Importance des membranes cellulaire et du système nerveux - PP17

Question 1

Nomme deux moyens employés par les plantes pour éloigner leur compétition et leurs prédateurs (pour obtenir le plus d’un élément limitant)

Answer 1

• Empoisonnement du sol autour d’elles pour empêcher la croissance des racines des compétiteurs (deviennent seules sur le territoire)
• Poussent avec une forme parasol pour diminuer la luminosité sur leurs plantes voisines

Question 2

Nomme trois moyens dissuasifs physiques des plantes pour se défendre contre leurs prédateurs.

Answer 2

• les épines
• le mouvement (comportement surprenant qui n’est pas actionné par des muscles ou un système nerveux mais qui donne l’impression qu’il y a un animal qui bouge et qui fait peur aux insectes prédateurs)
• les alliances avec les fourmis (ex. fourmis qui habitent dans les arbres)

Question 3

Explique un moyen de défense des plantes impliquant une substance ainsi que deux de ses exemples.

Answer 3

• Fabrication de substances toxiques pour les animaux; molécules psychoactives comme les brévétoxines des algues rouges.

Ex. 1- Curare de la liane d’Amazonie (était utilisé par des tribus pour enduire leurs fléchettes). Fonctionnement : action paralysante pour les animaux, empêche la contraction des muscles respiratoires (animal meurt rapidement et cesse de manger la plante)

Ex. 2- Ouabaïne de la Strophantus gratus d’Afrique. Fonctionnement : modifie le rythme cardiaque des animaux empoisonnés.

Tous les deux : impact sur le système nerveux, modifient la circulation des signaux électriques des animaux empoisonnés.

Question 4

Nomme les différentes parties du système nerveux.

Answer 4

Système nerveux central (SNC) : commandes, « cerveau »
= encéphale + moelle épinière

Système nerveux périphérique (SNP) : voyage de l’information, nerfs
= Division afférente (sensitive) : sens vers le SNC
= Division efférente (motrice) : SNC vers les effecteurs
= Nerfs crâniens + ganglions à l’extérieur du SNC + nerfs spinaux

Question 5

Dans quel sens voyage l’information sensorielle?

Answer 5

(sens unidirectionnel)
Récepteurs sensoriels-> Neurones afférentes -> SNC

Question 6

Dans quel sens voyagent les commandes motrices?

Answer 6

SNC -> Neurones efférents -> Système nerveux autonome ou Système moteur -> Effecteurs (muscles lisses, muscle cardiaque ou glandes/muscles squelettiques)

Question 7

Nomme les différentes sections du Système nerveux autonome

Answer 7

(Contrôlent tous les muscles lisses, le muscle cardiaque et les glandes)
1- Système nerveux sympathique (dépense d’énergie, stress)
2- Système nerveux parasympathique (état de repos, économie d’énergie)
3- Système nerveux entérique

Question 8

Dans les acteurs de la respiration, lesquels font partie de la division afférente et de la division efférente?

Answer 8

Afférente : artères carotides + aorte (message vers le SNC)
Efférente : diaphragme + muscles intercostaux (commandes motrices du SNC vers eux)

Question 9

Nomme les 6 étapes de la régulation de la respiration.

Answer 9

1- Déséquilibre (ex. est allé faire de l’exercice) : augmentation de la concentration de CO2 (trop d’acidité, pH est affecté)
2- Détection pas des chimiorécepteurs des vaisseaux sanguins
3- Influx nerveux envoyé au SNC via le SNP division afférente
4- Analyse et prise de décision par les centres de régulation de la respiration du SNC (bulbe rachidien)
5- Influx nerveux envoyé au diaphragme et muscles intercostaux via le SN¨P division efférente
6- Changement de la fréquence respiratoire, retour à la normale de la concentration de CO2 et du pH

Question 10

Combien de cellules sont impliquées dans un arc réflexe et pourquoi?

Answer 10

• 3 cellules (2 cellules nerveuses + 1 neurone au SNC)
• Parce que passer d’un neurone à l’autre ça prend du temps, donc moins il y a de cellules impliquées, plus le message et la réaction se font vite.

Question 11

Qu’est-ce que le système nerveux? De quelles cellules est-il composé?

Answer 11

• Réseau de centaine de millions de cellules interconnectées appelées neurones qui transmettent les influx nerveux
• Aussi composées de cellules gliales qui (entre autres) soutiennent les cellules nerveuses, communiquent avec les neurones et participent à la transmission/modulation (adaptation de l’intensité) des signaux nerveux

Question 12

Nomme les organites principaux des neurones et leurs rôles.

