1 IFSI de l'Eure - UE 2.1 - HB

Les cellules excitablesLes cellules excitables

�� Cellules qui modifient leur activitCellules qui modifient leur activitéé suite suite ààune stimulation une stimulation

�� les cellules nerveuses (neurones) les cellules nerveuses (neurones) �� les cellules musculaires (les cellules musculaires (myocytesmyocytes))

2

II-- La cellule nerveuseLa cellule nerveuseet la conduction du message nerveuxet la conduction du message nerveux

3

le tissu nerveuxle tissu nerveux

Neurones: cellules Neurones: cellules excitablesexcitables

NNéévroglie ou cellules vroglie ou cellules gliales: cellules non gliales: cellules non excitablesexcitables

Cellules gliales:Cellules gliales:

* * AstrocytesAstrocytes* * OligodendrocytesOligodendrocytes* Cellules de Schwann* Cellules de Schwann* Microglie* Microglie* Cellules * Cellules éépendymairespendymaires* Cellules satellites* Cellules satellites

4

le neuronele neurone

� Unité fonctionnelle du système nerveux

� Incapable de mitose (pas de reproduction)

� Neurone: � corps cellulaire

(péricaryon, soma) � axone (fibre

nerveuse)� dendrites (7000D/1A)

Dendrites

Noyau

Corps cellulaire

Axone

5

les types morphologiquesles types morphologiques

� Neurones unipolaire, bipolaires, multipolaires� morphologie en fonction du

nombre de prolongements (axones, dendritiques)

66

les différents types fonctionnels

oo N. sensitif:N. sensitif:o capte l’influx (récepteurs

sensoriels) transmet SNC

oo N. moteur:N. moteur:o conduit la commande SNC

- moelle épinière – muscles

oo N. dN. d’’associationassociation (interneuronenterneurone))

o connecte neurones entre eux (SNC)

77

le corps cellulaire

� noyau � organites intra-

cytoplasmiques:� mitochondries, appareil de

Golgi, REG (corps de Nissl), ribosomes…)

� cytosquelette (neurofibrilles)...

Organites

Corps cellulaire

Noyau

8 Le neurone

99

les dendrites

� prolongements courts (mm)

� non myélinisés � transmettent l'influx

nerveux (terminaison axonique) au corps cellulaire

Dendrites

1010

l’axone

� prolongement (mm à1m), se subdivise en collatérales

� transmet l'influx nerveux provenant du corps cellulaire

� se finit par des terminaisons axoniques (boutons)

� établit des synapsesavec d'autres neurones

� +/- mille synapses s'établissent entre 2 neurones

Axone

Terminaisons axoniques

1111

l’axone

� L’axoplasme (cytoplasme axonique) contient des mitochondries, des microtubulesmicrotubules disposés dans le sens de la longueur (transport axonal d'organites, protéines, acides aminés, neurotransmetteurs)

Synapses

Microtubules

1212

axone et gaine de myéline

� La membrane plasmique se prolonge au niveau de l'axone par l'axolemme

� La gaine de myéline (substance lipidique): protège, isole des courants ioniques

� La myéline est produite par des cellules gliales: cellules de Schwann (SNP) ou oligodendrocytes (SNC)

1313

la myélinisation

� Par enroulements de leurs membranes plasmiques autour de l’axone forment un neurilemme ou une gaine de myéline(plusieurs neurilemmes)

Cellule de SchwannAxone

Gaine de myélineLame

1414

la gaine de myéline

� Gaine de myéline présente le long de l'axone (1,5mm) des interruptions: nœuds de Ranvier …

� Myélinisation permet une transmission rapide de l'influx nerveux (…120m/s)

1515

les fibres nerveusesles fibres nerveuses

Regroupement: nerfs (SNP), faisceaux (SNC)

**fibres fibres mymyééliniquesliniques� axone entouré d’une

gaine de myéline� nœuds de Ranvier� propagation rapide de

l’influx

*fibres amy*fibres amyééliniquesliniques� petit diamètre � conduction continue, lente

de l’influx

Vaisseau sanguin

Axone

Gaine de myéline

Endonèvre

Périnèvre

Épinèvre

1616

les fibres nerveuses

Classification, selon le diamètre : 3 types de fibres:� A : vitesse la plus élevée� B : vitesse moindre� C : vitesse lente

selon la présence ou non d’une gaine de myéline

1717

Substance blanche et substance grise

18

Le potentiel de membraneLe potentiel de membrane

18

1919

le potentiel de membranele potentiel de membrane 1/21/2

� Comme toutes les membranes cellulaires, la membrane du neurone est polarisée.

