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1 / 28 Un neurone de bout en bout Les signaux entrent par les dendrites à gauche et sortent aux terminaisons à droite. L’axone est raccourci et bien trop épais. Le graphique trace le potentiel du cône axonique. La barre ouvre sept autres scènes.
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01 Un neurone de bout en bout Les signaux entrent par les dendrites à gauche et sortent aux terminaisons à droite. L’axone est raccourci et bien trop épais. Le graphique trace le potentiel du cône axonique. La barre ouvre sept autres scènes.
02 Au repos, l’intérieur est à −70 mV Stimulus à zéro : courbe plate à −70 mV. Le potassium fuit par les canaux ouverts et laisse l’intérieur négatif. La pompe sodium-potassium maintient la répartition des deux ions.
03 Une faible entrée disparaît Stimulus à +10 mV. Chaque impulsion parcourt les dendrites, porte le cône à −60 mV puis décroît. Elle n’atteint pas −55 mV ; l’axone reste sombre.
04 Au-delà de −55 mV, l’axone décharge À +20 mV, l’entrée dépasse le seuil. Les canaux sodium du cône s’ouvrent, Na⁺ entre et le potentiel monte à +30 mV. De 15 à 30 sur Stimulus, la décharge commence plus tôt sans grandir.
05 Sodium entrant, puis potassium sortant Nœud vu à travers la gaine. Les canaux sodium orange laissent d’abord entrer Na⁺ jaune. Les canaux potassium bleu-vert font ensuite sortir K⁺ violet ; le potentiel passe sous le repos.
06 Sauter entre les interruptions Avec myéline, seuls les nœuds de Ranvier régénèrent la décharge et s’allument à tour de rôle. Diamètre de l’axone change la vitesse : une fibre myélinisée de 10 µm conduit vers 57 m/s.
07 Le même axone sans myéline Sans gaine, chaque portion doit décharger successivement : une onde continue et lente. À 10 µm, environ 3 m/s, soit 18 fois moins vite. L’écart à l’écran est réduit pour limiter l’attente.
08 Franchir la synapse À la terminaison, le calcium vert entre, deux vésicules arrimées fusionnent et le transmetteur rose traverse. Les récepteurs liés brillent et font entrer les ions dans le neurone suivant. En réalité, environ 1 ms.
09 Une membrane à potentiel imposé Gros plan d’un canal sodium, d’un canal potassium et de la pompe. La commande maintient −65 mV, passe à −10 mV pendant 12 ms, puis revient. Le graphique trace les courants nécessaires, comme chez Hodgkin et Huxley.
10 Le sodium se ferme seul À +20 mV, le canal sodium s’ouvre en une fraction de milliseconde, puis la boule rouge interne bouche le pore. Le courant cesse malgré la tension maintenue. Le potassium circule jusqu’à la fin de l’échelon.
11 La pompe échange trois contre deux Au repos, rien ne passe par les canaux voltage-dépendants. La pompe continue : trois Na⁺ dehors, deux K⁺ dedans par ATP. Elle est dessinée bien plus lente qu’en réalité.
12 Une course sur un mètre Deux axones de 10 µm, avec et sans myéline, partent ensemble. Le signal myélinisé saute de nœud en nœud et parcourt le mètre en 17,5 ms. Le second prend 316 ms, 18 fois plus.
13 Un axone nu épais comme celui du calmar Diamètre de l’axone nu vaut 476 µm, comme dans l’expérience de Hodgkin et Huxley. Il atteint environ 22 m/s en étant 50 fois plus large que la fibre myélinisée voisine.
14 Myéline lésée Le bouton enlève la gaine au milieu de la fibre. Ici, le signal y ralentit comme sur un axone nu ; dans un vrai nerf, il peut s’arrêter. C’est le principe de maladies démyélinisantes comme la sclérose en plaques.
15 Le glutamate ouvre des canaux À cette synapse, la plupart des récepteurs sont des canaux. Ils brillent quand le transmetteur est lié ; la cellule suivante reçoit un potentiel excitateur rapide de quelques millisecondes.
16 La dopamine agit plus lentement Elle se lie seulement à des récepteurs activant les protéines G internes. La réponse, petite, commence plus tard et dure davantage. Elle modifie la réaction aux autres entrées.
17 Nettoyer la fente Un transporteur ramène la sérotonine à la terminaison. Sans Recapture, elle persiste et prolonge la réponse. Certains médicaments agissent ici ; c’est un principe, pas un conseil.
