Cours 1 : Propriétés membranaires passives et transporteurs ioniques

Question 1

À quel type de molécule la bicouche lipidique est-elle sélectivement perméable?

Answer 1

Les gas et petite molécules hydrophobes et non chargées

Question 2

Qu’est-ce qu’un potentiel de membrane et comment est-il généré?

Answer 2

Le potentiel de membrane est la différence entre le milieu intracellulaire et extracellulaire.

Il est permis grâce à

• des canaux passifs (principalement K+)
• molécules chargées non-diffusibles (généralement des protéines intracellulaires)
• des mécanismes de maintien de l’équilibre ionique

Question 3

Si la membrane est imperméable aux ions, pourquoi faut-il quand même maintenir l’équilibre ionique?

Answer 3

Il y a toujours des canaux passifs qui sont ouverts, on a donc une fuite des ions vers l’extérieur.
Si cela n’est pas contrebalancé, il y aurait à terme une abolition du gradient électrochimique et il serait impossible de faire des PA ou autre.

Le maintien de l’équilibre ionique est fait par des pompes, transporteurs et co-transporteurs. Notamment la pompe NaK-ATPase

Question 4

Vrai ou Faux :

Le ratio extra/intracellulaire des ions est différents selon les espèces

Answer 4

Faux
C’est la balance ionique qui est différente. Le ratio reste identique.
Par exemple le Calamar qui a beaucoup plus de Na+ que d’autres espèces afin de compenser avec son environnement très salé.

Question 5

Que signifie équilibre électrochimique?

Answer 5

L’équilibre électrochimique d’un ion est atteint lorsqu’il y a autant d’ions qui rentrent que d’ions qui sortent.
Cela signifie que le flux net de cet ion est nul.

Question 6

Que se passe-t-il si on change la perméabilité membranaire pour un certain ion?

Answer 6

Le potentiel de membrane va changer.
Ex: si on augmente la perméabilité membranaire au Na+ il va y avoir une dépolarisation.
Au contraire si on augmente la perméabilité au K+ il y aura une hyperpolarisation de la membrane

Question 7

À quoi correspond la perméabilité de la membrane pour un ion?
Par quoi peut-on représenter la conductance?

Answer 7

À sa conductance notée g.
Par une résistance.
D’ailleurs g = 1/R

Question 8

Quelle est la particularité du canal Ih?

Answer 8

Il est activé par hyperpolarisation de la cellule.

Il permet de générer une activité rythmique (similaire aux pacemakers du myocarde)

Question 9

Qu’est-ce que le courant électrique? en quoi est-il mesuré?

Answer 9

courant électrique I = déplacement de charges mesuré en microAmpères

Question 10

Par quoi est défini le potentiel électrique?

Answer 10

Potentiel électrique V = séparation de charges opposés. Mesuré en millivolts

V = R.I
Avec R = Résistance
et I = courant électrique

Question 11

Que fait le gradient électrochimique?

Par quoi peut-on le représenter?

Answer 11

Il pousse les ions à se déplacer.

Dans un circuit équivalent il est représenté par une source de courant et est noté E

Question 12

Vrai ou faux :

Lorsque la membrane est à son potentiel de repos (-60mV) on a un courant sortant de Cl-

Answer 12

Faux car -60mV est la valeur du potentiel d’équilibre du Chlore.
Le flux net est donc nul pour ce potentiel de membrane

Question 13

À quoi peut-on comparer une membrane plasmique de neurone dans un circuit électrique équivalent?

Answer 13

À un capaciteur/condensateur.

C’est une couche de milieu non conducteur et une accumulation de charges opposées de part et d’autre

Question 14

Que symboliserait un générateur/transformateur dans un circuit électrique équivalent à un neurone?

Answer 14

à une Pompe NaK-ATPase par exemple.

Question 15

Quel est le rôle de la NaK-ATPase?

Answer 15

Elle permet de maintenir le gradient de concentration qui est perdu par les courants de fuite

Question 16

Quel est le symbole de la constante d’espace?

Answer 16

Lambda (λ)

Question 17

Expliquez comment est définie la constante d’espace?

Answer 17

+ on s’éloigne de l’endroit où la membrane axonale est dépolarisée et plus l’amplitude des réponses passives est faible.

λ = Rm/Ra
Avec Rm = Résistance membranaire
Ra = Résistance axoplasmique

Question 18

Concrètement que signifie la constante d’espace?

Answer 18

Distance à laquelle les 2/3 du courant à fuit à travers la membrane

Question 19

Vrai ou faux :

Plus un axone est grand et plus sa résistance axonale est grande

Answer 19

Faux,

Plus le diamètre est grand et plus la résistance axonale est faible (résistance au mouvement du courant)

Question 20

En quoi la myélinisation des axones modifie la constante de temps?

Answer 20

La conduction devient saltatoire, il n’y a donc pas de perte de courant via les canaux des sections myélinisées.

De plus cela augmente la vitesse de conduction

Question 21

Que représente la constante de temps?

Answer 21

Le temps nécessaire pour que le potentiel de membrane atteigne 2/3 de son potentiel maximal

Question 22

Quelle est la formule permettant de déterminer la constante de temps ?

