La physiologie nerveuse

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Le potentiel de repos d'une fibre nerveuse

Le potentiel de repos est la différence de potentiel (ddp) entre l’intérieur et l’extérieur de la fibre nerveuse au repos. Ce potentiel de membrane peut être mesuré à l’aide d’un oscilloscope et de micro-électrodes placées de part et d’autre de la membrane plasmique de l’axone. On observe une ddp généralement de l’ordre de - 60 mV à - 70 mV au repos, indiquant que l’intérieur de la fibre est plus électronégatif que l’extérieur.

Remarque

Le potentiel de repos résulte d’une répartition inégale de certains ions de part et d’autre de la membrane plasmique de la cellule. Il est caractéristique de toutes les cellules vivantes et sa valeur varie selon les types cellulaires.

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Le dispositif d’enregistrement du potentiel de repos

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Représentation schématique de la différence de potentiel membranaire d’une fibre nerveuse

Le potentiel d'action d'une fibre nerveuse

La fibre nerveuse est capable de réagir à certaines stimulations (électriques, physiques ou chimiques) en modifiant son potentiel de membrane, produisant une réponse électrique appelée potentiel d’action.

A) Les phases du potentiel d’action

Le potentiel d’action est une variation brève (environ 3 millisecondes) et locale de la polarité de la membrane plasmique d’un neurone en réponse à une stimulation efficace. Il apparaît sous la forme d’une séquence stéréotypée que l’on peut décomposer en 3 phases, visibles sur l’écran de l’oscilloscope :

dépolarisation : inversion de la ddp qui devient positive (pendant un très court instant et sur une petite portion de la membrane, l’intérieur de la cellule devient positif par rapport à l’extérieur) ;

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Le potentiel d’action

repolarisation : la ddp s’inverse de nouveau et revient vers une valeur négative ;

hyperpolarisation : la ddp est transitoirement inférieure à sa valeur de repos, puis elle revient vers sa valeur initiale.

Remarques

Les modifications de charges électriques mesurées au niveau de la membrane plasmique lors d’un potentiel d’action sont dues à des flux transitoires d’ions entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule.

L’artéfact est une perturbation électrique observée après chaque stimulation d’une fibre nerveuse. Celui-ci ne doit pas être pris en compte dans l’interprétation des expériences.

B) Le seuil de réponse

Un potentiel d’action n’est déclenché que si l’intensité de stimulation de la fibre nerveuse est suffisante (on parle de stimulation efficace). Lorsque cette intensité, appelée seuil d’excitabilité, est atteinte, l’amplitude et la durée du potentiel d’action généré sont identiques, quelle que soit l’intensité : on dit que la fibre nerveuse répond à la loi du « tout ou rien ».

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La réponse d’une fibre nerveuse après 5 stimulations d’intensité croissante

À savoir

Toutes les fibres nerveuses n’ont pas la même sensibilité ; elles ne possèdent donc pas toutes le même seuil d’excitabilité.

C) Le codage de l’information

Le codage de l’information au niveau de la fibre nerveuse est en modulation de fréquence : plus l’intensité de la stimulation est importante, plus les potentiels d’action sont rapprochés dans le temps.

Remarque

Pour simplifier, on schématise souvent l’activité d’une fibre nerveuse sous la forme d’une simple variation de fréquence des potentiels d’action schématisés par de petits bâtons ; ces potentiels d’action successifs sont généralement nommés « trains de potentiels d’action ».

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D) La propagation du message nerveux

Le potentiel d’action produit au niveau de la fibre nerveuse devient localement un stimulus électrique, générant à son tour un nouveau potentiel d’action à proximité. La naissance de nouveaux potentiels d’action de proche en proche, le long de la fibre nerveuse, assure la propagation unidirectionnelle de l’influx nerveux jusqu’à l’arborisation terminale de l’axone.

Remarque

La vitesse de propagation de l’influx nerveux augmente avec la température, le diamètre de l’axone et le type de fibre (elle est plus importante dans les fibres possédant une gaine de myéline).

La transmission de l'influx nerveux au niveau d'un nerf

Un nerf est constitué d’un ensemble de fibres nerveuses possédant chacune un seuil d’excitabilité différent. Sa réponse à des stimulations d’intensité croissante montre qu’il ne suit pas la loi du « tout ou rien ». En effet, l’amplitude du potentiel d’action du nerf augmente avec le nombre de fibres nerveuses excitées ; lorsque l’ensemble des fibres composant le nerf ont été recrutées (donc dépolarisées), le nerf présente un potentiel d’action d’amplitude maximale.

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La réponse d’un nerf après 5 stimulations d’intensité croissante