{"id":3027,"date":"2021-12-10T17:34:00","date_gmt":"2021-12-10T17:34:00","guid":{"rendered":"https:\/\/agenceconceptk.net\/speechneurolab\/?p=3027"},"modified":"2023-07-20T14:38:17","modified_gmt":"2023-07-20T14:38:17","slug":"le-potentiel-daction","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/agenceconceptk.net\/speechneurolab\/le-potentiel-daction\/","title":{"rendered":"Le potentiel d’action"},"content":{"rendered":"\t\t
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Comment les neurones peuvent-ils g\u00e9n\u00e9rer des signaux \u00e9lectriques\u2009?<\/strong><\/p>

Il y a quelques semaines, nous avons \u00e9crit que les neurones<\/a> communiquent \u00e0 l\u2019aide de signaux \u00e9lectriques et chimiques. Nous avons aussi mentionn\u00e9 que les neurones g\u00e9n\u00e8rent des impulsions \u00e9lectriques au niveau de leur soma, soit de leur corps cellulaire, lesquelles se propagent ensuite jusqu\u2019\u00e0 leurs boutons terminaux.<\/p>

Dans ce billet de blogue, nous expliquons comment sont produites ces impulsions \u00e9lectriques, appel\u00e9es \u00ab\u2009potentiels d\u2019action\u2009\u00bb.<\/p>

Tout d\u2019abord, il faut savoir que le potentiel membranaire d\u2019un neurone, qui correspond \u00e0 la diff\u00e9rence de potentiel \u00e9lectrique de part et d\u2019autre de sa membrane, peut \u00eatre mesur\u00e9 au moyen d\u2019une toute petite \u00e9lectrode (appel\u00e9e micro\u00e9lectrode) introduite dans le cytosol du neurone (la partie liquide autour du noyau de la cellule) et d\u2019une \u00e9lectrode de r\u00e9f\u00e9rence plac\u00e9e \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur du neurone (voir figure\u00a01).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figure\u00a01.<\/strong>\u00a0Illustration d\u2019un voltm\u00e8tre permettant de mesurer le potentiel de la membrane d\u2019un neurone, \u00e0 l\u2019aide d\u2019une micro\u00e9lectrode ins\u00e9r\u00e9e dans la membrane et d\u2019une \u00e9lectrode de r\u00e9f\u00e9rence dans le milieu extracellulaire. Le potentiel de la membrane de ce neurone est \u00e9quivalent \u00e0 -70\u00a0mV, comme indiqu\u00e9 par le voltm\u00e8tre. Il y a donc une diff\u00e9rence de potentiel de 70\u00a0mV entre les parties interne et externe de la membrane, la partie interne \u00e9tant plus n\u00e9gative. Adaptation de l\u2019image originale (1220 Resting membrane potential<\/a>) d\u2019OpenStax<\/a>\u00a0sous licence\u00a0CC BY 4.0<\/a>.<\/p>

\u00a0<\/p>

Le potentiel de la membrane du neurone varie selon qu\u2019il est au repos ou actif. Les changements de potentiel sont possibles gr\u00e2ce aux nombreux canaux qui traversent la membrane du neurone, lesquels forment des pores permettant le passage de certaines mol\u00e9cules, les ions, comme le sodium (Na+<\/sup>) et le potassium (K+<\/sup>). Certains de ces canaux sont des sortes de petites pompes, qui \u00e9changent les ions Na+<\/sup>\u00a0pr\u00e9sents \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la cellule avec des ions K+<\/sup>\u00a0pr\u00e9sents \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur de la cellule (voir figure 2). Ces pompes font en sorte qu\u2019au repos, la concentration de Na+<\/sup>\u00a0est plus grande dans le milieu extracellulaire (c.-\u00e0-d., \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur du neurone), alors que la concentration de K+<\/sup>\u00a0est plus grande dans le milieu intracellulaire. Ceci donne \u00e0 la partie interne de la membrane du neurone au repos une charge \u00e9lectrique n\u00e9gative par rapport au milieu extracellulaire. C\u2019est ce qu\u2019on appelle le \u00ab\u2009potentiel de repos\u2009\u00bb. Le potentiel de repos varie en fonction du type de neurone, mais se situe g\u00e9n\u00e9ralement entre -40 et -90\u00a0mV.\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figure 2.<\/strong>\u00a0Illustration des mouvements des ions Na+<\/sup>\u00a0et K+<\/sup>\u00a0lorsque le neurone est au repos.\u00a0Adaptation de l\u2019image originale (Ion channel activity before during and after polarization<\/a>) de Robert Bear and David Rintoul sous licence\u00a0CC BY 4.0<\/a>.<\/p>

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Le potentiel d\u2019action se produit lorsque cet \u00e9tat est renvers\u00e9 de mani\u00e8re rapide et temporaire, c\u2019est-\u00e0-dire lorsque l\u2019int\u00e9rieur de la membrane devient charg\u00e9 de fa\u00e7on positive par rapport \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur du neurone pendant une tr\u00e8s courte p\u00e9riode. Les signaux chimiques provenant d\u2019autres neurones sont \u00e0 l\u2019origine des changements de potentiel membranaire pouvant mener au potentiel d\u2019action\u00a0: lorsque des\u00a0neurotransmetteurs se lient aux r\u00e9cepteurs<\/a>\u00a0situ\u00e9s sur les\u00a0dendrites d\u2019un neurone<\/a>, l\u2019ouverture ou la fermeture de canaux ioniques modifie le potentiel de la membrane et du m\u00eame coup sa propension \u00e0 g\u00e9n\u00e9rer un potentiel d\u2019action. Le potentiel d\u2019action peut \u00eatre enregistr\u00e9 au moyen d\u2019un oscilloscope. Cet instrument permet de visualiser un trac\u00e9 repr\u00e9sentant le potentiel de la membrane d\u2019un neurone en fonction du temps (voir figure\u00a03). Le trac\u00e9 permet de constater que le potentiel d\u2019action est tr\u00e8s rapide, environ 2 millisecondes !<\/p>