18 Le réflexe rotulien Percuter sous la rotule active un fuseau de la cuisse. Le signal va à la moelle, franchit une synapse vers un motoneurone et revient. Pour 175 cm, le modèle donne 20 ms ; mesures : 17 à 21 ms.
19 Le réflexe achilléen prend plus de temps Le réglage « Cheville » de Zone percutée envoie le signal depuis le mollet, presque deux fois plus loin. À même taille, le modèle donne 33,5 ms. Faites varier Taille : les personnes plus grandes ont des réflexes plus lents.
20 Quatre entrées ensemble Quatre synapses excitatrices apportent chacune 4 mV : ensemble, 16 mV au-dessus du repos suffisent pour le seuil à la zone gâchette. C’est la sommation spatiale.
21 Les espacer dans le temps Les quatre entrées arrivent maintenant à 4 ms d’intervalle. Chacune décroît avant la suivante ; le pic reste sous −55 mV. Il en faut plus ou plus rapprochées : sommation temporelle.
22 Une synapse inhibitrice peut arrêter Cinq entrées déclencheraient, mais une synapse sur le corps retire simultanément 8 mV. La zone gâchette reste silencieuse. Eccles enregistra ces potentiels inhibiteurs dans les motoneurones spinaux.
23 Les formes des neurones La galerie montre huit types dessinés à même taille. Une cellule de Purkinje déploie un éventail traversé par environ 175 000 fibres parallèles. Type de neurone parcourt la rangée.
24 L’axone de Hodgkin et Huxley Un axone géant de calmar baigne dans l’eau de mer avec un fil d’argent à l’intérieur. Le graphique montre le potentiel calculé avec les équations de 1952 à 6,3 °C, température de mesure des constantes cinétiques.
25 Trouver le seuil Courant d’impulsion : 7 µA/cm² pour 1 ms, juste au-dessus de 6,9 µA/cm². Un peu moins, le potentiel retombe ; davantage, la décharge commence plus tôt et atteint environ +41 mV, sans grandir ensuite.
26 Deux impulsions rapprochées La seconde suit de 9 ms la première. À 20 µA/cm², simple bosse : canaux sodium encore inactivés, potassium encore ouverts. Plus de courant ou d’intervalle permet une seconde décharge.
27 Courant continu, train de décharges Avec Courant continu, les décharges se répètent. Plus de courant accélère : environ 69 Hz à 10 µA/cm² et 87 Hz à 20 µA/cm². L’intensité devient fréquence.
28 Tétrodotoxine À 100 %, TTX bloque tous les canaux sodium. L’impulsion soulève encore le potentiel, mais rien ne régénère et l’onde disparaît. Ainsi agit le poison du poisson-globe : principe seulement, pas un conseil.
Dendrites Branches recevant les signaux d’autres neurones. Chaque entrée modifie légèrement le potentiel membranaire, puis cette variation se propage vers le corps cellulaire. Les perles jaunes sont les entrées. Corps cellulaire Contient le noyau et l’essentiel de la machinerie cellulaire. Sa couleur suit le potentiel : bleu au repos, ambre lors de la dépolarisation. Cône axonique Cône d’où part l’axone, suivi du segment initial. Ses nombreux canaux sodium font atteindre ici −55 mV en premier et démarrent le potentiel d’action. Axone Câble emportant le potentiel d’action loin du corps. Sa couleur indique le potentiel le long de la fibre. Dessin raccourci : les vrais axones vont d’une fraction de millimètre à environ un mètre. Gaine de myéline Couches de membrane gliale autour de l’axone : cellules de Schwann dans les nerfs, oligodendrocytes dans le cerveau et la moelle. L’isolation mène le courant à la prochaine interruption plutôt que de le laisser fuir. Nœuds de Ranvier Interruptions d’environ 1 µm entre les gaines. Le potentiel d’action s’y régénère seulement ; il semble donc sauter de nœud en nœud. Canaux sodium Orange. Canaux voltage-dépendants ouverts au seuil ; ils font entrer Na⁺ puis se ferment seuls en une fraction de milliseconde. Canaux potassium Bleu-vert. Ils s’ouvrent après les canaux sodium et font sortir K⁺, ramenant le potentiel vers le bas, brièvement sous −70 mV. Terminaisons axonales L’axone finit en petits boutons. À l’arrivée du potentiel d’action, du calcium entre et le bouton libère un transmetteur vers la cellule suivante. Vésicules synaptiques Petites bulles remplies de transmetteur, les points roses. Certaines attendent arrimées à la membrane ; le calcium les fait fusionner et vider leur contenu dans la fente. Récepteurs Protéines du neurone suivant ouvertes par la liaison