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

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 :

• synapse excitatrice : dépolarisation (PPSE), par exemple glutamate, acétylcholine à la jonction neuromusculaire ;
• synapse inhibitrice : hyperpolarisation (PPSI), par exemple GABA, glycine (entrée de Cl⁻).

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

• Calculer un potentiel d'équilibre avec Nernst et vérifier le signe.
• Le potentiel d'action est tout ou rien ; l'intensité est codée par la fréquence.
• Pour une vitesse de conduction, utiliser la différence de latence entre deux points de stimulation.
• Une synapse n'est pas excitatrice ou inhibitrice par nature : c'est le récepteur postsynaptique qui détermine l'effet.