Answer 12

• Dendrites : sensibilité des neurones, reçoivent l’information, connexion entre les neurones. Composé du corpuscule nerveux terminal et télotendrons.
• Axone : voyage de l’influx nerveux
• Gaine de myéline : accélère le transport de l’influx nerveux, protège l’axone, composée d’oligodendrocytes (cellules gliales) dans le SNC, de neurolemmocytes dans le SNP. 300 couches de myéline autour de l’axone, composée de tous entre les cellules gliales (nœuds de Ranvier) qui sont nécessaire pour le passage de l’oxygène.
• Corps du neurone : structures de base; noyau, cône d’implantation de l’axone,

Question 13

Combien y a-t-il de gliocytes (cellules gliales) par neurone? Nomme les 3 types de gliocytes ainsi que leur rôle/emplacement.

Answer 13

• 10 à 50 par neurone
• Astrocytes : soutien dans le SNC (seulement), constituent la barrière hémato-encéphalique (entre le sang et l’encéphale, empêche les bactéries d’entrer dans l’encéphale s’il y a une infection)
• Oligodendrocytes : composent la gaine de myéline dans le SNC, assurent la protection de l’axone
• Neurolemmocytes : composent la gaine de myéline dans le SNP, assurent la protection de l’axone

Question 14

De quoi les membranes sont-elles composées? Qu’est-ce que cette molécule a de particulier?

Answer 14

• De phosphoglycérolipides (acides gras, phospholipides), une molécule amphipathique ; qui est hydrophile et hydrophobe à la fois.
• La tête est hydrophile (chargée) et dirigée vers l’eau.
• Le corps (les pattes) est hydrophobe (covalent non-polaire, pas chargé)

Question 15

Pourquoi dit-on que les membranes sont des « mosaïques fluides »?

Answer 15

• Parce que les molécules à l’intérieur de la membrane sont constamment en mouvement

Question 16

Pourquoi dit-on que la membrane est sélectivement perméable?

Answer 16

• Elle choisit (pour certaines molécules) ce qui peut traverser ou non la membrane grâce à des pompes (demande de l’énergie) ou des canaux (ne demande pas d’énergie)
• Elle ne contrôle pas l’entrée et la sortie de l’oxygène et du CO2; elle leur est perméable
• Elle ne laisse pas entrer les ions (par exemple Na+ et K+); elle leur est imperméable

Question 17

Nomme les propriétés des membranes

Answer 17

• Composées de phosphoglycérolipides
• Parties hydrophiles
• Parties hydrophobes
• Mosaïque fluide (toujours du mouvement)
• Sélectivement perméable

Question 18

De quels facteurs dépend le mode de transport transmembranaire?

Answer 18

1) La charge électrique/polarité de la molécule (nature du soluté) ; hydrophile ou hydrophobe?
- Hydrophobe : non chargé/non polaire transport sans protéine
- Hydrophile : chargé/polaire, transport avec protéine.

2) La taille de la molécule ; classe de transport?
- Monomères, ions, gaz = classe micro
- Polymères = classe macro

3) Le gradient (concentration/chimique, électrique, électrochimique) de part et d’autre de la membrane ; nécessité de l’énergie, transport passif ou actif?
- Sens du gradient = passif = canaux
- Sens contraire du gradient = actif = pompes

Question 19

Nomme et explique les différents gradients, ainsi que leurs sens.

Answer 19

• Gradient de concentration/chimique : différence entre le nombre de mol d’une molécule à l’intérieur et à l’extérieur de la cellule. + de mol vers - de mol.
• Gradient de potentiel électrique : (seulement pour les molécules chargées) différence entre la charge à l’extérieur et à l’intérieur de la cellule. charge + vers charge -
• Gradient électrochimique : (seulement pour les molécules chargées) gradient « résultant » des 2 gradients précédents, force overall. + vers -

Question 20

Compare le transport actif et le transport passif.

Answer 20

• Transport passif : les substances diffusent graduellement en suivant leur sens de gradient, ne nécessite aucun ATP (énergie). 2 divisions : diffusion simple (molécules hydrophobes) et diffusion facilitée (molécules hydrophiles avec protéines membranaires, canaux)
• Transport actif : molécules hydrophiles vont à l’encontre de leur gradient à l’aide de protéines de transport (pompes) qui sont précises pour chaque molécule et avec de l’ATP

Question 21

Quels sont les types de transport membranaire d’une macromolécule?

