TP Physiologie animal

TP DE PHYSIOLOGIE CELLULAIRE

Simulation du potentiel d’action cellulaire

1. Expériences de courant imposé (current clamp)

1. Effets de courant hyperpolarisants- Propriétés électriques passives

Tableau 1

ΔEm = Post potentiel négatif – potentiel de repos

Question :

• Les variations de potentiel observé se nomme la dépolarisation de la membrane, car les valeurs obtenues sont moins négatives que le potentiel de repos (-65mV).
• [pic 1]

[pic 2]

Schéma du circuit électrique équivalent à la membrane plasmique

[pic 3]

• Nous observons une relation de proportionnalité entre ΔEm et l’intensité Istim car on observe un modèle linéaire passant par 0 si prolongé.

1. Effets de courants dépolarisants – Réponses régénératives

1. On utilise l’équation de Nernst pour calculer les potentiels d’équilibre de K+ et Na+ en prenant comme référentiel le milieu extracellulaire à 20°C.

[pic 4]

[pic 5]

Question :

• On observe que pour une intensité de stimulation inférieur à 4µA le potentiel de membrane est similaire au potentiel de repos (faible dépolarisation).
• On observe que pour une intensité de stimulation supérieur ou égale à 4µA le potentiel de membrane est semblable à un potentiel d’action.
• Les variations de potentiel membranaire avec stimulation supérieur ou égale à 4µA s’explique par l’ouverture des canaux sodique voltage-dépendant au pique du potentiel d’action (pique de la courbe de conductance voltage-dépendante de Na+) qui permettent la dépolarisation de la cellule. L’hyperpolarisation qui suit le pique du potentiel d’action est liée à l’ouverture retardé des canaux potassique voltage-dépendant (pique de la courbe de conductance voltage-dépendante de K+) et de l’inactivation, c’est-à-dire la fermeture spontanée des canaux sodique voltage-dépendant (chute de la courbe de conductance voltage-dépendante de Na+).
• La faible dépolarisation observée au niveau du potentiel membranaire lors d’une stimulation inférieure à 4µA est liée à l’ouverture continue des canaux de fuite sodique et potassique.

1. Effets de modifications des concentrations sodiques externe et interne sur le potentiel d’action

On utilise l’équation de Nernst pour calculer les potentiels d’équilibre Na+ en prenant comme référentiel le milieu extracellulaire à 20°C.

Tableau 2

Question :

• La valeur du potentiel tend systématiquement vers la valeur du potentiel d’équilibre de Na+ car au moment de la pointe du potentiel d’action le nombre de canaux sodique ouvert est supérieur au nombre de canaux potassique ouvert donc GNa > GK, ce qui explique pourquoi Em proche de ENa. Cependant les canaux de fuite potassique restent tous le temps ouvert ce qui empêche Em d’être égale à ENa.
• [Na]o et [Na]i vont influencez le potentiel d’action, en effet les valeurs de [Na]o et [Na]i vont permettre une perméabilité dans le sens contraire du gradient électrochimique. Selon leur quantité, cette perméabilité sera plus ou moins importante faisant fluctuer le nombre d’ions et ainsi la valeur du potentiel d’action.

1. Expériences de potentiel imposé (voltage clamp)

2-1 Courant transmembranaire total

Question :

• Tout d’abord on observe une forte baisse du courant membranaire (courant négatif I<0), puis une remonté une remonté de celui-ci jusqu’à un plateau stable (courant positif I>0).
• Le TEA est une substance bloquant les canaux voltage-dépendant potassique.
• Le courant observé en présence de TEA correspond à l’activité des canaux voltage-dépendant sodique.
• Le tracé observé ne présence qu’une baisse de courant importante, on observe une courant négatif.
• Le TTX est une substance bloquant les canaux voltage-dépendant sodique.
• Le courant observé en présence de TTX correspond à l’activité des canaux voltage-dépendant potassique.
• Le tracé présente une augmentation du courant membranaire, le courant est positif.
• Le tracé de la manipulation 1 correspondait donc aux activités des canaux voltage-dépendant sodique (courant négatif) et potassique (courant positif).

2-2 Courant sodique

Tableau 3

Question :

• Lorsqu’on dépolarise de plus en plus la cellule INa se rapproche de 0.
• GNa : correspond à la conductance sodique et Em-ENa au gradient électrochimique.
• GNa augmente puis redescend à 0 et Em-ENa augmente pour devenir de plus en plus positif.
• On constate que INa atteint les 0 lorsque la dépolarisation de la cellule atteint ENa. On peut en déduire que lorsque Em = ENa, Ina n’évolue plus car les transferts d’ions ne se font plus.

b)        influence de [Na]o et [Na]i sur le courant sodium

Tableau 4

Question :

•  La conductance sodique GNa n’évolue pas car il n’y a pas de modification au niveau de la dépolarisation cellulaire. Ainsi, les ions traversent toujours autant la membrane.
•  Une entrée d’ions Na+ qui tend à dépolariser la cellule, c’est-à-dire à déplacer Em vers ENa, et sachant que INa dépend directement de ENa nous pouvons alors voir la corrélation entre les valeurs de [Na]o et [Na]i. Cependant les valeurs n’étant pas assez importante, les variations de INa n’influent pas sur la dépolarisation cellulaire.

2-3 Courant potassique

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