# Potentiel d'action et canaux voltage-dépendants Neurosciences cliniques · Bachelor 2 > Potentiel de repos, phases du potentiel d'action, canaux sodiques et potassiques, canalopathies. ## Introduction Le neurone au repos maintient une différence de potentiel d'environ moins soixante-dix millivolts entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane. Ce potentiel de repos résulte de la distribution inégale des ions, entretenue par la pompe sodium-potassium ATPase, et de la perméabilité sélective de la membrane, surtout au potassium via des canaux de fuite. L'équation de Nernst donne le potentiel d'équilibre de chaque ion, et l'équation de Goldman-Hodgkin-Katz le potentiel de membrane en tenant compte de plusieurs ions. Le potentiel d'action est une inversion brève et stéréotypée du potentiel de membrane, déclenchée lorsque la dépolarisation atteint le seuil. L'ouverture des canaux sodiques voltage-dépendants provoque la phase ascendante; leur inactivation et l'ouverture des canaux potassiques voltage-dépendants assurent la repolarisation, parfois suivie d'une hyperpolarisation. Il obéit à la loi du tout ou rien, et sa fréquence, non son amplitude, code l'intensité du stimulus. Dans l'axone myélinisé, le potentiel d'action est régénéré aux nœuds de Ranvier: c'est la conduction saltatoire, plus rapide et plus économe en énergie. Les altérations de ces mécanismes sont à l'origine de maladies, des neuropathies démyélinisantes aux canalopathies comme certaines épilepsies génétiques, paralysies périodiques et migraines hémiplégiques. De nombreux médicaments, anesthésiques locaux et antiépileptiques, agissent sur les canaux sodiques. ## Objectifs d'apprentissage - Expliquer l'origine du potentiel de repos et appliquer l'équation de Nernst qualitativement - Décrire les phases du potentiel d'action et le rôle des canaux sodiques et potassiques - Expliquer la période réfractaire et la conduction saltatoire - Relier une canalopathie ou une démyélinisation à son expression clinique ## Concepts clés - **Potentiel de repos** : Il est proche du potentiel d'équilibre du potassium parce que la membrane est principalement perméable au potassium au repos. La pompe sodium-potassium maintient les gradients à long terme en expulsant trois ions sodium pour deux ions potassium importés. - **Phases du potentiel d'action** : Une dépolarisation atteignant le seuil ouvre les canaux sodiques voltage-dépendants, d'où la phase ascendante. Ils s'inactivent rapidement tandis que les canaux potassiques s'ouvrent: c'est la repolarisation, suivie éventuellement d'une hyperpolarisation post-potentiel. - **Périodes réfractaires** : Pendant la période réfractaire absolue, les canaux sodiques inactivés empêchent tout nouveau potentiel d'action. La période réfractaire relative exige un stimulus plus fort. Elle limite la fréquence de décharge et impose la direction de propagation. - **Conduction saltatoire** : La gaine de myéline, formée par les oligodendrocytes dans le système nerveux central et les cellules de Schwann en périphérie, isole l'axone. Les canaux sodiques sont concentrés aux nœuds de Ranvier, où le potentiel d'action est régénéré. - **Canalopathies** : Des mutations de gènes de canaux ioniques causent des maladies héréditaires: certaines épilepsies, ataxies épisodiques, paralysies périodiques, migraine hémiplégique familiale. Les anticorps dirigés contre des canaux ou leurs partenaires causent des maladies auto-immunes, comme certaines encéphalites. ## Conclusion L'excitabilité neuronale repose sur des gradients ioniques entretenus et sur le comportement séquentiel de canaux voltage-dépendants. Cette physiologie explique la genèse, la forme et la propagation du potentiel d'action. Les applications cliniques sont nombreuses: interprétation des vitesses de conduction, compréhension des neuropathies et de la sclérose en plaques, et raisonnement sur les médicaments agissant sur les canaux sodiques ou potassiques. ## Cartes ### Quel ion détermine principalement le potentiel de repos du neurone ? Le potassium, car la membrane au repos y est la plus perméable via des canaux de fuite. ### Que décrit l'équation de Nernst ? Le potentiel d'équilibre d'un ion en fonction du rapport de ses concentrations de part et d'autre de la membrane. ### Quel est le rôle de la pompe sodium-potassium ATPase ? Maintenir les gradients ioniques en expulsant trois ions sodium pour importer deux ions potassium, au prix d'une molécule d'ATP. ### Qu'est-ce qui déclenche un potentiel d'action ? Une dépolarisation qui atteint le seuil et ouvre massivement les canaux sodiques voltage-dépendants. ### Que signifie la loi du tout ou rien ? Un potentiel d'action a toujours la même amplitude une fois le seuil franchi ; l'intensité du stimulus est codée par la fréquence de décharge. ### Pourquoi la phase de repolarisation se produit-elle ? Par l'inactivation des canaux sodiques et l'ouverture retardée des canaux potassiques voltage-dépendants. ### Que provoque la période réfractaire absolue ? L'impossibilité de déclencher un nouveau potentiel d'action, car les canaux sodiques sont inactivés, ce qui garantit la propagation unidirectionnelle. ### Où sont concentrés les canaux sodiques voltage-dépendants dans un axone myélinisé ? Aux nœuds de Ranvier. ### Quels facteurs augmentent la vitesse de conduction ? La myélinisation et un grand diamètre axonal. ### Quel est le mécanisme d'action de la tétrodotoxine ? Elle bloque les canaux sodiques voltage-dépendants et empêche la genèse du potentiel d'action. ### Comment agissent les anesthésiques locaux comme la lidocaïne ? En bloquant les canaux sodiques voltage-dépendants, ce qui interrompt la conduction nerveuse. ### Quelle anomalie de conduction survient dans la démyélinisation ? Un ralentissement ou un blocage de conduction, car le courant se dissipe le long de l'axone sans atteindre le nœud suivant. ### Citez une canalopathie neurologique héréditaire. La paralysie périodique hyperkaliémique, liée à une mutation d'un canal sodique musculaire, ou la migraine hémiplégique familiale. ## Glossaire - **Potentiel de repos** : Différence de potentiel transmembranaire stable d'un neurone non stimulé, d'environ moins soixante-dix millivolts. - **Seuil d'excitation** : Valeur de potentiel membranaire au-delà de laquelle l'ouverture des canaux sodiques devient régénérative et déclenche un potentiel d'action. - **Canal sodique voltage-dépendant** : Protéine transmembranaire dont l'ouverture dépend du potentiel de membrane et qui assure la phase ascendante du potentiel d'action. - **Période réfractaire** : Intervalle après un potentiel d'action durant lequel un nouveau potentiel est impossible ou nécessite un stimulus plus fort. - **Nœud de Ranvier** : Interruption de la gaine de myéline où les canaux sodiques sont concentrés et où le potentiel d'action est régénéré. - **Conduction saltatoire** : Mode de propagation rapide du potentiel d'action qui saute d'un nœud de Ranvier au suivant le long d'un axone myélinisé. - **Canalopathie** : Maladie liée à un dysfonctionnement génétique ou auto-immun d'un canal ionique. - **Hyperpolarisation post-potentiel** : Phase où le potentiel de membrane devient transitoirement plus négatif que le potentiel de repos, par la fermeture lente des canaux potassiques. https://ruvy.ch/decks/-P5CPoAsi4zrXMuZbTe3