� Existe, au repos, une différence de potentielentre la surface et l'intérieur de l'axone (face interne électronégative // face externe)

�� Origine du potentiel: inOrigine du potentiel: inéégale rgale réépartition des partition des ions (Na+, K+) de chaque cotions (Na+, K+) de chaque cotéé de la de la membranemembrane

� Potentiel de repos: -70 mV

2020

le potentiel de membranele potentiel de membrane 2/22/2

�� Concentration en ions Na+ plus importante Concentration en ions Na+ plus importante ààl'extl'extéérieur qu'rieur qu'àà l'intl'intéérieur de la cellulerieur de la cellule

�� Concentration en ions K+ plus importante Concentration en ions K+ plus importante ààl'intl'intéérieur qu'rieur qu'àà l'extl'extéérieur de la cellule rieur de la cellule

� Canaux ioniques permettent le passage de ces ions, tendent à gommer la différence de concentration.� Canaux plus perméables aux K+ qu'aux Na+.

� Pompe Na+/K+ATPase-dépendante maintient le gradient de concentration en faisant sortir les ions Na+ et rentrer les ions K+

21

La transmission de La transmission de ll’’influx influx le long de lle long de l’’axoneaxone

La stimulation (électrique, chimique...), entraine un changement de

perméabilité de la membrane et la naissance d’un potentiel d’action

21

2222

PhPhéénomnomèènes ioniques nes ioniques 1/31/3

1. Canaux Na+ voltage-dépendants s'ouvrent2. Na+ pénètre dans le cytoplasme � variation

du potentiel de membrane (valeurs moins négatives)

3. Inversion temporaire du potentiel de membrane (potentiel seuil:+ 50 mV) �naissance potentiel d'action (PA)

2323

PhPhéénomnomèènes ioniques nes ioniques 2/32/3

4. Canaux Na+ se referment, canaux K+ s'ouvrent � ions K+ sortent

5. Canaux K+ se referment; potentiel membrane redevient négatif (-70 mV):hyperpolarisation liée à la fermeture lente des canaux K+

6. Pompe Na+/K+ATPase rétablit le potentiel de repos par répartition des ions de part et d'autre de la membrane

2525

PhPhéénomnomèènes ioniques nes ioniques 3/33/3

� Potentiel seuil atteint - ouverture des canaux: dépolarisation.

� Potentiel seuil non atteint - pas dépolarisation -pas de PA: loi «du tout ou rien»

� Période pendant laquelle la fibre nerveuse est inexcitable: période réfractaire

2626

La propagation des PA La propagation des PA 1/2

� PA se propagent le long de l'axone et constituent l'influx nerveux.

� Période réfractaire impose un sens de propagation du PA le long de la fibre: propagation unidirectionnelle.

� Plusieurs PA se propagent le long de la fibre nerveuse.

� Intensité de la stimulation est codée en fréquence de PA (nombre par unité de temps)

2727

La propagation des PA La propagation des PA 2/22/2

� fibres myélinisées:

� conduction rapide (120m/s)

�� conduction saltatoire:conduction saltatoire: dépolarisations au niveau des nœuds de Ranvier (canaux voltage-dépendants)

� fibres amyélinisées: � conduction lente� conduction de proche en proche

2828

la transmission de lla transmission de l’’influxinflux

La transmission peut être:� neuro-neurale � neuro-glandulaire (neurovégétative) � neuro-musculaire (plaque motrice)

� Absence de continuité entre ces éléments … l'influx traverse un espace vide, une fente: la synapse

Le neurone

3030

La transmission La transmission synaptiquesynaptique

�� Synapse Synapse neuroneuro--neuroniqueneuronique

�� Synapse Synapse neuroneuro--musculairemusculaire

3131

la synapse la synapse neuroneuro--neuronique neuronique 1/3

2 types de synapses:� à transmission électrique

� membranes accolées, protéines permettent le passage direct des ions d'un neurone à l'autre

� chimique

� fente synaptique, taille 20-50 nm, suffisante pour empêcher la transmission des PA

� transmission s'effectue par libération dans la fente d'un médiateur chimique: neurotransmetteur neurotransmetteur

