Qu'est-ce qu'un potentiel d'action?

Chaque fois que vous faites quelque chose, de la prise de mesure au décrochage de votre téléphone, votre cerveau transmet des signaux électriques au reste de votre corps. Ces signaux sont appelés Potentiels d'action. Les potentiels d'action permettent à vos muscles de se coordonner et de se déplacer avec précision. Ils sont transmis par des cellules du cerveau appelées neurones.

Points clés à retenir: potentiel d'action

Les potentiels d'action sont transmis par les cellules du cerveau appelées les neurones. Les neurones sont responsables de la coordination et du traitement des informations sur le monde qui sont envoyées via vos sens, en envoyant des commandes aux muscles de votre corps et en relayant tous les signaux électriques entre.

Le neurone est composé de plusieurs parties qui lui permettent de transférer des informations dans tout le corps:

• Dendrites sont des parties ramifiées d'un neurone qui reçoivent des informations des neurones voisins.
• le corps cellulaire du neurone contient son noyau, qui contient les informations héréditaires de la cellule et contrôle la croissance et la reproduction de la cellule.
• le axone éloigne les signaux électriques du corps cellulaire, transmettant des informations à d'autres neurones à ses extrémités, ou terminaux axonaux.

Vous pouvez penser au neurone comme un ordinateur, qui reçoit une entrée (comme appuyer sur une touche alphabétique de votre clavier) à travers ses dendrites, puis vous donne une sortie (voir cette lettre apparaître sur l'écran de votre ordinateur) à travers son axone. Entre les deux, les informations sont traitées de sorte que l'entrée aboutisse à la sortie souhaitée.

Les potentiels d'action, également appelés «pointes» ou «impulsions», se produisent lorsque le potentiel électrique à travers une membrane cellulaire augmente rapidement, puis diminue, en réponse à un événement. L'ensemble du processus prend généralement plusieurs millisecondes.

Une membrane cellulaire est une double couche de protéines et de lipides qui entoure une cellule, protégeant son contenu de l'environnement extérieur et ne permettant que certaines substances tout en en gardant d'autres en dehors.

Un potentiel électrique, mesuré en Volts (V), mesure la quantité d'énergie électrique qui a le potentiel faire travail. Toutes les cellules maintiennent un potentiel électrique à travers leurs membranes cellulaires.

Le potentiel électrique à travers une membrane cellulaire, qui est mesuré en comparant le potentiel à l'intérieur d'une cellule à l'extérieur, provient du fait qu'il y a différences de concentration, ou gradients de concentration, de particules chargées appelées ions à l'extérieur par rapport à l'intérieur de la cellule. Ces gradients de concentration provoquent à leur tour des déséquilibres électriques et chimiques qui poussent les ions à égaliser les déséquilibres, des déséquilibres plus disparates fournissant un plus grand facteur de motivation, ou force motrice, pour remédier aux déséquilibres. Pour ce faire, un ion se déplace généralement du côté haute concentration de la membrane vers le côté basse concentration.

Les deux ions d'intérêt pour les potentiels d'action sont le cation potassium (K⁺) et le cation sodium (Na⁺), qui se trouvent à l'intérieur et à l'extérieur des cellules.

• Il y a une concentration plus élevée de K⁺ à l'intérieur des cellules par rapport à l'extérieur.
• Il y a une concentration plus élevée de Na⁺ à l'extérieur des cellules par rapport à l'intérieur, environ 10 fois plus haut.

Lorsqu'il n'y a pas de potentiel d'action en cours (c'est-à-dire que la cellule est «au repos»), le potentiel électrique des neurones est au le potentiel de la membrane au repos, qui est généralement mesurée à environ -70 mV. Cela signifie que le potentiel de l'intérieur de la cellule est inférieur de 70 mV à l'extérieur. Il convient de noter que cela fait référence à un équilibre état - les ions entrent et sortent de la cellule, mais d'une manière qui maintient le potentiel de la membrane au repos à une valeur assez constante.

Le potentiel de la membrane au repos peut être maintenu car la membrane cellulaire contient des protéines qui se forment canaux ioniques - des trous qui permettent aux ions de pénétrer dans et hors des cellules - et de sodium / potassium pompes qui peut pomper des ions dans et hors de la cellule.

Les canaux ioniques ne sont pas toujours ouverts; certains types de canaux ne s'ouvrent qu'en réponse à des conditions spécifiques. Ces canaux sont donc appelés canaux «fermés».