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Figure\u00a03.<\/strong>\u00a0Potentiel d\u2019action (Potentiel action PA seuil<\/a>) , image adapt\u00e9e de\u00a0Groh64<\/a>\u00a0sous licence\u00a0CC BY-SA 4.0<\/a>. Les lignes rouges illustrent des changements de potentiel membranaire ne menant pas au d\u00e9clenchement d\u2019un potentiel d\u2019action, le seuil n\u2019\u00e9tant pas atteint.<\/p>

\u00a0<\/p>

Le potentiel d\u2019action comporte plusieurs phases\u00a0:<\/p>

1. La d\u00e9polarisation.<\/strong><\/p>

La d\u00e9polarisation de la membrane est caus\u00e9e par l\u2019entr\u00e9e d\u2019ions Na+<\/sup>\u00a0dans le neurone, qui passent par les canaux situ\u00e9s dans la membrane neuronale. L\u2019ouverture de ces canaux est g\u00e9n\u00e9ralement contr\u00f4l\u00e9e par des neurotransmetteurs, qui sont lib\u00e9r\u00e9s par d\u2019autres neurones (voir le\u00a0billet sur la transmission synaptique<\/a>). Lorsque les ions Na+<\/sup>\u00a0entrent dans le neurone, le cytosol devient moins n\u00e9gatif. Si le potentiel de la membrane atteint un certain seuil (voir figure 3), un potentiel d\u2019action est d\u00e9clench\u00e9\u00a0: des canaux sodiques sensibles au voltage s\u2019ouvrent et font rapidement entrer davantage d\u2019ions Na+<\/sup>\u00a0dans le neurone (voir figure 4). Le changement de potentiel de la membrane se poursuit, jusqu\u2019\u00e0 atteindre un sommet \u00e0 pr\u00e8s de +40\u00a0mV. C\u2019est le moment o\u00f9 l\u2019inversion de potentiel est observ\u00e9e, c\u2019est-\u00e0-dire que le potentiel \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur de la membrane est plus positif que dans le milieu extracellulaire. Les canaux sodiques sensibles au voltage sont ouverts environ 1 milliseconde.\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Figure 4.<\/strong>\u00a0Illustration des mouvements des ions Na+<\/sup>\u00a0lors de la phase de d\u00e9polarisation.\u00a0Adaptation de l\u2019image originale (Ion channel activity before during and after polarization<\/a>) de Robert Bear and David Rintoul sous licence\u00a0CC BY 4.0<\/a>.<\/p>

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2. La repolarisation.<\/strong><\/p>

Les canaux sodiques se referment et leur r\u00e9ouverture ne peut avoir lieu tant que le potentiel de la membrane n\u2019est pas retourn\u00e9 \u00e0 une valeur n\u00e9gative pr\u00e8s du seuil de d\u00e9clenchement du potentiel d\u2019action. Cette fermeture des canaux est appel\u00e9e inactivation. D\u00e8s le moment o\u00f9 les canaux sodiques sensibles au voltage sont inactiv\u00e9s, les canaux potassiques situ\u00e9s dans la membrane s\u2019ouvrent. Cette ouverture engendre le passage rapide d\u2019ions K+<\/sup>\u00a0de l\u2019int\u00e9rieur de la cellule vers le milieu extracellulaire (voir figure 5). Le potentiel de la membrane redevient alors n\u00e9gatif, ce qui correspond \u00e0 la phase de repolarisation (voir figure 3).\u00a0<\/p>

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Figure 5.<\/strong>\u00a0Illustration des mouvements des ions K+<\/sup>\u00a0lors des phases de repolarisation et hyperpolarisation.\u00a0Adaptation de l\u2019image originale (Ion channel activity before during and after polarization<\/a>) de Robert Bear and David Rintoul sous licence\u00a0CC BY 4.0<\/a>.<\/p>

\u00a0<\/p>

3. L’hyperpolarisartion.<\/strong><\/p>

La phase d\u2019hyperpolarisation se produit alors que les canaux potassiques sont encore ouverts et que les canaux sodiques sont ferm\u00e9s. Comme les canaux potassiques augmentent la perm\u00e9abilit\u00e9 de la membrane au K+<\/sup>, mais qu\u2019ils sont peu perm\u00e9ables au Na+<\/sup>, le potentiel de la membrane devient plus n\u00e9gatif en comparaison au potentiel de repos. C\u2019est ce qu\u2019on appelle l\u2019hyperpolarisation (voir figure 3, qui se termine lorsque les canaux potassiques se referment. La membrane du neurone retrouve alors son potentiel de repos.<\/p>

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Dans notre laboratoire, nous ne mesurons pas le potentiel membranaire de neurones, ce type de recherche \u00e9tant r\u00e9alis\u00e9 \u00e0 partir de tranches de cerveau, chez des animaux, ou encore des cultures cellulaires. Par contre, nous utilisons des techniques de neuroimagerie permettant de mesurer ou modifier l\u2019activit\u00e9 \u00e9lectrique des neurones. Par exemple, la stimulation magn\u00e9tique transcr\u00e2nienne<\/a> (TMS) permet d\u2019induire des potentiels d\u2019action de mani\u00e8re locale dans les neurones situ\u00e9s sous la bobine ! Restez \u00e0 l\u2019aff\u00fbt, nous y reviendrons dans une publication \u00e0 venir sur les m\u00e9canismes d\u2019action de la TMS !<\/p>

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Autres lectures sugg\u00e9r\u00e9es\u00a0:<\/p>