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Cours de Physiologie animale – Licence 2

Le neurone est une cellule excitable dont la membrane maintient une différence de potentiel de repos d'environ −70 mV, due à la répartition inégale des ions (K⁺, Na⁺, Cl⁻) et à la perméabilité sélective au potassium. Une dépolarisation suffisante déclenche un potentiel d'action, signal tout ou rien propagé le long de l'axone, plus vite dans les fibres myélinisées (conduction saltatoire). À la…

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Programme : les chapitres

1. Le système nerveux : potentiel de membrane, influx nerveux et synapse
Le neurone est une cellule excitable dont la membrane maintient une différence de potentiel de repos d'environ −70 mV, due à la répartition inégale des ions (K⁺, Na⁺, Cl⁻) et à…
2. Le muscle strié squelettique : structure, contraction et énergétique
Le muscle squelettique est formé de fibres multinucléées contenant des myofibrilles organisées en sarcomères, unités contractiles faites de filaments fins d'actine et épais de…
3. La circulation : cœur, pression artérielle et débit
Le système circulatoire assure le transport du sang entre les poumons, les tissus et les organes d'échange. Le cœur, pompe à deux circuits en série (petite et grande…
4. La respiration : ventilation, échanges gazeux et transport des gaz
La respiration assure l'apport d'oxygène aux cellules et l'élimination du dioxyde de carbone. Elle comprend la ventilation (mouvements d'air entre l'extérieur et les alvéoles),…
5. La régulation hormonale et l'homéostasie
Le système endocrinien coordonne l'organisme par des hormones libérées dans le sang par des glandes, qui agissent sur des cellules cibles porteuses de récepteurs spécifiques.…

Chapitre à lire gratuitement : Le système nerveux : potentiel de membrane, influx nerveux et synapse

1. Le neurone et l'organisation du système nerveux

Le neurone comprend un corps cellulaire (soma), des dendrites qui reçoivent l'information et un axone qui la transmet. Les cellules gliales (astrocytes, oligodendrocytes, cellules de Schwann) soutiennent, nourrissent et myélinisent les neurones. Le système nerveux se divise en système nerveux central (encéphale et moelle épinière) et périphérique (nerfs sensitifs, moteurs, système nerveux autonome).

2. Le potentiel de repos

Les concentrations ioniques de part et d'autre de la membrane sont différentes. Valeurs typiques d'un neurone de mammifère : K⁺ 140 mM à l'intérieur et 5 mM à l'extérieur ; Na⁺ 12 mM à l'intérieur et 145 mM à l'extérieur. La pompe Na⁺/K⁺-ATPase maintient ces gradients en échangeant 3 Na⁺ sortants contre 2 K⁺ entrants, avec consommation d'ATP.

Au repos, la membrane est surtout perméable au K⁺ (canaux de fuite). Le potentiel d'équilibre d'un ion est donné par l'équation de Nernst, qui à 37 °C s'écrit pour un ion monovalent positif :

E_ion = 61,5 × log₁₀([ion]ext / [ion]int) en mV

Exemple : E_K = 61,5 × log₁₀(5/140) = −89 mV ; E_Na = 61,5 × log₁₀(145/12) = +66,6 mV. Le potentiel de repos (environ −70 mV) est proche de E_K, mais moins négatif à cause de la légère perméabilité au Na⁺. L'équation de Goldman-Hodgkin-Katz le calcule en pondérant par les perméabilités relatives.

3. Le potentiel d'action

Quand la membrane est dépolarisée jusqu'au seuil (environ −55 mV), des canaux sodiques voltage-dépendants s'ouvrent : l'entrée de Na⁺ dépolarise la cellule, qui tend vers E_Na (phase ascendante, pic à environ +30 à +40 mV). Puis les canaux Na⁺ s'inactivent et les canaux K⁺ voltage-dépendants s'ouvrent : la sortie de K⁺ repolarise la membrane et provoque une brève hyperpolarisation.

Propriétés : loi du tout ou rien (amplitude indépendante de l'intensité du stimulus), période réfractaire absolue (aucun nouveau potentiel d'action possible) puis relative, codage de l'intensité par la fréquence des potentiels d'action.

4. Propagation de l'influx nerveux

Le potentiel d'action se propage de proche en proche, dans un seul sens à cause de la période réfractaire. La vitesse augmente avec le diamètre de la fibre et avec la myéline. Dans une fibre myélinisée, la dépolarisation saute d'un nœud de Ranvier au suivant (conduction saltatoire) : v ≈ 6 × d (en m/s, d en µm). Une fibre de 10 µm conduit à environ 60 m/s ; les fibres amyéliniques fines (type C) conduisent à environ 1 m/s. Pour mesurer une vitesse, on stimule en deux points distants de Δd et on mesure l'écart de latence Δt : v = Δd/Δt.

Remarque : dans la sclérose en plaques, la perte de myéline ralentit ou bloque la conduction.

5. La synapse chimique

L'arrivée du potentiel d'action ouvre des canaux calciques dans le bouton présynaptique ; l'entrée de Ca²⁺ provoque la fusion des vésicules et la libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique. Il se fixe sur des récepteurs postsynaptiques. Selon le neurotransmetteur et le récepteur :

Le neurotransmetteur est éliminé par recapture ou dégradation enzymatique (acétylcholinestérase). Le délai synaptique est d'environ 0,5 ms.

6. Intégration synaptique

Un neurone additionne les PPSE et PPSI : sommation spatiale (plusieurs synapses simultanées) et temporelle (stimulations rapprochées). Un potentiel d'action naît au cône d'implantation de l'axone si le seuil est atteint.

Exemple : de −70 à −55 mV, il faut 15 mV de dépolarisation ; avec des PPSE unitaires de 0,5 mV, 30 PPSE simultanés sont nécessaires.

7. Arc réflexe et système nerveux autonome

Le réflexe myotatique (réflexe rotulien) est monosynaptique : récepteur (fuseau neuromusculaire) → neurone sensitif → motoneurone → muscle. Le réflexe de retrait (flexion) fait intervenir des interneurones. Le système nerveux autonome comprend le sympathique (réaction « fuite ou combat », accélère le cœur) et le parasympathique (repos, digestion, ralentit le cœur).

8. Retenir l'essentiel

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