNP | Augmentation du volume circulant | Excrétion accrue de Na⁺ et d’eau |
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