Sommaire · 12 sections
En bref. Le potentiel d'action (PA) est une modification rapide et réversible du potentiel membranaire obéissant à la loi du « tout ou rien ». Phases du PA neuronal : repos (−70 mV, fuite de K⁺), réponse locale lors d'une dépolarisation atteignant le seuil (~−55 mV), dépolarisation rapide (canaux Na⁺, +30 mV), repolarisation (sortie de K⁺), hyperpolarisation post-potentiel. Durée : 1 à 2 ms. Propagation le long de l'axone par dépolarisation séquentielle (fibres améliques) ou de nœud de Ranvier en nœud de Ranvier (conduction saltatoire, fibres myélinisées — jusqu'à 120 m/s). Clinique : bloqueurs des canaux sodiques (anesthésiques locaux, antiarythmiques IA/IB/IC), démyélinisation (sclérose en plaques), canalopathies.
1. Potentiel de repos
- Environ −70 mV (neurones), −90 mV (cardiomyocytes), −60 mV (muscles lisses).
- Généré par une distribution inégale des ions : concentration élevée de K⁺ à l'intérieur, de Na⁺ et Cl⁻ à l'extérieur.
- Maintenu par la Na⁺/K⁺-ATPase (3 Na⁺ expulsés de la cellule, 2 K⁺ entrés) + les canaux de fuite (leak channels) à K⁺.
- Équivalence de Nernst pour K⁺ : E_K ≈ −90 mV ; pour Na⁺ : E_Na ≈ +60 mV.
- L'équation de Goldman prend en compte la perméabilité de tous les ions.
2. Phases du PA neuronal
| Phase | Courants | Durée |
|---|---|---|
| Repos | K⁺ leak | — |
| Réponse locale | Début de l'activation des canaux Na⁺ | Fractions de ms |
| Dépolarisation | Entrée de Na⁺ (canaux Na⁺ v-g rapides) | 0,5 ms |
| Overshoot (surpotentiel) | Le potentiel atteint +30 mV | — |
| Repolarisation | Inactivation des Na⁺ + sortie des K⁺ | 1 ms |
| Hyperpolarisation | Les canaux K⁺ sont encore ouverts | 2 à 5 ms |
| Retour au repos | Fermeture des canaux K⁺, Na/K-ATPase | — |
3. Canaux ioniques
- Canaux Na⁺ rapides : 3 états (fermé-activé-inactivé) ; activation à partir de −55 mV ; inactivation en ~1 ms.
- Canaux Ca²⁺ de type L (lents) : cœur (plateau), muscle lisse ; site d'action des inhibiteurs (vérapamil, diltiazem, amlodipine).
- Canaux K⁺ : à redressement retardé, rapides, activés par le calcium (BK, SK).
- Canaux HCN (funny) — dans le nœud sinusoïdal ; courant If de dépolarisation diastolique lente.
- Dépendants du ligand : nAChR, GABA_A, NMDA, AMPA — dans les synapses.
4. Loi du « tout ou rien »
- Si le stimulus atteint le seuil, le PA se développe à pleine amplitude.
- S'il est inférieur au seuil, réponse graduée locale, pas de PA.
- L'amplitude du PA ne dépend pas de l'intensité du stimulus (contrairement aux potentiels récepteurs et synaptiques).
- Codage de l'information par la fréquence des impulsions (rate coding) et par des motifs (patterns).
5. Réfractarité
- Période réfractaire absolue — pendant la dépolarisation et le début de la repolarisation ; canaux Na⁺ inactivés → aucun stimulus ne peut déclencher un nouveau PA.
- Période réfractaire relative — après le retour au repos, mais les canaux K⁺ sont encore actifs → un stimulus plus intense est nécessaire.
- Limite la fréquence maximale des PA (jusqu'à 1000 Hz dans certains neurones).
- Dans les cardiomyocytes, la réfractarité dure presque tout le PA (200+ ms) → impossibilité de tétanos.
6. Propagation
- Fibres améliques : dépolarisation d'un point → courants locaux → dépolarisation de la zone adjacente. Vitesse : 0,5 à 2 m/s.
- Fibres myélinisées : le PA « saute » d'un nœud de Ranvier à l'autre (conduction saltatoire) ; les canaux Na⁺ sont concentrés dans les nœuds. Vitesse jusqu'à 120 m/s.
- Diamètre de la fibre : ↑ diamètre → ↑ vitesse (Aα 70–120 m/s ; Aβ 30–70 ; Aδ 5–30 ; C 0,5–2).
- La myéline est formée par les cellules de Schwann (SNP) et les oligodendrocytes (SNC).
7. PA dans les cardiomyocytes
- Phase 0 (dépolarisation rapide) : entrée de Na⁺ (myocytes de travail) ou de Ca²⁺ de type L (nœuds sinusoïdal et auriculo-ventriculaire).
