> Le corps cellulaire
Les
potentiels locaux arrivent, après leur voyage sur les dendrites,
au corps cellulaire. Cest ici quils sadditionneront
pour lui faire atteindre son seuil de déclenchement. Mais la
somme ne sera pas arithmétique: 1 mV + 1mV pourra égaler 10 mV!
Aussitôt quil y a un léger déséquilibre dans la cellule
(comme sur un jeu de dominos), lintensité de la réponse
est beaucoup plus grande que celle de ce qui a provoqué ce déséquilibre.
Dans lexemple suivant, nous montrerons donc deux potentiels
locaux arrivant sur deux dendrites différentes (flèches bleues)
et qui s additionneront, rendus au corps cellulaire. La réponse
ne sera pas, bien entendu, arithmétique! En plus de samplifier
en sadditionnant, les potentiels locaux feront plus tard,
ouvrir des électrorécepteurs calcium, qui feront entrer des
ions calcium à lintérieur du corps cellulaire. Ceux-ci
iront se fixer à des enzymes (cercles bleus), qui deviendront
actives et qui activeront dautres enzymes, qui elles en
activeront dautres
jusquà ce que éventuellement,
cela dépolarise aussi la membrane! Dans le corps cellulaire, il
y a donc deux éléments qui peuvent dépolariser la membrane:
les potentiels locaux, et lactivation des enzymes par lentrée
de calcium, qui provoque la phosphorysation!
Les potentiels locaux, arrivés au corps cellulaire, sy propagent dans les deux sens; dans le sens des aiguilles dune montre et à linverse. Chacun se divise donc en deux potentiels locaux, ce qui donne maintenant quatre potentiels locaux. Ils se propagent sur la membrane du corps cellulaire bien sûr, par l ouverture, un après lautre des électrorécepteurs. Tout à coup, nos deux potentiels locaux se rejoignent! Il y aura donc une plus grande dépolarisation dans la zone de contact des deux potentiels locaux, puisque lélectrorécepteur sodium de cette zone fera entrer beaucoup plus dions sodium que dhabitude, étant maintenu ouvert par non pas une dépolarisation, mais deux! Puisquil nest pas habitué de souvrir aussi longtemps, il fera entrer énormément dions, et l'intensité de la réponse aux deux potentiels locaux sera plus grande! Cest pour cela, que 1mV + 1mV =10 mV! Aussitôt quon provoque un petit déséquilibre, cela donne une énorme réponse! Les deux potentiels locaux du haut (ayant maintenant chacun 5 mV dintensité) continueront donc, après leur sommation, à avancer chacun de leur côté. Les deux potentiels locaux du bas, eux, continueront aussi à avancer le long de la membrane.
.
Pendant que les deux potentiels du haut continuent leur propagation, les deux potentiels locaux du bas viennent chacun douvrir, en dépolarisant la membrane, un électrorécepteur calcium. Celui-ci fait son travail qui est de laisser entrer, par diffusion, des ions calcium à l intérieur du corps cellulaire. Rendus là, les ions calcium vont chacun se fixer à une enzyme qui devient active.
Les enzymes, étant maintenant actives puisquelles sont liées à leur co-enzyme cest-à-dire les ions calcium, vont transformer les molécules dATP. Une molécule dATP, cest en fait une sorte de petite pile dénergie quon retrouve dans toute les cellules et qui a été créée lors de la respiration cellulaire. Lorsquelle contient de lénergie, l adénosine triphosphate (ATP) contient (comme on le voit sur la bulle de limage) une molécule dadénosine et 3 molécules de phosphate. Lenzyme active coupera donc le lien qui lie le dernier phosphate au reste de la molécule (pointillé rouge sur limage) libérant ainsi de lénergie.
L énergie libérée par la coupure du lien de la molécule dATP par lenzyme, activera une autre enzyme. Celle-ci, un peu selon le même principe, activera une autre enzyme, et celle-ci en activera une autre encore et ainsi de suite. Jusquà ce que, éventuellement, des électrorécepteurs sodium se fassent ouvrir par laction de ces enzymes. En souvrant, les électrorécepteurs sodium laisseront entrer des ions sodium pour dépolariser encore plus la membrane, créant ainsi de nouveaux potentiels locaux! Lentrée dions calcium aura donc entraîné une réaction en chaîne (appelée la phosphorysation), pour finalement, encore plus dépolariser la membrane du corps cellulaire, et augmenter de ce fait les chances quil déclenche un potentiel daction. La molécule dATP quand à elle, sera devenue une molécule ADP, ne possédant que deux atomes de phosphate (lautre ayant été coupé).
Enfin, les potentiels locaux arriveront au bout du corps cellulaire où se connecte laxone. Sils créent sur cette région une dépolarisation dau moins -30 mV, un potentiel d action sera déclenché sur laxone! Grâce à la dépolarisation faite autour de lui, le premier électrorécepteur de laxone souvrira donc, pour propager un potentiel daction! Pendant ce temps, on repolarisera la membrane du corps cellulaire, en sortant des ions potassium, grâce aux électrorécepteurs potassium, puis enfin, grâce à la pompe sodium-potassium, en replaçant 3 ions sodium à lintérieur pour 2 ions potassium à lextérieur! Une pompe à calcium sortira les ions calcium ayant il y a quelques instants, activé les enzymes pour la phosphorysation. Finalement, on rattachera la troisième molécule de phosphate au reste de la molécule dATP lors de la respiration cellulaire! Le corps cellulaire sera prêt à recevoir de nouveaux potentiels locaux, captés par ses dendrites!