3232

la synapse la synapse neuroneuro--neuronique neuronique 2/3

Synapse:

� terminaison axoniqueprésynaptique

� espace ou fente synaptique � neurone postsynaptique� transmission par libération

d’un médiateur chimique: synthétisé et présent dans la fibre synaptique, libéré par l'arrivée de l'influx nerveux : action élective

3333

Le mLe méécanisme de la transmission canisme de la transmission synaptique synaptique 1/2

1. arrivée d'un PA au niveau de l'axone présynaptique2. entrée massive d'ions Ca2+ à travers la membrane

plasmique présynaptique3. libération dans la fente synaptique, par exocytose, du

neurotransmetteur contenu dans les vésicules présynaptiques

4. fixation du neurotransmetteur sur les récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique qui sont des canaux Na+ qui s'ouvrent

5. entrée massive d'ions Na+ dans la cellule postsynaptique

34 La transmission synaptique

3535

Le mLe méécanisme de la transmission canisme de la transmission synaptiquesynaptique 2/22/2

6. dépolarisation de la membrane postsynaptique(potentiel postsynaptique excitateur [PPSE])*

7. naissance d'un PA qui se propage le long de la cellule postsynaptique,

8. hydrolyse du neurotransmetteur par une enzyme présente dans la fente et fermeture des canaux Na+

9. recapture par la terminaison axonique présynaptiquedes produits de dégradation du neurotransmetteur***parfois hyperpolarisation (potentiel postsynaptique inhibiteur [PPSI]); somme PPSE - PPSI détermine l'apparition d'un PA ou non **neurotransmetteur peut ainsi être à nouveau synthétisé.

3636

Les neurotransmetteursLes neurotransmetteurs

À part l'acétylcholine, ils font tous partie de la famille des amines ou des acides aminés.

�� AcAcéétylcholinetylcholine (muscle)(muscle)� Excitateur - contraction musculaire, stimule l'excrétion

d’hormones� SNC: éveil, attention, colère, agression, sexualité, soif…� Maladie d'Alzheimer : manque d'acétylcholine?

�� NoradrNoradréénalinenaline� Attention, émotions, sommeil, rêve, apprentissage. � également libérée comme hormone dans le sang: contraction

des vaisseaux sanguins, augmentation fréquence cardiaque.� rôle dans les troubles de l'humeur (maniaco-dépression)

�� DopamineDopamine : : Inhibiteur� contrôle mouvement et posture - Maladie de Parkinson

3737

Les neurotransmetteursLes neurotransmetteurs

�� SSéérotoninerotonine� régulation température, sommeil, humeur, appétit, douleur…

dépression, suicide, comportements impulsifs, agressivité : déséquilibres en sérotonine?

�� GABAGABA (acide gamma-amino-butyrique)� Inhibiteur, répandu dans les neurones du cortex, � contribue au contrôle moteur, vision, régule aussi l'anxiété.

� Glutamate (acide glutamique)� Excitateur - apprentissage, mémoire…� Maladie d'Alzheimer (1ers symptômes: mémoire)

3939

IIII-- La cellule musculaireLa cellule musculaire

�� Structure de la cellule musculaire striStructure de la cellule musculaire striééee�� Stimulation et contraction musculaireStimulation et contraction musculaire

4040

Organisation du muscle striéLe sarcomère comme unité de contraction

4141

Structure de la cellule musculaire Structure de la cellule musculaire

� Cellule musculaire (myocyte): forme cylindrique (diamètre: 10 à 100 µm, longueur: cm)

� Contient plusieurs noyaux situés en périphérie dans le sarcoplasme sous la membrane plasmique (sarcolemme), des mitochondries, du glycogène

�� Des myofilaments de nature Des myofilaments de nature protprotééique rangique rangéés paralls parallèèlement lement confconfèèrent rent àà la cellule un aspect la cellule un aspect stristriéé transversalement et transversalement et longitudinalement.longitudinalement.

42 La fibre musculaire

4343

Les myofilamentsLes myofilaments

2 sortes de myofilaments [MF]

�� MF fins d'actine MF fins d'actine

�� MF MF éépais de myosinepais de myosine

44

Actine / MyosineActine / Myosine

Actine

� L’actine des myofilaments des fibres musculaires striées est de l'actine F.

� Les monomères d'actine sont disposés en hélice et contiennent chacun une molécule d'ATP.