Answer 21

• La molécule va vers l’intérieur : endocytose; La membrane plasmique englobe les macromolécules dans un vésicule qui est expulsée à l’extérieur de la cellule
• La molécule va vers l’extérieur : exocytose; mécanisme inverse

Question 22

Quels types de transport transmembranaire nécessitent l’aide d’une protéine de transport (canaux/pompes)? Lesquels nécessitent de l’ATP (respiration cellulaire)?

Answer 22

• Protéine transport : diffusion facilitée (hydrophile, sens du gradient) et transport actif (hydrophile, contre le gradient)
• ATP : transport actif, endocytose (macromolécule, vers l’intérieur) et exocytose (macromolécule, vers l’extérieur)

Question 23

Qu’est-ce que le potentiel de membrane et qu’a-t-il de particulier chez les cellules nerveuses?

Answer 23

• Différence de potentiel électrique entre les deux faces d’une membrane cellulaire; pompes génèrent un potentiel de membrane négatif.
• Généré par les pompes électrogènes des cellules (H+, Na+/K+, etc.), ce potentiel de membrane est donc négatif, où la cellule perd des cations (-70 mv)
• Chez les neurones, ce potentiel est nommé potentiel de repos. Celles-ci ont la capacité de faire varier très rapidement ce potentiel.

Question 24

Qu’est-ce que l’équation de Nernst et à quoi sert elle?

Answer 24

• Indique le potentiel d’équilibre d’un certain ion à l’intérieur/extérieur d’un neurone.
• Ei = z X 62 mv (log [ion] ext./[ion] int)

Question 25

Nomme les potentiels d’équilibre max et min de la cellule nerveuse.

Answer 25

(en plus des pompes, il y a des canaux ioniques qui permettent la diffusion facilitée, où il y a plus de canaux K+ à l’intérieur que Na+ (plus à l’extérieur))

• Max : potentiel d’équilibre Na+, +62 mv. Valeur qu’on obtiendrait si on ne changeait rien, si les pompes/canaux ne travaillaient pas/valeur maximum que le Na+ pourrait atteindre (moment où le gradient électrique est dans le sens inverse du gradient de concentration)
• Min : potentiel d’équilibre K+, -90 mv. Valeur la plus négative du potentiel, moment où la force des gradients électriques et de concentration s’annulent.

Question 26

Quand y a-t-il de la dépolarisation ou de l’hyperpolarisation?

Answer 26

• Varie selon la concentration de certains ions, à l’ouverture de certains canaux ioniques :

-dépolarisation : le potentiel de membrane change et se rapproche de zéro; entrée d’ions positifs dans la cellule (Na+)
- hyperpolarisation : le potentiel de membrane change et s’éloigne de zéro; sortie d’ions positifs (K+) ou entrée d’ions négatifs (Cl-)

(où les cellules sont polarisées négativement au repos, -70 mv)

Question 27

Est-ce qu’un changement de potentiel peut être gradué? Est-ce qu’un influx nerveux peut être gradué

Answer 27

• Oui, petits, moyens, grands : un changement de potentiel gradué se produit dans un seul endroit du corps et y reste, ce n’est pas un potentiel d’action/influx nerveux!
• Non, ils ont tous la même taille. La variation est dans la fréquence/vitesse

Question 28

Qu’est-ce qu’un influx nerveux?

Answer 28

• Potentiel d’action; une dépolarisation qui atteint le seuil d’excitation (-55 mv). a toujours la même forme, la même taille.

Question 29

Qu’est-ce que les canaux des neurones ont de particulier?

Answer 29

• Les canaux (neurone = changement de potentiel par diffusion facilitée) sont à ouverture contrôlée.
  Il y a 2 types de canaux :
  1) Canaux tensiodépendants ou voltagedépendants : dépendent du potentiel électrique, ne s’ouvrent que si la cellule atteint un certain potentiel, une certaine charge.
  2) Canaux chimiodépendants : dépendent de la présence d’un ligand

Question 30

Nomme et explique les différentes étapes de la formation d’un influx nerveux. (aussi connaître la forme/les données du graphique)

Answer 30

1- État de repos : les canaux Na+/K+ voltages dépendants sont fermés, potentiel de repos (-70mv)

2- Dépolarisation : un stimulus provoque l’ouverture des canaux chimiodépendants Na+, l’entrée des ions Na+ entraine la dépolarisation de la membrane, et elle peut atteindre le seuil d’excitation (-55 mv)

3- Phase de dépolarisation du potentiel d’action : La plupart des canaux voltage dépendants Na+ sont ouverts Vs aucun des canaux K+. Les Na+ entrent à volonté, augmentation +++ du potentiel de la membrane.