UNE canal de fuite s'ouvre et se ferme au hasard et aide à maintenir le potentiel de membrane au repos de la cellule. Les canaux de fuite de sodium permettent au Na⁺ de se déplacer lentement dans la cellule (car la concentration de Na⁺ est plus élevé à l'extérieur par rapport à l'intérieur), tandis que les canaux potassiques permettent K⁺ pour sortir de la cellule (car la concentration de K⁺ est plus élevé à l'intérieur par rapport à l'extérieur). Cependant, il y a beaucoup plus de canaux de fuite pour le potassium que pour le sodium, et le potassium sort donc de la cellule à un rythme beaucoup plus rapide que le sodium entrant dans la cellule. Ainsi, il y a une charge plus positive sur le à l'extérieur de la cellule, ce qui rend le potentiel de membrane au repos négatif.

Un sodium / potassium pompe maintient le potentiel de la membrane au repos en ramenant le sodium hors de la cellule ou le potassium dans la cellule. Cependant, cette pompe apporte deux K⁺ des ions pour trois Na⁺ ions retirés, maintenant le potentiel négatif.

Canaux ioniques voltage-dépendants sont importants pour les potentiels d'action. La plupart de ces canaux restent fermés lorsque la membrane cellulaire est proche de son potentiel de membrane au repos. Cependant, lorsque le potentiel de la cellule devient plus positif (moins négatif), ces canaux ioniques s'ouvrent.

Un potentiel d'action est un temporaire inversion du potentiel de membrane au repos, de négatif à positif. Le «pic» potentiel d'action est généralement divisé en plusieurs étapes:

1. En réponse à un signal (ou stimulus) comme un neurotransmetteur se liant à son récepteur ou en appuyant sur une touche avec votre doigt, du Na⁺ canaux ouverts, permettant à Na⁺ à s'écouler dans la cellule en raison du gradient de concentration. Le potentiel membranaire dépolarise, ou devient plus positif.
2. Une fois que le potentiel membranaire atteint un seuil - généralement autour de -55 mV - le potentiel d'action se poursuit. Si le potentiel n'est pas atteint, le potentiel d'action ne se produit pas et la cellule retrouvera son potentiel de membrane au repos. Cette exigence d'atteindre un seuil est la raison pour laquelle le potentiel d'action est appelé tout ou rien un événement.
3. Après avoir atteint la valeur seuil, le Na à voltage variable⁺ canaux ouverts, et Na⁺ les ions envahissent la cellule. Le potentiel de la membrane passe de négatif à positif car l'intérieur de la cellule est désormais plus positif par rapport à l'extérieur.
4. Lorsque le potentiel de membrane atteint +30 mV - le pic du potentiel d'action - voltage-dépendants potassium canaux ouverts, et K⁺ quitte la cellule en raison du gradient de concentration. Le potentiel membranaire repolarise, ou revient vers le potentiel négatif de membrane au repos.
5. Le neurone devient temporairement hyperpolarisé comme le K⁺ les ions font que le potentiel de la membrane devient un peu plus négatif que le potentiel de repos.
6. Le neurone entre dans un réfractairepériode, dans lequel la pompe à sodium / potassium ramène le neurone à son potentiel de membrane au repos.

Le potentiel d'action parcourt la longueur de l'axone vers les terminaux axonaux, qui transmettent les informations aux autres neurones. La vitesse de propagation dépend du diamètre de l'axone - où un diamètre plus large signifie une propagation plus rapide - et si une partie d'un axone est recouverte ou non de myéline, une matière grasse qui agit de manière similaire à la couverture d'un fil de câble: elle enveloppe l'axone et empêche le courant électrique de s'échapper, permettant au potentiel d'action de se produire plus rapidement.

• "12.4 Le potentiel d'action." Anatomie et physiologie, Pressbooks, opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/12-4-the-action-potential/.
• Charad, Ka Xiong. "Potentiels d'action." HyperPhysics, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/actpot.html.
• Egri, Csilla et Peter Ruben. «Potentiels d'action: génération et propagation». ELS, John Wiley & Sons, Inc., 16 avril 2012, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0000278.pub2.
• "Comment les neurones communiquent." Lumen - Biologie sans limites, Lumen Learning, courses.lumenlearning.com/boundless-biology/chapter/how-neurons-communicate/.