Les exercices qui suivent correspondent au deuxième TD d' illustration du cours consacré à l'électrophysiologie de la membrane plasmique de l'UE de physiologie animale. Pour chaque exercice, les corrigés seront donnés.
Pour obtenir le document correspondant à ce TD au format PDF (compressé), cliquez ici : TD 2 format PDF

• Exercice 1 : composantes du potentiel d’action
• Exercice 2 : conduction électrotonique
• Exercice 3 : vitesse de conduction de l’influx nerveux
• Exercice 4 : conduction saltatoire de l’influx nerveux
• Exercice 5 : potentiel de plaque

a) À quel moment le potentiel de membrane est-il le plus proche du potentiel d’équilibre de l’ion K⁺ ?

b) Quel est le phénomène responsable du changement de la situation 1 à la situation 3 ?

c) Quel est le phénomène responsable du changement de la situation 3 à la situation 4 ?

d) Le TEA est un bloqueur des canaux K⁺ . Quel sera son effet sur le potentiel de membrane ?

e) À quoi correspondent les valeurs de potentiel a,b & c ?

a) Qu’appelle-t-on la conduction électrotonique d’un potentiel membranaire ?

b) En absence de potentiel d’action, comment se propage une dépolarisation à partir de son point d’initiation ?

La valeur du potentiel membranaire V_x à une distance x du point initial de dépolarisation est donnée par la formule :

V_o étant le potentiel initial, et l la constante de longueur (ou de distance).

On étudie une cellule dont le potentiel de repos est de –70 mV. On dépolarise un point de la membrane à +50 mV. Sachant que pour ce type cellulaire l = 1,5 mm, calculer jusqu’à quelle distance du point initial la dépolarisation reste supérieure à – 50 mV.
 

relation entre diamètre et vitesse de conduction
 

classe de fibre	diamètre (µm)	vitesse (m/sec)	vitesse/diamètre
axones (type 1)	20	120	6,0
	12	70	5,8
	5	30	6,0
axones (type 2 )	1,5	2	1,3
	1,0	1,3	1,3
muscle squelettique	50	6	0,12
muscle cardiaque	15	0,5	0,03
muscle lisse	5	0,05	0,01

a) Calculer le rapport de la vitesse de conduction sur le diamètre, pour chaque fibre. Comment varie la vitesse de conduction en fonction du diamètre ?

b) Pourquoi la vitesse de conduction dépend-t-elle du diamètre de la fibre ?

c) Comparer les résultats obtenus pour les axones de type 1 avec ceux obtenus pour les axones de type 2. Comment peut-on expliquer les résultats observés ?

d) L’axone géant de calmar a un diamètre de 500 µm, et une vitesse de conduction de 50 m/sec. Si l’on suppose que la vitesse de conduction est directement proportionnelle au diamètre, quelle serait la vitesse de conduction d’une fibre nerveuse de 10 µm de diamètre ? Quel temps serait nécessaire pour la transmission par une telle fibre chez l’homme d’une commande motrice jusqu’au pied ?
 

a) Décrire ce qu’est une fibre nerveuse myélinisée. Qu’est-ce qu’un nœud de Ranvier ? Quel est le rôle de la gaine de myéline ?

b) Lors de la transmission de l’influx nerveux, de quelle manière s’effectue la conduction dans la région internodale ? Que se passe-t-il au niveau du nœud de Ranvier ? Que se passerait-il en absence de nœuds de Ranvier ?

c) Pourquoi la transmission de l’influx nerveux est-il plus rapide dans une fibre myélinisée que dans une fibre amyélinisée ?

d) On considère une fibre nerveuse myélinisée dont le potentiel de repos est de –70 mV, le seuil d’excitation de –50 mV, et la constante l de 1,5 mm. La distance entre deux nœuds de Ranvier est de 2 mm. Le potentiel de pointe dans cette fibre atteint +50 mV. Calculer la distance maximale entre deux nœuds de Ranvier pour que l’influx nerveux puisse se propager le long de cette fibre.

e) Des neuropathies malheureusement fréquentes se traduisent par une démyélinisation des fibres normalement myélinisées. On suppose que la fibre nerveuse étudiée est démyélinisée à tel point que la résistance membranaire R_m est divisée par 4. Quelles en seront les conséquences sur la transmission de l’influx nerveux ?

Les concentrations ioniques intracellulaire et extracellulaire d’un muscle sont les suivantes :
 

	Na+	K+
extracellulaire	145	4,5
intracellulaire	15	150
Eeq (mV)	+60	-94
conductance relative	0,1	0,9

a) Calculer le potentiel de repos au niveau de la plaque motrice (on en tient pas compte des autres ions)

b) L’activation des récepteurs nicotiniques par l’ACh libérée lors de la stimulation nerveuse entraîne une modification des conductances relatives. Les conductances relatives du Na+ et du K⁺ deviennent égales et une dépolarisation appelée potentiel de plaque (end-plate potential ou EPP) apparaît.

Pourquoi observe-t-on une dépolarisation induite par l’ouverture des canaux nicotoniques ? Calculez la valeur du potentiel de plaque dans l’exemple ci-dessus. Quelle est la conséquence de l’apparition de ce potentiel de plaque ?