Comme nous venons de le voir, les
potentiels locaux sont créés par les synapses des neurones présynaptiques
sur les dendrites des neurones postsynaptiques. Ces potentiels
locaux, quils soient excitateurs ou inhibiteurs, se rendent
jusquau corps cellulaire et peuvent sadditionner.
Mais laddition des potentiels locaux nest pas arithmétique.
Comme nous le disions dans la partie deux, les potentiels locaux
ont en moyenne 1 mV dintensité. Mais comme nous venons
aussi de le voir, seulement deux potentiels locaux peuvent quand
même faire atteindre le seuil de déclenchement du corps
cellulaire, grâce à lamplification de la sommation et à
la phosphorysation. Ainsi, lorsque deux potentiels locaux sadditionnent,
la réponse nest pas arithmétique car en sadditionnant,
leur potentiel membranaire augmente encore plus (il samplifie).
Les électrorécepteurs, stimulés par deux dépolarisations au
lieu dune font donc entrer énormément dions sodium
à l intérieur du corps
cellulaire, lors d une sommation. Les potentiels locaux, en
plus de sadditionner, augmentent alors dintensité!
Ainsi,1 mV + 1 mV peut égaler par exemple 10 mV! En plus de cela,
la phosphorysation exercée par les enzymes du cytoplasme du
corps cellulaire peut aussi faire augmenter les potentiels
membranaires du corps cellulaire!
Voyons
maintenant les deux types de sommation des potentiels locaux (des
sommations non arithmétiques, bien sûr!): la sommation
spatiale et la sommation temporelle. Pour les comprendre,
nous ferons appel à un exemple fort simple de 3 synapses de
neurones présynaptiques générant des potentiels locaux
et connectées à un neurone postsynaptique.
Nous avons
deux synapses excitatrices, A-B, une synapse inhibitrice, C,
connectées à un neurone postsynaptique. On a introduit
une microélectrode enregistreuse dans le corps cellulaire du
neurone pour mesurer son potentiel membranaire lors de
combinaisons dactivation des 3 neurones. 1) On
stimulera successivement deux fois A, 2) ensuite on
stimulera successivement deux fois A mais
encore plus rapidement, 3) on stimulera
par après successivement A et B, et 4) on stimulera
successivement A et C.
1- Lorsquon stimule successivement deux fois A, mais avec un laps de temps assez court entre les deux, on obtient deux potentiels locaux de même intensité (figure 2.8).
2- Mais lorsquon stimule successivement deux fois A mais sans laps de temps entre les deux, on obtient une sommation! Et cette sommation sappelle sommation temporelle, puisquelle a été créée par la même synapse du même neurone présynaptique. Cela stimule donc le corps cellulaire et le rapproche de son seuil de déclenchement, et contribue de ce fait, à améliorer les chances quil se déclenche un potentiel daction à travers le neurone. Comme nous pouvons le constater sur limage, la réponse de la sommation nest pas arithmétique puisquen plus de sadditionner, les potentiels locaux se sont amplifiés, donnant une réponse de plus grande intensité. Et sil se produisait en plus une phosphorysation dans le cytoplasme du corps cellulaire, le potentiel membranaire de ce dernier se rapprocherait encore plus des -30 mV. Nous pouvons donc enfin voir que la sommation des potentiels locaux nest pas du tout arithmétique et que certains facteurs viennent jouer pour augmenter le potentiel membranaire du corps cellulaire.
3- Lorsque les synapses A et B sont stimulées en même temps, il y a encore sommation, mais cette fois sommation spatiale, puisque les deux potentiels locaux viennent de 2 synapses différentes. Encore cette fois-ci, la sommation nest pas arithmétique!
4- Enfin, lorsquon stimule une synapse inhibitrice en même temps quune synapse excitatrice, linhibition lemporte, ne créant pas de potentiel local. Nous venons enfin de voir les deux types de sommation, temporelle et spatiale, et nous avons pu comprendre que la sommation nest pas arithmétique, parce que dans les cellules, la réponse à un déséquilibre demandant un peu d énergie, fournit beaucoup dénergie!
1- Les potentiels locaux arrivés
au corps cellulaire, peuvent s additionner pour que
ce dernier puisse atteindre son seuil de déclenchement
plus rapidement. En sadditionnant, ils samplifient
et donnent une réponse de beaucoup plus grande intensité.
En plus, la phosphorysation, qui est la mise en action denzymes
(grâce aux ions calcium) qui phosphoreront dautres
enzymes pour quéventuellement, cela ouvre certains
électrorécepteurs sodium et dépolarise la membrane,
permet aussi au corps cellulaire d atteindre son
seuil de déclenchement plus rapidement.
2- Les deux types de sommation des potentiels locaux sont: la sommation spatiale, dont les potentiels locaux viennent de deux dendrites différentes, et la sommation temporelle, dont les potentiels locaux viennent de la même dendrite. |
David Laflamme, école secondaire Montcalm, expo-sciences Bell, tous droits réservés. |