B10 – Communications intercellulaires chez l'animal

10

12

14

16

Pre

ssio

n ar

térie

lle

(kP

a)

1 2 3 4 5 6 7

Couché Debout

70

80

90

Fré

quen

ce

card

iaqu

e (b

pm)

1 2 3 4 5 6 760

Stimulus : hypotension

Réponse : augmentation de FC

Réponse cardiaque à l'hypotension orthostatique

B10.1 - Enregistrement du potentiel d’action neurona l

B10. 2 – Propagation du potentiel d'action neuronal

∆t

L

B. 10- 3. Enregistrement de courants transmembranair es en potentiel imposé(voltage-clamp).

a – Schématisation du dispositif expérimental.

GS : générateur

Av, Afb : amplificateur

Vm : potentiel de membrane maintenu constant

B10.3 - b – Exemple d’enregistrements obtenus

Eau de mer Eau de merEau de mer sans NaCl

1 ms

B10.3 c – Exploitation des résultats pour déterminer la conductance membranaire.

Temps (ms)

Temps (ms)

I = courant global

Intensité du courant (mA. cm-2)

+1

-1

Courant sortant

Courant entrant

V = potentiel de membrane

au temps t

IK = courant dû aux ions K+

INa = courant dû aux ions Na+

B10.3 c – Exploitation des résultats pour déterminer la conductance membranaire.

Temps

Conductance (Ω-1.cm-2)

Temps (ms)

I = courant global

Intensité du courant (mA. cm-2)

+1

-1

Courant sortant

Courant entrant

IK = courant dû aux ions K+

INa = courant dû aux ions Na+

gNa = conductance membranaire aux ions Na+

gK = conductance membranaire aux ions K+

B10.3 – Bilan : variations des conductances ioniques au cours du potentiel d'action

Potentiel de membrane

Conductances ioniques

gNa = aux ions Na+

gK = aux ions K+

Dispositif permettant l'enregistrement localisé de courants ioniques en potentiel imposé(patch clamp)

..

..

.

. ..

..

.

bain externe

micropipettesolution dans la micropipette

partie externede la membrane

partie internede la membrane

I (pA)

T (ms)

Coupe longitudinale de fibres myélinisées

MO x 1000

MET x 16000

Gaine de myéline Cellule de Schwann

CT de fibre myélinisée et d'une cellule de Schwann (MET x 26500)

Gaine de myéline

Axone

Cytoplasme

Noyau

Cellule de Schwann

B10.4a – Coupe fine d'une synapse (MET x 80 000)

Mitochondries

Vésicules

Cellule présynaptique

Épaississements membranaires

postsynaptiques

Fente synaptique

Images de la face cytoplasmique de membranes de terminaisons axoniquesprésynaptiques, après cryofracture

Terminaison non stimulée

Terminaison stimulée

Dépression formée par l'exocytose d'une vésicule

Interprétation des images de la membrane de terminaisons axoniques présynaptiques, après cryofracture

2 rangées de vésicules présynaptiques

Canaux calciques

Dispositif expérimental Résultats

B10.4b – Etude expérimentale de la transmission synaptique : enregistrements en potentiel imposé

De nombreux facteurs paracrines ont été retrouvés dans le système nerveux où ils jouent le rôle de neurotransmetteurs (EX : bombésine)

Neuropeptides

Synapses inhibitrices : acide gamma-aminobutyrique (GABA)Synapses excitatrices : aspartate, glutamate

Acides aminés

- Système nerveux végétatif(terminaisons orthosympathiques)- Synapses centrales (circuits impliqués dans les mécanismes de l’humeur)

Amines biogènes

- Synapse neuromusculaire- Système nerveux végétatif(terminaisons parasympathiques)- Synapses centrales (circuits impliqués dans la mémoire et l’apprentissage

Acétylcholine

1 – Les neuromédiateurs = neurotransmetteurs

NCH3

CH3

CH3 CH3

O

CH2 CH2 O C

acétylcholine

+

OH

OH

NH2

OH

Ex : noradrénaline

Tableau B10.1

Représentation schématique d'un motoneurone de la moelle épinière

axone

dendrites

Terminaisons présynaptiques

B10.5 – Mise en évidence de la sommation de potentiels électrotoniques

stimulation 2

réception 1 réception 2

a - Schématisation du dispositif expérimental

stimulation 1

axone

dendrites

corps cellulaire

Motoneurone de la corne ventrale de la moelle épinière

stimulation 2

réception 1 réception 2

a - Schématisation du dispositif expérimental

stimulation 1

axone

dendrites

corps cellulaire

réception 1

10 mV

1 msb1 - Deux stimulations en A séparées par un laps de temps de plusieurs ms

réception 1

10 mV

1 ms

réception 1

10 mV

1 ms

b3 - Une stimulation portée en A puis deux stimulations identiques et synchrones portées en A et BSommation spatiale

b - Résultats d'enregistrements du potentiel de membrane du corps cellulaire

b2 - Deux stimulations portées en A séparées par un laps de temps de quelques dixièmes de ms: Sommation temporelle

B10.5 – Mise en évidence de la sommation de potentiels électrotoniques

Enregistrement en 1

10 mV

1 ms

potentiel d'actionpotentielsélectrotoniques

c - Comparaison des enregistrements du potentiel de membrane du corps cellulaire (en 1) et de l'axone (en 2)

Enregistrement en 2

stimulation 2

réception 1 réception 2

a - Schématisation du dispositif expérimental

stimulation 1

B10.5 – Mise en évidence de la sommation de potentiels électrotoniques

a

+

+

+

_

A

B

CD

A

B

C

D

potentiel électrotonqiue enregistré en A

b amplitude d'un grand PPS issu de la sommation de 5 PPSE et de 1 PPSI ( potentiels supposés de même amplitude)

5 PPSE 1 PPSI+

B10.6 – Sommation algébrique des potentiels postsyna ptiques

a

+

+

+

_

A

B

CD

A

B

C

D

potentiel électrotonqiue enregistré en A

fréquence despotentiels d'action

amplitude du grand PPS en mV

c

message 1

message 2

trains d'onde

B10.6 – Sommation algébrique des potentiels postsyna ptiques

Ex : hormones stéroïdes sexuellesEcdysone (h. de mue des insectes)

Cycle commun à tous les stéroïdesH.stéroïdes

H. aminées Dérivées de la tyrosine

Ex : insuline, glucagon hormones pancréatiquesH. protéiques

2 – Les hormones

O

NH2 OH

OH O

I I

I

OH

OH

NH

OH

CH3

13

149810

171211

15

16

756

H

H1

4

2

3H

H

H

Triiodothyronine (T3) Adrénaline

Tableau B10.1

B10.7 Dosage radioimmunologique

B10.7 Dosage radioimmunologique

B10.8 - Méthodes d’étude d’un récepteur membranaire : le récepteur nicotinique

a ) Purification par chromatographie d’affinité

récepteur protéique

autres moléculesEXTRAIT À PURIFIER

ligand de la substance à

purifier

b) Recherche des fonctions des sous-unités proté iques grâce aux technologies de l’ADN recombinant.

c DNA du récepteur nicotinique

RNA

EXPRESSION DU GENE DANS LA CELLULE HÔTE

ÉTUDE DE LA FONCTIONNALITÉ DE LA PROTÉINE EXPRIMÉE ;

Pipette pour patch-clamp

Le récepteur nicotinique

Chromosomes géants des glandes salivaires de la larve de chironome

Microscope optique

Microscope électronique à transmission

ab = anneau de Balbiani