> Les caractéristiques du potentiel d’action
 
 
Nous en sommes maintenant au fameux potentiel dsystème nerveux. Ce ’action! C’est lui le moyen de communication des 100 milliards de neurones du cerveau et du potentiel dfonctionnement de la propagation du ’action a plusieurs caractéristiques importantes. Regardons donc pour commencer ces caractéristiques, et ensuite, le potentiel d ’action des dendrites jusqu’aux synapses!

1- La première caractéristique du potentiel d ’action du neurone est son seuil de déclenchement. En effet, pour qu ’un potentiel d ’action soit créé par le corps cellulaire, celui-ci doit avoir un potentiel membranaire d ’au moins -30 mV. -30 mV est donc le seuil de déclenchement. Lorsqu’une synapse d ’un neurone présynaptique, c’est-à dire, un neurone  qui envoie de l ’information par ses synapses, excite une dendrite (ou le corps cellulaire) d ’un neurone postsynaptique, c’est-à-dire, celui qui reçoit l ’information, cela déclenche une petite modification du potentiel de membrane tout autour de cette dendrite. En fait, le potentiel membranaire de cette dendrite (ou de ce corps cellulaire) excitée augmente, en moyenne, de 1 mV. Cette petite modification s ’appelle potentiel local. Ce potentiel local, envoyé par une synapse d ’un neurone présynaptique et reçu par une dendrite d ’un autre neurone (un neurone postsynaptique) ira donc exciter le corps cellulaire de ce neurone, lui demandant  d ’envoyer un potentiel d ’action. Mais, le potentiel membranaire du corps cellulaire doit avoir atteint le seuil critique: le seuil de déclenchement, chiffré à -30 mV. Pour ce faire, il faut donc que les potentiels locaux  s'additionnent  Mais attention! Le résultat de la sommation n ’est pas arithmétique! 1 mV + 1 mV peut égaler dans les cellules 10 mV! C ’est qu’aussitôt qu’on crée  un déséquilibre dans la cellule, l ’intensité de la réponse est beaucoup plus grande que celle de ce qui a provoqué ce déséquilibre.  Nous verrons dans la partie 4, comment se fait la sommation des potentiels locaux, qui n ’est pas arithmétique. Donc, aussitôt que le seuil de déclenchement  est atteint, il y a un potentiel d ’action déclenché par le corps cellulaire. Sinon, il n ’y en a pas. Cela     s ’applique pour les potentiels locaux excitateurs. Mais il existe aussi des potentiels locaux inhibiteurs qui eux, contrairement aux potentiels locaux excitateurs, ne veulent pas que le corps cellulaire du neurone envoie un potentiel d ’action et l ’inhibent! Ainsi, lorsqu’une dendrite inhibitrice (d ’un neurone postsynaptique) se fait stimuler par une synapse (d ’un neurone présynaptique), un potentiel local s ’y déclenche jusqu ’au corps cellulaire, mais cette fois-ci, un potentiel local négatif, de -1 mV d ’intensité (en moyenne)! Ce potentiel local ira donc demander au corps cellulaire de ne pas envoyer de potentiel d ’action! Le corps cellulaire  vérifiera enfin si son potentiel membranaire a atteint le seuil de déclenchement, après avoir été inhibé et excité par les potentiels locaux reçus! Ajoutons maintenant deux nouveaux termes à notre vocabulaire: lorsque le corps cellulaire décide d ’envoyer un potentiel d ’action sur l ’axone puisqu ’il a reçu plus de potentiels locaux excitateurs qu ’inhibiteurs, on dit que le neurone est entièrement dépolarisé (1 en binaire)! Et lorsque c ’est le contraire, lorsque le corps cellulaire a reçu plus de potentiels locaux inhibiteurs qu ’excitateurs, il n ’envoie rien sur l ’axone, donc une absence d ’impulsion (0 en binaire), et on dit que le neurone est entièrement  hyperpolarisé! C ’était donc la première caractéristique du potentiel d ’action: pour qu ’il soit déclenché par le corps cellulaire, celui-ci doit avoir un potentiel membranaire d ’au moins -30 mV. Pour ce faire, les dendrites qui lui sont connectées, lui envoient (selon les  messages qu ’elles ont reçus des synapses des neurones présynaptiques connectées à elles) des stimulations électriques  (potentiels locaux excitateurs +1 mV), ou des inhibitions électriques (potentiels locaux inhibiteurs, -1 mV). Si le corps cellulaire a reçu plus d ’excitations que d ’inhibitions, et s ’il atteint son seuil de déclenchement, il dépolarise entièment le neurone en envoyant un potentiel d ’action sur l ’axone de ce neurone.
 

2- Deuxième caractéristique du potentiel d’action. La loi du tout ou rien.  Les potentiels locaux n’ont pas toujours la même intensité. Comme il est dit auparavant, la moyenne de leur intensité est de 1 mV. Mais certains peuvent avoir une intensité de 1.5, 2 mV, d’autres de 0.7, 0.5 mV… Cependant, aussitôt que la membrane du corps cellulaire atteint son seuil de déclenchement,  c’est-à-dire que la membrane atteint un potentiel membranaire de -30 mV, ce corps cellulaire envoie un potentiel d’action de 100 mV d’amplitude. Il n’y a pas de potentiel d’action de 95 ou 105 mV. Il y en a juste de 100 mV, c’est tout! Lorsque le corps cellulaire décide de déclencher un potentiel d’action (bien entendu, il ne décide pas, c’est que les dendrites connectées à lui ont fait passer son potentiel membranaire de -70 à -30 mV), il l’envoie à l’axone connecté à lui, pour que ce potentiel d’action puisse se propager jusqu’aux synapses. Le potentiel membranaire de l’axone était au repos, à -70 mV. Le corps cellulaire le réveille, en déclenchant un potentiel d’action de 100 mV d’intensité, et fait donc passer le potentiel membranaire de l’axone à 30 mV (-70 mV + 100 mV = 30mV)). En résumé, le corps cellulaire, ayant maintenant un potentiel membranaire de -30 mV, déclenche sur l’axone, un potentiel d’action de 100 mV d’intensité, faisant passer le potentiel membranaire de l’axone de -70 mV à 30 mV.