du transmetteur. Elles brillent durant la liaison et laissent entrer des ions positifs, rapprochant cette cellule de son seuil. Bicouche lipidique Deux feuillets de molécules grasses, têtes dehors, queues dedans. Les ions ne traversent pas seuls le cœur huileux ; ils ont besoin de canaux. Canal Na⁺ (quatre domaines) Une protéine pliée en quatre domaines semblables autour d’un pore. Les capteurs jaunes montent lorsque l’intérieur devient moins négatif : la porte m de Hodgkin et Huxley. Porte d’inactivation Une boucle interne bouche le pore environ une milliseconde après l’ouverture et le maintient fermé. C’est la porte h, qui empêche le retour de la décharge. Canal K⁺ Quatre sous-unités séparées autour d’un pore. Leurs capteurs sont plus lents : le potassium sort après l’entrée du sodium. C’est la porte n. Pompe Na⁺/K⁺ Consomme un ATP par cycle pour sortir trois Na⁺ et entrer deux K⁺. Dessinée bien plus lente qu’une vraie pompe. Fibre myélinisée Environ 5,7 m/s par micromètre de diamètre. Seuls les nœuds déchargent, donc la lueur saute. Axone nu La vitesse croît avec la racine carrée du diamètre : 1 m/s à 1 µm, environ 21 m/s à la taille du calmar. Myéline lésée Zone sans gaine, comme dans une maladie démyélinisante (principe). Ici, elle conduit comme un axone nu. Zone active Membrane présynaptique où s’arriment les vésicules. Le calcium entrant par les canaux y provoque leur fusion. Récepteurs ionotropes Récepteurs qui sont eux-mêmes des canaux. Ils s’ouvrent dans la milliseconde suivant la liaison du transmetteur. Récepteurs métabotropes Récepteurs à sept hélices activant une protéine G, la boule pâle. Plus lents, durables et capables de modifier la chimie cellulaire. Transporteurs Protéines ramenant le transmetteur dans la terminaison ou les cellules gliales, ce qui termine le signal. Astrocyte Cellule gliale aux fins prolongements entourant les synapses et captant le glutamate. Fuseau neuromusculaire Capteur d’étirement du muscle. La percussion d’un tendon l’étire brièvement et déclenche sa décharge. Fibre sensitive Ia Grosse fibre myélinisée du fuseau, entrant dans la moelle par la racine dorsale. Ganglion spinal Contient les corps des neurones sensitifs, sur le côté du trajet. Motoneurone Reçoit directement la fibre sensitive par une seule synapse et renvoie son axone au même muscle. Interneurone inhibiteur Courte cellule empêchant le muscle opposé de se contracter pendant le réflexe. Quadriceps Muscle de la cuisse qui étend le genou. Le mollet joue ce rôle pour le réflexe achilléen. Moelle épinière Substance grise en papillon, blanche autour. Cornes dorsales en haut, ventrales en bas. Synapses excitatrices Chacune ajoute un petit potentiel positif qui décroît en allant vers le corps cellulaire. Synapse inhibitrice Sur le corps près de la zone gâchette, où elle annule le plus d’entrées. Zone gâchette Segment initial de l’axone. Décharge si la somme des potentiels atteint le seuil. Axone géant du calmar Fibre unique d’environ 0,5 mm issue du manteau de Loligo. Sa couleur montre le potentiel calculé le long de l’axone. Fil axial Fil d’argent dans l’axone. Toute la longueur se comporte comme une seule portion de membrane : le contrôle spatial utilisé en 1952. Électrodes de stimulation Délivrent les impulsions de courant réglées par les curseurs. Cellule pyramidale Cortex. Corps triangulaire, longue dendrite apicale à touffe, dendrites basales autour de la base, axone vers le bas. Cellule de Purkinje Cervelet. Éventail de dendrites dans un seul plan, traversé de fibres parallèles. Inhibitrice. Motoneurone Moelle. Grand corps, longues dendrites, axone myélinisé vers un muscle. Cellule bipolaire rétinienne Rétine. Un prolongement vers les photorécepteurs, un autre vers les cellules ganglionnaires. Cellule granulaire du cervelet Cervelet. Minuscule cellule à quatre courtes griffes ; son axone monte puis se divise en fibres parallèles. Neurone sensitif (DRG) Ganglion spinal. Une tige issue du corps se divise en une branche vers la peau et une vers la moelle. Cellule chandelier Cortex. Inhibitrice, avec des rangées de boutons sur les segments initiaux des axones pyramidaux. Neurone épineux moyen Striatum. Arbre dendritique arrondi, couvert d’épines. Inhibiteur, reçoit de la dopamine.