- Phase 1 (repolarisation initiale) : sortie rapide de K⁺.
- Phase 2 (plateau) : équilibre entre l'entrée de Ca²⁺ et la sortie de K⁺ — spécifique au cœur.
- Phase 3 (repolarisation) : les canaux Ca²⁺ se ferment, K⁺ continue de sortir.
- Phase 4 (repos) : −90 mV dans les cellules myocardiques de travail ; dans les cellules pacemakers — dépolarisation diastolique lente (If, puis canaux Ca²⁺ de type T).
8. Bloqueurs et médicaments
- Anesthésiques locaux (lidocaïne, bupivacaïne) — blocage des canaux Na⁺ de l'intérieur, agissant davantage sur les états activés et inactivés (use-dependent).
- Antiarythmiques selon Vaughan-Williams :
- — IA (quinidine) — ralentissent la phase 0, allongent le PA.
- — IB (lidocaïne, mexilétine) — faiblement, raccourcissent le PA.
- — IC (flécaïnide, propafénone) — ralentissent fortement, ne modifient pas le PA.
- — II (bêtabloquants), III (amiodarone, sotalol — blocage du K⁺), IV (calcique-bloqueurs).
- Antiépileptiques : carbamazépine, phénytoïne, lamotrigine — blocage des canaux Na⁺.
- Tétrodotoxine (poisson fugu), saxitoxine — blocage des canaux Na⁺.
9. Canalopathies
- Syndrome du QT long (LQT) : mutations des canaux K⁺ (KCNQ1, KCNH2/HERG) ou des canaux Na⁺ (SCN5A) ; risque de torsades de pointe.
- Syndrome de Brugada : SCN5A — augmente le risque de tachycardie ventriculaire.
- Paralysie périodique hyperkaliémique : mutation SCN4A.
- Paralysie périodique hypokaliémique : CACNA1S.
- Ataxie épisodique de type 1 : KCNA1.
- Migraine hémiplégique familiale : CACNA1A.
- Myotonie congénitale de Becker : CLCN1.
10. Démyélinisation
- Sclérose en plaques — démyélinisation auto-immune dans le SNC.
- Syndrome de Guillain-Barré — démyélinisation inflammatoire aiguë du SNP.
- Polyradiculonévropathie démyélinisante inflammatoire chronique (PDIC).
- Héréditaires : Charcot-Marie-Tooth (type 1 — démyélinisant).
- Effet : ralentissement du PA, bloc de conduction, dispersion → symptômes cliniques (parésies, troubles de la sensibilité, de la vision).
11. Mesures en clinique
- EEG — activité électrique globale du cortex ; diagnostic de l'épilepsie, des encéphalopathies.
- ECG — PA globaux des cardiomyocytes.
- ENMG — stimulation nerveuse + enregistrement du PA musculaire ; vitesse de conduction, décrément (myasthénie), amplitude.
- Potentiels évoqués (visuels, auditifs, somatosensoriels) — évaluation intégrée des voies afférentes.
- Patch-clamp — enregistrement des courants à travers des canaux uniques (méthode de recherche).
12. FAQ
Pourquoi y a-t-il un plateau dans les cardiomyocytes ?
En raison de l'entrée de Ca²⁺ par les canaux de type L, qui dure environ 200 ms et équilibre la sortie de K⁺. Cela assure un temps suffisant pour la contraction, la période réfractaire et prévient le tétanos.
Comment la lidocaïne cible-t-elle les cardiomyocytes malades ?
Bloc use-dependent : le médicament se lie préférentiellement aux canaux Na⁺ activés et inactivés. En cas de dépolarisation fréquente (tachyarythmies), la liaison est plus importante et l'effet plus fort.
Pourquoi l'hyperkaliémie est-elle dangereuse ?
↑ K⁺ extracellulaire → dépolarisation de repos → inactivation des canaux Na⁺ → chute de l'excitabilité → asystolie et fibrillation (si ≥ 7 mmol/L).
Quelle est la différence entre la sclérose en plaques et le syndrome de Guillain-Barré ?
La SEP est une maladie chronique du SNC (démyélinisation des oligodendrocytes) avec des poussées-rémissions. Le SGB est une polyneuropathie aiguë du SNP (cellules de Schwann), avec une faiblesse ascendante, souvent post-infectieuse.
Qu'est-ce qu'un bloc use-dependent ?
Le médicament agit plus fortement sur les canaux qui s'activent fréquemment. Cela assure une sélectivité : les antiarythmiques affectent davantage les tachyarythmies que le rythme normal.
Voir aussi : Arythmies · Sclérose en plaques · Épilepsie · Syndrome de Guillain-Barré · Catalogue de physiologie