Les potentiels locaux ont aussi une autre différence avec le potentiel d’action de nature tout ou rien. Lorsque ces potentiels locaux, déclenchés par une synapse connectée à une dendrite, sont rendus à la dendrite, ils commencent à perdre de leur intensité. Et par la suite, l’intensité continue à baisser, baisser, baisser...et cela de façon très rapide. Par chance, ils sont quand même capables, la plupart du temps, de se rendre jusqu’au corps cellulaire du neurone pour l’exciter ou l’inhiber, avant de perdre toute leur intensité, et de mourir. Quel dramatique paragraphe! Mais par chance, le potentiel d’action ne meurt pas! Aussitôt qu’il est déclenché par le corps cellulaire sur l’axone, il s’y propage jusqu’aux synapses, en gardant toujours la même intensité de 100 mV. Même si les axones reliant le pied jusqu’à la moelle épinière sont extrêmement longs, les potentiels d’action qui s’y propagent, gardent donc toujours la même intensité, même lorsqu’ils sont rendus à la fin de leur trajet. Cela est donc une extraordinaire propriété de conduction de l’axone et de ses terminaisons! Nous  verrons  un peu plus tard, le mécanisme qui fait que lorsque le potentiel  d’action se propage à l’intérieur d’un axone, il ne diminue jamais d’intensité! Le moyen est vraiment super et on voit, lorsqu’on le comprend, que la nature a bien fait les choses! L’humain, que ce soit en électronique ou en informatique, n’a pas encore trouvé un moyen aussi brillant que les neurones pour conduire des impulsions électriques, sans perdre de leur intensité… Mais peut-être qu’un jour, en s’inspirant de ces prodigieuses cellules, on trouvera enfin un moyen… Pour finir, lorsque le potentiel d’action, n’ayant pas changé d ’intensité, arrive aux synapses du neurone, en ayant été créé par le corps cellulaire et passé par l ’axone et ses terminaisons, les synapses le convertissent en signaux chimiques, et envoient ces signaux aux dendrites du neurone postsynaptique connecté à ces neurones présynaptiques, c’est-à-dire ces neurones qui envoient de l’information. Enfin, nous venons de voir et de comprendre la deuxième caractéristique du potentiel d’action, celle de la loi du tout ou rien.
 

3- Nous sommes rendus à la troisième et dernière caractéristique du potentiel d’action, celle de la période réfractaire. Immédiatement après qu’il y ait eu une dépolarisation de la membrane de l’axone, c’est-à-dire qu’un potentiel d’action de nature tout ou rien s’y soit propagé, il faut que cette membrane puisse se repolariser, pour pouvoir être capable d’être conductrice d’un nouveau potentiel d’action. En effet, pour qu’un potentiel d’action puisse être créé par le corps cellulaire sur l’axone, cet axone doit obligatoirement être polarisé. La phase après une dépolarisation (potentiel d’action) de la membrane où celle-ci se repolarise pour pouvoir y accueillir et y conduire un nouveau potentiel d’action s ’appelle période réfractaire. Celle-ci dure de 0.5 à 1 milliseconde (millième de seconde) et aucun potentiel d’action ne peut s’y propager puisqu’elle est occupée à se repolariser. Nous verrons très bientôt que si cette période de repolarisation de la membrane de l’axone n’existait pas, celle-ci, après un potentiel d’action, resterait en permanence dépolarisée et ne pourrait plus conduire de potentiel d’action. Ce serait donc la fin pour le neurone, ayant un axone dépolarisé en permanence. La période réfractaire est donc la dernière caractéristique du potentiel d’action, mais non la moindre!


1- La première caractéristique du potentiel d’action est que, pour que celui-ci soit déclenché par le corps cellulaire, ce dernier doit avoir atteint un potentiel membranaire de -30 mV. Ceci est donc le seuil de déclenchement. Pour ce faire, les dendrites, connectées aux synapses des neurones présynaptiques, peuvent se faire soit exciter, soit inhiber par ces synapses. Lorsque le corps cellulaire reçoit plus de potentiels locaux excitateurs qu'inhibiteurs de ses dendrites, et qu'il atteint son seuil de déclenchement,  il envoie un potentiel d'action sur l'axone. Le neurone est alors dépolarisé. Par contre, s'il reçoit plus de potentiels locaux inhibiteurs qu'excitateurs, et de ce fait, n'atteint pas son seuil, il n'envoie rien. Le neurone est alors hyperpolarisé.  

2- Le potentiel d’action est toujours de nature tout ou rien. Au moment où il est déclenché par le corps cellulaire sur l’axone, il garde toujours son intensité de 100 mV. Elle ne diminue donc jamais, qu’importe la distance avec laquelle le potentiel d ’action doit avoir affaire.    

3- Finalement, après qu’un potentiel d ’action créé par le corps cellulaire, se soit propagé dans  l’axone et dans ses terminaisons axonales, ces deux composants du neurone entrent en période réfractaire, d’une durée de 0.5 à 1 milliseconde. L’axone et ses terminaisons axonales se repolarisent  donc, pour pouvoir  accueillir et bien conduire un nouveau potentiel d’action.  


David Laflamme, école secondaire Montcalm, expo-sciences Bell, tous droits réservés.