> Les
caractéristiques du potentiel daction
Nous en
sommes maintenant au fameux potentiel dsystème nerveux. Ce
action! Cest 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 jusquaux
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. Lorsquune synapse d un neurone présynaptique,
cest-à dire, un neurone qui envoie de l information
par ses synapses, excite une dendrite (ou le corps cellulaire) d
un neurone postsynaptique, cest-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 quaussitôt quon
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, lorsquune 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 daction. La loi du tout ou rien. Les potentiels locaux nont 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, dautres de 0.7, 0.5 mV Cependant, aussitôt que la membrane du corps cellulaire atteint son seuil de déclenchement, cest-à-dire que la membrane atteint un potentiel membranaire de -30 mV, ce corps cellulaire envoie un potentiel daction de 100 mV damplitude. Il ny a pas de potentiel daction de 95 ou 105 mV. Il y en a juste de 100 mV, cest tout! Lorsque le corps cellulaire décide de déclencher un potentiel daction (bien entendu, il ne décide pas, cest que les dendrites connectées à lui ont fait passer son potentiel membranaire de -70 à -30 mV), il lenvoie à laxone connecté à lui, pour que ce potentiel daction puisse se propager jusquaux synapses. Le potentiel membranaire de laxone était au repos, à -70 mV. Le corps cellulaire le réveille, en déclenchant un potentiel daction de 100 mV dintensité, et fait donc passer le potentiel membranaire de laxone à 30 mV (-70 mV + 100 mV = 30mV)). En résumé, le corps cellulaire, ayant maintenant un potentiel membranaire de -30 mV, déclenche sur laxone, un potentiel daction de 100 mV dintensité, faisant passer le potentiel membranaire de laxone de -70 mV à 30 mV.
Les
potentiels locaux ont aussi une autre différence avec le
potentiel daction 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, lintensité 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 jusquau corps cellulaire du neurone pour lexciter
ou linhiber, avant de perdre toute leur intensité, et de
mourir. Quel dramatique paragraphe! Mais par chance, le potentiel
daction ne meurt pas! Aussitôt quil est déclenché
par le corps cellulaire sur laxone, il sy propage
jusquaux synapses, en gardant toujours la même intensité
de 100 mV. Même si les axones reliant le pied jusquà la
moelle épinière sont extrêmement longs, les potentiels daction
qui sy propagent, gardent donc toujours la même intensité,
même lorsquils sont rendus à la fin de leur trajet. Cela
est donc une extraordinaire propriété de conduction de laxone
et de ses terminaisons! Nous verrons un peu plus tard,
le mécanisme qui fait que lorsque le potentiel daction
se propage à lintérieur dun axone, il ne diminue
jamais dintensité! Le moyen est vraiment super et on voit,
lorsquon le comprend, que la nature a bien fait les choses!
Lhumain, que ce soit en électronique ou en informatique, na
pas encore trouvé un moyen aussi brillant que les neurones pour
conduire des impulsions électriques, sans perdre de leur
intensité
Mais peut-être quun jour, en sinspirant
de ces prodigieuses cellules, on trouvera enfin un moyen
Pour finir, lorsque le potentiel daction, nayant 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, cest-à-dire
ces neurones qui envoient de linformation. Enfin, nous
venons de voir et de comprendre la deuxième caractéristique du
potentiel daction, celle de la loi du tout ou rien.
3- Nous sommes rendus à la troisième et dernière caractéristique du potentiel daction, celle de la période réfractaire. Immédiatement après quil y ait eu une dépolarisation de la membrane de laxone, cest-à-dire quun potentiel daction de nature tout ou rien sy soit propagé, il faut que cette membrane puisse se repolariser, pour pouvoir être capable dêtre conductrice dun nouveau potentiel daction. En effet, pour quun potentiel daction puisse être créé par le corps cellulaire sur laxone, cet axone doit obligatoirement être polarisé. La phase après une dépolarisation (potentiel daction) de la membrane où celle-ci se repolarise pour pouvoir y accueillir et y conduire un nouveau potentiel daction s appelle période réfractaire. Celle-ci dure de 0.5 à 1 milliseconde (millième de seconde) et aucun potentiel daction ne peut sy propager puisquelle est occupée à se repolariser. Nous verrons très bientôt que si cette période de repolarisation de la membrane de laxone nexistait pas, celle-ci, après un potentiel daction, resterait en permanence dépolarisée et ne pourrait plus conduire de potentiel daction. Ce serait donc la fin pour le neurone, ayant un axone dépolarisé en permanence. La période réfractaire est donc la dernière caractéristique du potentiel daction, mais non la moindre!
1- La première caractéristique
du potentiel daction 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 daction est toujours de nature tout ou rien. Au moment où il est déclenché par le corps cellulaire sur laxone, il garde toujours son intensité de 100 mV. Elle ne diminue donc jamais, quimporte la distance avec laquelle le potentiel d action doit avoir affaire. 3- Finalement, après quun potentiel d action créé par le corps cellulaire, se soit propagé dans laxone et dans ses terminaisons axonales, ces deux composants du neurone entrent en période réfractaire, dune durée de 0.5 à 1 milliseconde. Laxone et ses terminaisons axonales se repolarisent donc, pour pouvoir accueillir et bien conduire un nouveau potentiel daction. |
David Laflamme, école secondaire Montcalm, expo-sciences Bell, tous droits réservés. |