� La disposition en hélice dessine une gouttière dans laquelle viennent se placer des molécules de tropomyosine formées par deux chaînes polypeptidiques en hélice et des molécules de troponine qui est une protéine globulaire ayant une forte affinité pour le Ca2+

Myosine

� Myosine II, molécule asymétrique formée de six chaînes polypeptidiques: 2 chaînes lourdes, 4 chaînes légères

� 2 paires de chaînes légères constituent 2 têtes globulaires attachées à l'extrémité d'une double chaîne polypeptidique.

� Le site de fixation de l'actine se trouve sur ces têtes.

� Un filament de myosine est formé de 150 à 300 molécules de myosine.

44

4545

4646

Le sarcomLe sarcomèèrere

� Délimité à ses 2 extrémités par une strie Z constituée de filaments intermédiaires de desmine.

� Disque sombre ou A situé au centre du sarcomère est formé de myofilaments d'actine et de myosine disposés parallèlement et qui alternent

� Centre du disque (ou bande) A présente une zone plus claire la bande H occupée en son milieu par la strie ou ligne M

� Bande H n'est constituée que de myofilaments de myosine

� 2 parties du disque A, de part et d'autre de la bande H, sont constituées de myofilaments d'actine et de myosine.

� Disque (ou bande) I est forméuniquement de myofilaments d'actine qui s'insèrent sur la strie Z, est donc àcheval sur 2 sarcomères.

47

Le sarcomère

4848

La synapse neuromusculaireLa synapse neuromusculaireou ou plaque motriceplaque motrice

Particularités:� L’arborisation terminale de

l'axone se termine dans une dépression à la surface du myocyte qui présente des invaginations parallèles (appareil sous-neural de Couteaux)

� La terminaison axoniquerenferme des mitochondries et des vésicules contenant le neurotransmetteur (acétylcholine)

4949

Les Les éétapes de la contraction musculairetapes de la contraction musculaireau niveau de la synapse neuromusculaire 1/2

1. Arrivée d'un PA dans la terminaison axonale2. Arrivée massive d’ions Ca2+ dans l’élément

présynaptique3. Les vésicules se déplacent vers la membrane 4. Les vésicules fusionnent avec la membrane

présynaptique. 5. L'acétylcholine est libérée, par exocytose, dans

la synapse

5050

Les Les éétapes de la contraction musculairetapes de la contraction musculaireau niveau de la synapse neuromusculaire 2/2

6. L’acétylcholine se fixe sur les récepteurs cholinergiques � ouverture des canaux Na+

7. Entrée des ions Na+ dans l’élément post synaptique � dépolarisation de la membrane

8. L'acétylcholine est dégradée en acétate et choline par l’acétylcholinestérase

9. La choline revient dans l’élément présynaptiquepour intervenir dans la synthèse d'acétylcholine

La transmission au niveau de la plaque motrice

5252

Stimulation Stimulation et contraction musculaireet contraction musculaire

5353

Du potentiel d'action Du potentiel d'action …… au dau dééclenchement de la contractionclenchement de la contraction

� Au niveau de la synapse neuromusculaire: fixation du médiateur (acétylcholine ) aux récepteurs postsynaptiques des canaux Na+

� Ouverture canaux Na+ � Entrée massive d'ions Na+ dans la fibre

musculaire � Dépolarisation de la membrane plasmique � PA se propage jusqu'au réticulum endoplasmique

lisse (REL) par les tubules T (invaginations de la membrane)

5454

Du potentiel d'action Du potentiel d'action …… au dau dééclenchement de la contractionclenchement de la contraction

1. PA provoque la libération dans le sarcoplasme de Ca2+ stocké dans le REL.

� Ca2+ à l'origine du raccourcissement des sarcomères 2. Au niveau du sarcomère, les bandes I diminuent de longueur

et la bande H tend à disparaître. Les bandes A conservent leur longueur.

� La longueur des myofilaments d'actine et de myosine n'est pas modifiée.

3. Myofilaments glissent les uns par rapport aux autres: les myofilaments d'actine pénètrent de plus en plus profondément dans les disques sombres.

4. Ca2+ est repompé dans le REL.

5555

Induction de la contraction par un motoneurone

5656

Le raccourcissement du sarcomère est provoqué par le glissement des filaments d'actine sur les filaments de myosine-II (force motrice), déclenché par l'hydrolyse de l'ATP

57

merci