Éléments de base du traitement de l'information par le neurone

Définition 

La capacité que possède un neurone de recevoir des informations et de les transmettre s'effectue sous la forme de signaux électriques. Le neurone possède dont la capacité de traiter et de transmettre, un mécanisme reposant sur le transfert de charges électriques et biochimique.

Pour comprendre il est nécessaire de différencier sur chaque neurone à un segment qui reçoit les signaux c'est-à-dire les dendrites du côté entrée du neurone et un segment qui transmet des signaux vers d'autres cellules nerveuses entre autres, il s'agit des axones avec les boutons présynaptiques du côté sortie du neurone.

Les signaux électriques du côté de l'entrée du neurone vont se modifier lentement (relativement). Ces signaux vont dépendre du nombre de synapses qui doivent être activées.

Le potentiel électrique en quelque sorte la tension électrique par rapport à un point quelconque à l'extérieur de la membrane de la cellule est appelée également potentiel de membrane. Ce potentiel de membrane prend différentes valeurs.

Lorsque le potentiel au niveau du corps de la cellule dépasse un certain seuil on parle potentiel d'action. Celui-ci sera libéré brutalement au niveau de l'axone et plus précisément au niveau de la zone de sortie du neurone.

Le potentiel d'action fonctionne selon le principe de la loi du tout ou rien comparable à des impulsion électriques brutales. Quand le potentiel d'action est établi au niveau des boutons de l'extrémité de la synapse, celle-ci s'active vers la zone d'entrée du neurone suivant.

Le potentiel de repos se définit de la manière suivante. Le neurone  possède la capacité de traduire des informations en influx électrique. Pour cela il est nécessaire que 2 conditions différentes soient respectées :

  • Un état de repos (correspondant au neurone quand il éteint).
  • Un état actif correspondant au neurone quand il est allumé.

Quand un neurone est au repos on constate au niveau de sa membrane (plasmique) une tension de -70 mV sachant en comparaison qu'une pile du commerce présente une tension de 1500 mV. Cette tension s'explique par le fait suivant. Le milieu de l'intérieur de la cellule est chargé négativement par rapport au milieu de l'extérieur de la cellule expliquant ainsi la différence de -70 mV. Ceci est expliqué par le fait suivant. Les concentrations en particules, plus précisément en ions sont différentes à l'intérieur et à l'extérieur du neurone.

À cause des différences de concentration, des forces de diffusion attirent par exemple les ions potassium à travers la membrane cellulaire vers l'extérieur et à l'inverse les ions sodium sont attirés de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule.

La membrane cellulaire de neurones est peu perméable aux ions. Au moment du repos, les neurones sont plus perméables pour les ions potassium que pour les ions sodium.

La membrane du neurone n'est pas perméable pour les ions phosphates et les protéines du milieu intracellulaire (intérieur de la cellule), qui elles sont chargés négativement.

En comparaison la grande perméabilité des ions potassium va permettre, grâce à la force de diffusion, le passage à travers la membrane de la cellule des ions potassium qui sont chargés positivement. Ceci aboutit au fait que les charges positives vont s'accumuler à l'extérieur.

À l'opposé, en ce qui concerne l'intérieur de la cellule, on constate un déficit en particules positives si bien et que ce milieu va  essentiellement se charger négativement. Ainsi il se crée une différence de charge électrique entre l'extérieur et l'intérieur que l'on appelle potentiel de repos. Son niveau est de -70 mV ainsi que nous l'avons dit précédemment.

Le flux d'ion potassium qui sort pendant la phase de repos va se limiter de lui-même. En effet, des effets grandissants de charge négative de l'intérieur de la membrane de la cellule va finir par agir contre la poursuite de la sortie des lésions potassium ce qui aboutit à un flux de retour des ions potassium du fait du différentiel électrique qui grandit. Au final s'installe un équilibre ou le flux de potassium qui rentre est équivalent au flux sortant.

Le potentiel de génération apparaît dès que les synapses qui se trouvent au niveau des dendrites du corps de la cellule vont être activées. Il se produit alors une modification du potentiel de membrane au niveau de la cellule réceptrice. La dépolarisation est l'atténuation du potentiel de repos alors que l'hyperpolarisation et l'accentuation de ce potentiel de repos en abaissant l'attention.

Le potentiel d'action représente l'état de charge du neurone que l'on peut considérer comme allumé. Comparativement à l'état de potentiel de repos de la membrane qui correspond au neurone éteint.
Le potentiel d'action se déroule de la façon suivante. Quand un certain niveau de charge est atteint au cours de la dépolarisation, la perméabilité de la membrane du neurone aux ions sodium, jusque-là très limitée, cette perméabilité va exploser brutalement du fait des différents de concentration entre les ions potassium et les ions sodium. On va constater un flux entrant de sodium très important qui va s'installer rapidement. Il se produit alors une inversion de charge. On constate une charge positive qui prédomine du côté interne de la membrane et qui atteint 30 mV. De cette façon un déclenchement de potentiel d'action se produit qui peut être transmis le long de l'axone à l'autre cellule.

La repolarisation peut apparaître dès cet instant. En effet, après l'envoi d'un tel signal l'état de repos peut à nouveau s'installer rapidement. La perméabilité de la membrane de la cellule aux ions sodium va décroître brutalement dès que le maximum de la dépolarisation est atteint et la perméabilité pour les ions potassium va augmenter également brutalement durant une courte période. Dans ce cas on constate un flux entrant de sodium interrompu et un flux sortant de potassium. De cette façon en un temps très court, soit 1 ms, on constate la prédominance de nouvelles charges négatives au niveau de la face interne de la membrane cellulaire et pendant un court instant une hyperpolarisation. Ensuite se réinstalle un état base c'est-à-dire le potentiel de repos il s'agit donc de la repolarisation.

La période réfractaire apparaît pendant et immédiatement après le déroulement de potentiel d'action. Le neurone n'est pas de nouveaux excitable à cet instant. En effet, durant cette période que l'on appelle période réfractaire aucun potentiel d'action ne peut être déclenché directement ou encore par l'intermédiaire d'impulsion qui proviennent de neurones qui sont connectés. La phase réfractaire est en quelque sorte un filtre destiné à protéger le neurone d'une excitation ininterrompue.

Si l'on devait résumer voici ce que nous pourrions dire.

Au niveau de la membrane du neurone il existe, à condition que le neurone ne sont pas excité, une charge de repos, le potentiel de repos qui est négatif à l'intérieur positif à l'extérieur.

survient une dépolarisation, dans ce cas le potentiel de membrane est susceptible atteindre une valeur critique qui va dépasser le seuil et déclencher un potentiel d'action selon le principe de la loi du tout ou rien. Durant ce potentiel d'action les charges vont s'inverser c'est-à-dire devenir positives à l'intérieur et négatif à l'extérieur.

Le potentiel d'action possède la capacité de se diffuser le long de l'axone jusqu'aux synapses.

Le potentiel de repos atteint à nouveau grâce au phénomène de dépolarisation.

Immédiatement après un potentiel d'action le neurone ne peut plus être excité c'est ce qu'on appelle la période réfractaire.

L'état de repos du neurone correspond au potentiel de repos.

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