Potentiel de Membrane
1. Introduction
Les systèmes hormonal et nerveux sont les deux grands systèmes de communication.
- Système nerveux :
Le neurone réagit à beaucoup de stimulations : thermiques, chimiques, mécaniques.
La cellule sensorielle réagit à des informations extérieures.
La cellule nerveuse est à l’origine de signaux électriques et l’information transmise est appelée influx nerveux. Cette conduction est due à des modifications de l’état de repos du neurone.
La transmission entre neurones met en jeu des phénomènes chimiques mais on peut trouver des synapses électriques.
On peut enregistrer des phénomènes électriques avec l’électrophysiologie pour étudier le fonctionnement du système nerveux :
• Electroencéphalogramme : étude globale du cerveau. Enregistrement in vivo et visualisation des rythmes du cerveau.
• Enregistrements extracellulaires sur tranches de cerveau : étude de réseaux, communication entre cellules.
• Etudes intracellulaires, patch-clamp : récepteur ou canaux ioniques membranaires.
2. Mesure du potentiel
- Microélectrode intracellulaire
• Potentiel de membrane au repos
On utilise une électrode remplie e KCl poly1 pour un bon contact électrique.
On enregistre des différences de potentiels de repos différents selon les cellules. On parle aussi de potentiel de membrane. Ce sont des différences de concentrations en ions entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule qui déterminent le potentiel.
On dit d’une membrane qu’elle est polarisée si elle est chargée négativement.
• Mesure du potentiel d’action
On implante une microélectrode au niveau de l’axone et on stimule le neurone au niveau du corps cellulaire poly1.
Dépassement dépolarisation de la cellule. L’intérieur de la cellule devient négatif. Le pic dépend du type de cellule.
Phase descendante de repolarisation suivie d’une hyperpolarisation et retour à la valeur de repos.
- Electrode extracellulaire
Si les cellules sont trop petites ou si les axones sont trop fins on utilise ce genre d’enregistrement. De plus, on peut reconnaître différents types de cellules.
On injecte un courant, ce qui amène des charges positives dans l’axone. Ces charges vont se déplacer le long de l’axone, ouvrir les canaux sodiques et déclencher un P.A.
Si la stimulation est trop faible, on n’arrive pas à avoir de P.A. poly2 I Variations triphasiques du potentiel
II On a plus de charges positives dans la cellule que dans le bain.
On stimule avec deux plaques en métal pour stimuler un nerf poly3 et on utilise aussi deux plaques pour les enregistrements.
Si on stimule fortement on recrute plus d’axones et on enregistre une variation maximale due aux nombres d’axones recrutés (des plus petits aux plus grands).
3. Mesure des courants membranaires
Invention de la technique de potentiel imposé par Cole, Hogkin et Huxley et, on a compris le fonctionnement du P.A. en étudiant l’activité des canaux.
Technique basée sur la loi d’ohm U=RI
On va rendre U constant et on mesure I. On voit la variation de résistance de la membrane et on voit l’état des canaux. Si R diminue, les canaux s’ouvrent.
Pour imposer le potentiel il faut pouvoir accéder à l’intérieur de la cellule, il faut un potentiel de commande choisi par l’expérimentateur et un appareil capable de comparer la tension de la membrane et le potentiel que l’on veut imposer. Cet appareil va injecter un courant pour que le potentiel de la membrane soit au potentiel souhaité.
- La double microélectrode intracellulaire
Poly4
On implante une microélectrode qui va mesurer le potentiel de membrane. Il va être comparé à l’électrode de référence.
On va comparer la tension de la membrane à celle que l’on veut mesurer. L’amplification va injecter un courant à l’aide d’une seconde électrode pour amener le potentiel de membrane au potentiel que l’on veut.
Il est impossible d’utiliser cette technique sur de petites cellules ou des cellules fragilisées.
Ici on mesure des courants globaux, tous les canaux sont présents et, on ne contrôle pas la composition du milieu intracellulaire.
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Technique de patch-clamp
On utilise une pipette en verre qui va coller sur la membrane des cellules poly5. On a des milliers d’ions qui vont passer dans les canaux et qu’on va pouvoir enregistrer.
Il existe plusieurs modes pour le patch-clamp :
• Mode cellule attachée
• Mode cellule entière : on enregistre des courants globaux
• Mode outside out : les extrémités de la membrane vont rester attacher et se rabattre sur la pipette
• Mode inside out : la face interne est à l’extérieur de la pipette Les deux derniers modes sont des patchs excisés.