Answer 22

τ = Rm.Cm
Avec
Rm = Résistance membranaire
Cm = Capacitance membranaire

Question 23

Qu’est-ce qui détermine la capacitance membranaire?

Answer 23

Sa surface.
En effet plus un neurone est gros et plus la surface de membrane sera importante et pourra ainsi stocker plus d’énergie de part et d’autre.

Question 24

Quelle est la différence entre le transport actif primaire et secondaire?

Answer 24

Le transport actif primaire utilise l’énergie de l’ATP pour déplacer des ions contre le sens de leur gradient (ex pompe ATPase)

Le transport actif secondaire utilise l’énergie fournie par le gradient de concentration d’un ion pour en déplacer un autre. (ex échangeurs ou co-transporteurs)

Question 25

Qu’est-ce que l’ouabaïne et comment fonctionne-t-elle?

Answer 25

C’est un poison retrouvé dans une plante.
Cette drogue bloque la NaK-ATPase et donc bloque l’hyperpolarisation consécutive à un PA.
De fait la membrane devient + dépolarisée.
La fréquence des PA diminue (initiation plus difficile du PA) et diminue en amplitude jusqu’à être aboli.

Question 26

Pourquoi est-il important de bien réguler la concentration intracellulaire de Calcium?

Answer 26

Si la concentration est trop élevée cela peut entraîner des cascades de mort cellulaire. (excitotoxicité?)

Question 27

Quel est le rôle de la Calcium-Binding Protein?

Answer 27

Elle sert de tampon de régulation de la concentration du Calcium en se liant au Ca2+ intracellulaire libre

Question 28

Donnez deux exemples de transporteurs du Calcium

Answer 28

• NCX –> échangeur Sodium Calcium

- NCKX –> Échangeur Sodium Calcium Potassium

Question 29

Pourquoi dit-on que l’échangeur NCX a une activité électrogénique?

Answer 29

Parce qu’il échange 3Na+ pour 1Ca2+
De fait cela va engendrer un changement de potentiel de membrane (selon le sens dans lequel l’échangeur fonctionne, il peut transporter du calcium dans les deux sens)

Question 30

Quel est le rôle du site de transduction d’énergie de la pompe Ca2+ ATP-dépendante?

Answer 30

Il sert à faire physiquement tourner la molécule (changement de conformation de la pompe pour faire sortir le Calcium)

Question 31

De quoi à besoin la pompe Ca2+ ATP-dépendante pour son fonctionnement?

Answer 31

Du passage d’un H+ (= ion de transfert)

Question 32

Comment est composé un indicateur calcique comme le GCamp?

Answer 32

D’une GFP modifiée fusionnée avec Calmoduline et peptide M13 (myosite light chain kinase)

Question 33

Comment peut-on détecter une activité neuronale?

Answer 33

En observant la variation de fluorescence de la GFP associée dans GCaMP

Question 34

Vrai ou faux :

Les indicateurs calciques sont un bon moyen de visualiser des potentiels d’action isolés ou en burst

Answer 34

Faux,

Cette méthode ne présente pas une suffisamment grande résolution temporelle pour faire la différence.

Question 35

Citez des pathologies dans lesquelles on retrouve une dérégulation des pompes calciques

Answer 35

• AVC
• Ischémie
• Épilepsie
• Neurodégénérescence
• Sclérose en plaque

Question 36

Quels sont les deux systèmes principaux de régulation du chlore?

Answer 36

Deux co-transporteurs
NKCC1
KCC2

Question 37

Quel transporteur du Chlore est impliquée dans l’entrée de celui-ci dans la cellule?

Answer 37

Le NKCC1.

Le KCC2 est lui chargé de la sortie du Chlore vers le milieu extracellulaire

Question 38

Que signifie SLC?

Answer 38

Solute Carrier

Question 39

Qu’est-ce que l’interdépendance?

Answer 39

Les fait que les différents échangeurs, transporteurs utilisent les mêmes ions.
Par exemple les NKCC1 et KCC2 sont dépendants de la NaK-ATPase car ils ont besoin de son gradient de concentration pour transporter le Cl-

Question 40

Quelle serait l’origine des décharges épileptiformes ?

Answer 40

À un retour d’un gradient intra/extracellulaire de Cl- plus proche de celui du neurone immature que mature.
(Cf cours du développement du système nerveux où le GABA a un effet excitateur au début du développement )

Question 41

Comment est régulé le pH dans la cellule?

Answer 41

pH intracellulaire –> échangeurs Na+/H+ membranaires

pH organites –> échangeurs Na+/H+ intracellulaire

Question 42

En quoi le pH intracellulaire est-il important?

Answer 42

• Il influence les canaux Na / K / Ca voltage-dépendants
• Il y a des canaux (ASIC) sensibles spécifiquement au pH
• L’augmentation de l’acidité diminue le courant des récepteurs AMPA et NMDA

Question 43

Quel est le rôle de l’ATPase vacuolaire?

Answer 43

Cette pompe est chargée de l’acidification des organites intracellulaires (comme les lysosomes)