4- Phase de repolarisation du potentiel d’action : potentiel de membrane atteint +35 mv (formation de l’influx nerveux), les canaux tensiodépendants Na+ se referment alors que les canaux tensiodépendants K+ s’ouvrent, repolarisation de la membrane jusqu’à ce qu’elle atteigne -80 mV.

5- Hyperpolarisation : certains canaux K+ sont toujours ouverts alors que tous les canaux Na+ sont refermés. Quand ils se referment, la pompe Na+/K+ ramène les ions à leur endroit de départ, on rétablit les concentrations d’ions de départ retour à l’état de repos (-70 mv)

6- Période réfractaire : Étape de quelques millisecondes, avant la prochaine dépolarisation, neurone devient insensible, les canaux ne peuvent plus s’ouvrir, ils sont fermés.

Question 31

Comment fonctionne la propagation de l’influx nerveux le long de l’axone?

Answer 31

• L’axone est dépolarisé région par région (dépolarisation = entrée en potentiel d’action de l’influx)
• Ce voyage est unidirectionnel en raison de la période réfractaire (les neurones deviennent insensibles après le potentiel d’action, ne peuvent pas revenir en arrière)

Question 32

Quel facteurs influencent la vitesse de transmission de l’influx nerveux?

Answer 32

1- Le diamètre du neurone : grand diamètre=grande vitesse de l’influx
2- Conduction saltatoire de la gaine de myéline : conductions par « bonds » (noeuds de Ranvier) = grande vitesse

Question 33

Comment se propage l’influx dans un axone sans Gaine de myéline?

Answer 33

• Le sodium se diffuse d’une région de l’axone à une autre
• Le changement local de potentiel de la membrane permet à de nouveaux (prochains) canaux de s’ouvrir, dans la prochaine région
• Cela se reproduit d’un bout de l’axone à l’autre
• Vitesse de propagation = 2 m/s

Question 34

Qu’est-ce que la conduction saltatoire et que permet-elle?

Answer 34

• Propagation de l’influx avec la Gaine de myéline, la dépolarisation se produit seulement aux noeuds de Ranvier (trous sans gaine) et l’influx « saute » d’un noeud à l’autre.
• Permet moins de perte de potentiel de membrane et une grande vitesse de propagation (120 m/s)
• D’ailleurs un axone myélinisé de 20 micromètres de diamètre est aussi rapide qu’un axone non myélinisé de 800 micromètres

Question 35

Où se fait la transmission de l’influx nerveux d’un cellule à l’autre et quels sont les 2 types de transmission?

Answer 35

Au niveau du synapse : jonction entre deux cellules nerveuses adjacentes

2 types : électrique (rapide) et chimique (lent)

Question 36

Quelle est la force de la transmission synaptique électrique? Quelle est sa faiblesse?

Answer 36

• Sa très grande rapidité; on y perd que quelques millisecondes
• Elle est plus contraignante : l’influx nerveux est NÉCESSAIREMENT transmis d’une cellule à l’autre, on ne peut contrôler cette transmission (ex. on ne peut pas envoyer le message de pas contracter un muscle dans un arc réflexe

Question 37

Chez qui retrouve-on le plus de transmission synaptique électrique : l’adulte ou l’embryon?

Answer 37

• l’embryon

Question 38

Explique la transmission synaptique électrique.

Answer 38

• Rencontre entre le neurone présynaptique et le neurone postsynaptique; la fente synaptique est très petite. (3.5 nm)
• Avec les pores de chaque membrane, il y a la formation de canaux ioniques Na+ (à partir des protéines connexins) qui permettent la formation d’un lien entre les 2 cytoplasmes. Les petites molécules peuvent donc suivent le gradient électrochimique et se transmettre à l’autre cellule.
• Le neurone postsynaptique va alors pouvoir se dépolariser, atteindre le seuil d’excitation (-55 mv) et poursuivre la transmission.

Question 39

Nomme un désavantage et un avantage de la transmission synaptique chimique (en expliquant le mécanisme à l’origine de l’avantage)

Answer 39

• Beaucoup plus lent (perd 300-500 millisecondes)
• Mode de transmission beaucoup moins contraignant grâce aux canaux chimio dépendants : des canaux ioniques à ouverture contrôlée.

Question 40

Qu’est-ce qui est nécessaire/particulier dans la transmission synaptique chimique (2)

Answer 40

• Besoin d’utiliser des messagers chimiques; les neurotransmetteurs
• Fente synaptique beaucoup plus large que dans la transmission électrique

Question 41

Nomme les 10 étapes (rip) de la transmission synaptique chimique.

