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Le réflexe myotatique, partie 3

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Introduction :

Pour effectuer un mouvement, qu’il soit réflexe ou volontaire, des messages nerveux sont transmis de l’organe récepteur à l’organe effecteur grâce au système nerveux et en particulier grâce aux neurones. Nous verrons dans ce cours comment se propage le message nerveux et sous quelle forme.

Le neurone, une cellule polarisée

Les neurones sont des cellules nerveuses dont le rôle est d’acheminer et de traiter les informations de l’organisme. On dit que les neurones sont des cellules polarisées et excitables.

Un neurone est constitué d’une membrane qui joue le rôle d’une barrière étanche entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. La membrane d’un neurone présente un état électrique, on dit qu’elle est polarisée.

Lorsqu’un neurone est au repos, c’est-à-dire lorsqu’il n’y a pas de stimulation extérieure, la membrane du neurone possède une polarité naturelle.

  • Il y a une différence de potentiel entre le milieu intérieur du neurone, le cytoplasme, et le milieu extérieur.

Schéma d’un neurone au repos Schéma d’un neurone au repos

L’intérieur du neurone est électriquement négatif par rapport à l’extérieur. On peut comparer le neurone a une sorte de pile dont la borne ++ est à l’extérieur de la cellule et la borne - dans le cytoplasme.

Cette différence de potentiel entre les 2 milieux est appelée potentiel de repos. Il est stable dans le temps, et il est de l’ordre de -70 mV pour un neurone.

Le neurone, une cellule excitable

Voyons maintenant ce qu’il se passe quand il y a un stimulus.

Le neurone est une cellule nerveuse excitable, c’est-à-dire qu’à partir d’un stimulus, il donne naissance à des messages nerveux sous forme de signal électrique.

Schéma d’une neurone stimulé Schéma d’un neurone stimulé

Suite à un stimulus, les neurones captent l’information par les dendrites. Celles-ci vont acheminer l’information au niveau du corps cellulaire du neurone où l’information va être traitée. Elle sera ensuite conduite le long de son axone sous forme de signal électrique jusqu’au neurone voisin.

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Exemple

Prenons l’exemple du test rotulien :

Schéma du test rotulien Schéma du test rotulien

Si on stimule le muscle en donnant un coup de marteau sur le tendon, les fibres musculaires du muscle et donc les fibres modifiées du fuseau neuromusculaire associé vont s’étirer.

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À retenir

Les dendrites enroulées autour des fibres modifiées vont capter l’information, on dit que les neurones sensitifs sont excités. C’est-à-dire que sous l’effet du stimulus, le neurone va produire un message nerveux sous la forme de courant électrique.

Le signal électrique va produire une modification de la valeur du potentiel de repos. Cette modification s’appelle le potentiel d’action. Ce potentiel d’action correspond à une inversion momentanée de la polarité sur une petite portion de la membrane. Le cytoplasme devient alors positif par rapport au milieu extérieur de la cellule. La membrane revient ensuite à son potentiel initial.

Ce signal de potentiel d’action comporte plusieurs phases que nous allons observer sur ce schéma :

Phases du signal de potentiel d’action Phases du signal de potentiel d’action

  • La courbe violette montre la première modification de la polarité de la membrane qui dure environ 11 ms. Le potentiel de la membrane passe alors de 70-70 mV à 3030 mV. L’intérieur de la membrane devient plus positif que l’extérieur, c’est la phase de dépolarisation. La variation de potentiel a une amplitude de 100100 mV.
  • Une fois atteint les 3030 mv, il y a inversion du potentiel de la membrane.
  • Suite à cette inversion, la courbe rose montre une phase de repolarisation. La différence de potentiel va diminuer jusqu’à la valeur du potentiel de repos de 70-70 mV.
  • La différence de potentiel va continuer à diminuer, c’est la phase d’hyperpolarisation, pour ensuite venir se restabiliser à sa valeur initiale, le potentiel de repos.
  • Le potentiel d’action présente donc une amplitude de 100100 mV et a une durée de 33 ms.
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À retenir

Le potentiel d’action va se propager le long du neurone, de manière constante, il va donc conserver son amplitude et sa durée.
Cette propagation est un train de potentiels d’action. Cette propagation est unidirectionnelle le long de l’axone et ne peut se faire que du corps cellulaire vers les terminaisons synaptiques du neurone.

Pour qu’il y ait création d’un potentiel d’action, il faut que l’intensité du stimulus dépasse un certain seuil. Autrement dit si la stimulation est trop faible, aucun potentiel d’action ne se déclenchera.

De la même manière pour des intensités différentes qui dépassent le seuil, l’amplitude des potentiels d’action respectifs seront identiques ; ils auront tous une amplitude constante de 100100 mV.

C’est la loi du tout ou rien : si le seuil n’est pas atteint il n’y a pas de potentiel d’action (rien), si le seuil est dépassé l’amplitude du potentiel d’action est maximale, 100100 mV (tout).

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Exemple

Prenons l’exemple du test rotulien :

Seuil de potentiel d Seuil de potentiel d'action

Dans le premier essai, l’intensité du coup de marteau apporté au tendon est relativement faible. Le seuil n’est pas atteint donc il n’y a pas création de potentiel d’action. Il n’y a donc pas contraction du muscle et la jambe ne se soulève pas.

Dans le deuxième test, l’intensité du coup de marteau a été augmentée. Le seuil est dépassé, un potentiel d’action se créé ce qui déclenche la contraction du muscle et l’extension de la jambe.

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À retenir

L’intensité de la stimulation n’influe donc pas sur l’amplitude du potentiel d’action. Un message nerveux est en fait codé en fréquence de potentiels d’action. C’est-à-dire que plus l’intensité du stimulus est forte, plus la fréquence des potentiels d’action est grande.

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Exemple

Reprenons l’exemple du test rotulien :

Fréquence des potentiels d’actions Fréquence des potentiels d’actions

On peut observer sur ce schéma que plus l’intensité du coup de marteau sur le tendon est forte, plus la réponse en fréquence de potentiels d’action est grande, donc plus la contraction du muscle et donc l’extension de la jambe sera forte.

  • La fréquence des potentiels d’action reflète donc l’intensité du stimulus.

Conclusion :

Les neurones sont naturellement polarisés, ils ont un potentiel de repos. Lors d’un stimulus d’intensité suffisante, les messages nerveux vont être transportés au sein des neurones sous forme de signal électrique. Cette intensité va engendrer une inversion de polarité appelée potentiel d’action. Quelle que soit l’intensité, le potentiel gardera une amplitude constante au cours du temps. Il faut savoir que la fréquence des potentiels d’action est proportionnelle à l’intensité du stimulus.

Les messages nerveux au sein des neurones sont donc codés électriquement en fréquences de potentiels d’action.