Fiche de révision : Potentiel d’équilibre et potentiel d’action

📋 Plan du Cours

1. Ions et gradients membranaires
2. Potentiels d’équilibre ionique
3. Phases du potentiel d’action
4. Déclenchement et codage neuronal
5. Canaux et périodes réfractaires
6. Propagation de l’influx nerveux

📖 1. Ions et gradients membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Ions : Atomes ou molécules portant une charge électrique.

★ À maîtriser

• Les principaux cations sont Na+ et K+, tandis que les principaux anions sont Cl− et les anions organiques A−, ces derniers étant trop gros pour sortir de la cellule.

• La diffusion déplace les ions le long de leur gradient de concentration jusqu’à leur répartition uniforme lorsque aucun gradient de concentration ne subsiste.

Compléments

• Les pompes membranaires consomment beaucoup d’énergie pour participer au maintien des gradients ioniques.

💡 Astuce mémo

Gradient de concentration pousse les ions, gradient électrique les attire ou les repousse

📖 2. Potentiels d’équilibre ionique

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’équilibre ionique : Différence de potentiel pour laquelle le gradient électrique compense exactement le gradient de concentration d’un ion.

★ À maîtriser

• Le potentiel d’équilibre du sodium est d’environ +62 mV, car la membrane neuronale est très peu perméable au Na+ au repos.

• Le potentiel d’équilibre du potassium, ou potentiel de Nernst, est d’environ −85 mV et est proche du potentiel réel du neurone.

• Le potentiel de repos réel de la membrane neuronale est d’environ −65 mV, en raison d’une grande perméabilité au K+ et d’une faible perméabilité au Na+.

Compléments

• La différence de charge près de la membrane rend l’intérieur négatif par rapport à l’extérieur, tandis que les milieux intracellulaire et extracellulaire restent globalement électriquement neutres.

💡 Astuce mémo

Gradient électrique opposé au gradient de concentration → équilibre ionique

📖 3. Phases du potentiel d’action

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Dépolarisation brève et stéréotypée de la membrane des neurones, durant laquelle le potentiel membranaire devient brièvement positif.

★ À maîtriser

• 🔄 Les phases du potentiel d’action se succèdent ainsi:
  1. Dépolarisation par entrée de Na+
  2. Repolarisation par sortie de K+
  3. Hyperpolarisation
  4. Retour au potentiel de repos

Compléments

• Un potentiel d’action dure environ 0,2 à 1 ms à mi-hauteur du potentiel d’action.

• De grandes variations du potentiel membranaire résultent de très faibles modifications de la concentration ionique.

💡 Astuce mémo

Repos → dépolarisation → repolarisation → hyperpolarisation

📖 4. Déclenchement et codage neuronal

★ À maîtriser

📌 Une dépolarisation qui atteint un seuil critique déclenche un potentiel d’action, tandis qu’une dépolarisation insuffisante ne déclenche aucun potentiel d’action.

📌 Le potentiel d’action obéit à la loi du tout ou rien : il n’existe pas de potentiel d’action partiel ou de « demi » potentiel d’action.

• La fréquence des potentiels d’action augmente avec le niveau de dépolarisation et est proportionnelle à la quantité de courant injecté.

Compléments

• La fréquence maximale des potentiels d’action est d’environ 1000 Hz, car un nouveau potentiel d’action ne peut survenir qu’après un délai d’au moins 1 ms.

• Une dépolarisation peut provenir d’un courant injecté expérimentalement, de l’entrée de Na+ par des canaux sensibles à l’étirement ou de l’entrée de Na+ par des canaux contrôlés par des neurotransmetteurs.

💡 Astuce mémo

Sous le seuil : aucun PA ; au seuil : PA tout ou rien

📖 5. Canaux et périodes réfractaires

★ À maîtriser

• Après la dépolarisation, les canaux Na+ voltage-dépendants s’ouvrent rapidement, laissent entrer Na+ pendant environ 1 ms, puis s’inactivent.

• Les canaux K+ voltage-dépendants s’ouvrent après un délai d’environ 1 ms, laissent sortir K+ et restent ouverts tant que la membrane est dépolarisée.

📌 La période réfractaire absolue correspond à l’inactivation des canaux Na+, qui empêche tout nouveau potentiel d’action.

📌 La période réfractaire relative survient lorsque les canaux K+ restent ouverts et que la membrane est hyperpolarisée, ce qui exige davantage de courant pour atteindre le seuil.

Compléments

• La tétrodotoxine du poisson fugu bloque les canaux Na+ et empêche ainsi la genèse des potentiels d’action.

💡 Astuce mémo

Na+ ouvre vite et s’inactive ; K+ ouvre tard et repolarise

📖 6. Propagation de l’influx nerveux

★ À maîtriser

📌 La propagation continue concerne les axones non myélinisés, tandis que la propagation saltatoire concerne les axones myélinisés.

• La propagation du potentiel d’action repose sur l’entrée de Na+, la dépolarisation du segment voisin, l’hyperpolarisation du segment précédent par sortie de K+, puis la génération d’un nouveau potentiel d’action.

📌 Le potentiel d’action se propage dans une seule direction, du corps cellulaire vers la terminaison axonique, car la membrane située en arrière est réfractaire.

• Le cône axonique, ou segment initial, est la zone d’initiation de l’influx nerveux dans les neurones du cerveau et de la moelle épinière.

Compléments

• Dans les neurones sensoriels, la zone d’initiation se situe près des terminaisons du nerf sensoriel, puis les potentiels d’action se propagent le long du nerf.

• La propagation des potentiels d’action est plus rapide dans les axones de gros diamètre et peut être accélérée par l’isolation de l’axone au moyen d’une gaine de myéline.

💡 Astuce mémo

Na+ entre → segment voisin dépolarisé → seuil → nouveau PA

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des périodes réfractaires