Answer 41

1- Arrivée du potentiel d’action dans le corpuscule nerveux terminal; le neurone présynaptique atteint +35mv
2- Ouverture des canaux voltage dépendants Ca2+
3- Entrée de Ca2+ par diffusion facilitée dans le CNT du neurone présynaptique (augmentation de la concentration de Ca2+)
4- Migration des vésicules synaptiques de neurotransmetteurs vers la membrane présynaptique.
5- Fusion+explosion des vésicules à la membrane; Exocytose des neurotransmetteurs dans la fente synaptique
6- Diffusion simple des neurotransmetteurs (permise par l’énergie cinétique de ces derniers) au travers de la fente synaptique
7- Neurotransmetteurs se « fixent » sur des canaux chimio dépendants sur la membrane postsynaptique (** les neurotransmetteurs n’entrent pas dans la prochaine cellule : ils provoquent la venue d’ions dans la cellule en ouvrant des canaux **)
8- Ouverture des canaux chimio dépendants; cela mène à la dépolarisation ou l’Hyperpolarisation de la cellule, dépendant du type de canal qui est ouvert (K+, Na+,…)
9- Diminution de la concentration de neurotransmetteurs dans la fente synaptique à cause de la diffusion simple des canaux hors de la fente (les canaux se referment tranquillement). Pour les NT restants, 2 possibilités : dégradation (enzymes) ou recapture
10- Fermeture des canaux chimio dépendants

Question 42

Pourquoi un canal chimio dépendant Na+/K+ cause quand même une dépolarisation et non pas un maintien de l’état de repos?

Answer 42

• Parce que le gradient électrochimique du Na+ est beaucoup plus puissant que celui du K+; l’état de repos étant de -70 mv, la différence entre le potentiel d’équilibre du Na+ (+62mv) et l’état de repos de la cellule est beaucoup plus grande que celle entre l’état de repos et le potentiel de repos K+ (-90)

Question 43

Est-ce qu’un neurone n’a qu’une seule synapse?

Answer 43

• Non, il peut en avoir des milliers , car, même s’il ne fabrique qu’un seul type de Neurotransmetteur; il est sensible à plusieurs NT différents

Question 44

Nommes les deux fonctions des synapses.

Answer 44

• Synapses excitatrices
• Synapses inhibitrices

Question 45

Dans l’intégration nerveuse : nomme le réponse postsynaptique et le type de canaux ouvert pour chaque type de synapse.

Answer 45

1) Excitatrice
- Potentiel gradué, PPSE (Potentiel Post-Synaptique Excitateur), dépolarisation
- Canaux chimio dépendants à Na+/K+

2) Inhibitrice
- Potentiel gradué, PPSI (Potentiel Post-Synaptique Inhibiteur), hyperpolarisation
- Canaux chimio dépendants à K+ ou Cl-

Question 46

De quoi dépend le type de réponse postsynaptique induite par chaque neurotransmetteur?

Answer 46

• Du type de canal ionique ouvert par le neurotransmetteur

Question 47

Est-ce qu’un seul PPSE permet habituellement le déclenchement d’un potentiel d’action en atteignant le seuil d’excitation?

Answer 47

• Non, c’est plutôt la sommation de divers PPS (PPSE et PPSI) qui permet d’atteindre ou non le seuil d’excitation.

Question 48

Nomme et explique les 2 types de sommation dans l’intégration nerveuse. (savoir les reconnaître sur un graphique)

Answer 48

• Sommation temporelle : Un même neurone provoque plusieurs PPSE successifs (tel un enfant gossant qui veut aller à Disney); une accumulation permettant d’atteindre le seuil d’excitation (-55mv)
• Sommation spatiale : Différents neurones provoquent simultanément plusieurs PPSE permettant d’atteindre le seuil d’excitation (travail d’équipe, après un bout de temps)

Question 49

Explique l’action de différents poisons sur le système nerveux : les brévétoxines, le curare et la ouabaïne.

Answer 49

• Brévétoxines : imitent un NT, se fixent sur les canaux voltage-dépendants Na+; provoque leur ouverture et le seuil d’excitation est toujours atteint
• Curare : Imite l’acétylcholine en bloquant le récepteur neuromusculaire nicotinique (empêche l’ouverture des canaux chimio dépendants = empêche la dépolarisation= paralysie)
• Ouabaïne : bloque la pompe Na+/K+, empêche le retour à la normale des concentrations ioniques

En général, elles jouent toutes sur le voltage des neurones