Rôle de la dépolarisation dans le potentiel d'action
La génération d'un potentiel d'action (PA) — modification brève de la différence de potentiels — est impossible sans dépolarisation. Ce processus se déroule en plusieurs étapes :
- Dépolarisation lente. Sous l'effet d'un stimulus, les canaux sodiques lents s'ouvrent. Les ions sodium commencent à pénétrer progressivement à l'intérieur de la cellule, réduisant sa charge négative.
- Dépolarisation rapide. Dès que la charge atteint le seuil critique de dépolarisation (SCD), la loi du « tout ou rien » s'applique. Tous les canaux sodiques voltage-dépendants rapides s'ouvrent de manière avalancheuse. Le sodium afflue massivement dans la cellule en y apportant des charges positives.
- Inversion de polarité (overshoot). Le potentiel membranaire franchit la valeur zéro (dépolarisation complète). Le milieu intracellulaire devient chargé positivement par rapport au milieu extracellulaire. Il s'agit du pic d'excitation.
Par la suite, afin de restaurer l'équilibre ionique initial après la fin de toutes les phases du PA, la pompe sodium-potassium entre activement en action pour expulser le sodium entré vers le milieu extracellulaire.
Réponse locale et transmission synaptique
Toute stimulation ne conduit pas à un spike complet. Si le stimulus est faible (subliminaire), il en résulte seulement une diminution partielle et réversible du potentiel membranaire : la réponse locale. L'excitabilité du tissu augmente alors localement, et ces réponses sont capables de s'additionner.
Au niveau des contacts interneuronaux, ce processus se manifeste sous forme de potentiel postsynaptique excitateur (PPSE) :
- Le neurotransmetteur libéré ouvre des canaux polysélectifs.
- En raison de la forte différence entre le potentiel de repos et le potentiel d'équilibre du sodium, le courant sodique entrant prédomine largement sur le courant potassique sortant.
- Il en résulte une dépolarisation locale d'une amplitude de seulement 2 à 10 mV.
Un PPSE isolé n'atteint jamais le SCD. La signification physiologique de ce phénomène réside dans le fait que le neurone agit comme un anayseur : il intègre les signaux provenant d'une multitude d'autres cellules. Ce n'est que si la sommation spatiale ou temporelle des PPSE s'avère suffisamment puissante que la cellule génère un influx nerveux.
Dépolarisation post-potentiel et excitabilité
Une fois que la cellule a restauré sa charge (après avoir traversé la phase de repolarisation), il peut s'observer une dépolarisation post-potentiel (potentiel de post-dépolarisation négatif). Durant cette phase inconstante, la perméabilité de la membrane au potassium diminue légèrement et le retour à l'état initial est ralenti.
Le niveau de dépolarisation détermine strictement l'excitabilité actuelle du tissu :
| Phase du processus | Période d'excitabilité | Caractéristique |
|---|---|---|
| Dépolarisation rapide et pic | Réfractarité absolue | Le tissu est totalement inexcitable, les nouveaux stimuli sont ignorés |
| Dépolarisation post-synaptique / post-dépolarisation | Période supernormale | L'excitabilité est accrue, une réponse est possible même face à des stimuli faibles |
Inhibition par dépolarisation
Paradoxalement, la dépolarisation peut conduire non seulement à l'excitation, mais aussi à son inhibition. L'inhibition par dépolarisation persistante survient lorsque la fréquence des signaux entrants est trop élevée.
Le mécanisme de ce processus biologique actif est lié à l'accumulation du neurotransmetteur excitateur. De ce fait, la membrane ne peut pas revenir au repos. La différence entre la charge membranaire actuelle et le seuil critique de dépolarisation augmente. En fin de compte, il se développe un état comparable à l'accommodation ou au parabiose — la cellule perd la capacité de générer de nouveaux potentiels d'action.
Il est facile de mémoriser la relation entre les phases et les ions grâce à l'association suivante : Dépolarisation = Déplacement du sodium Dedans (à l'intérieur de la cellule). La cellule « s'éveille » ainsi et s'excite. Quant à la Répolarisation = Retrait du potassium (il sort), la cellule retourne au repos.
Questions des cours et des examens
Qu'est-ce que le seuil critique de dépolarisation (SCD) ?
Il s'agit de la valeur seuil du potentiel de membrane (généralement un déplacement de 20 à 30 % par rapport au niveau de repos) dont l'atteinte entraîne l'ouverture en avalanche des canaux sodiques et la génération d'un potentiel d'action à part entière.
En quoi la dépolarisation locale diffère-t-elle du potentiel d'action ?
La dépolarisation locale (réponse locale) survient en réponse à des stimuli subliminaires, son amplitude dépend de l'intensité du stimulus et elle est capable de sommation. Le potentiel d'action obéit à la loi du « tout ou rien » et se propage toujours le long de la membrane.
La dépolarisation peut-elle provoquer une inhibition ?
Oui, il existe une inhibition par dépolarisation persistante. Elle se développe en cas de stimulation à haute fréquence, lorsqu'un excès de neurotransmetteur empêche la membrane de se repolariser, bloquant ainsi la génération de nouveaux influx.
À étudier également sur le sujet
- Phases de repolarisation et d'hyperpolarisation post-potentiel
- Fonctionnement de la pompe sodium-potassium
- Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)
- Mécanismes de l'inhibition stabilisatrice et hyperpolarisante
- La loi du « tout ou rien » dans les tissus excitables
Étudiez le sujet en profondeur dans le cours de « Physiologie »
Ici, c'est l'essentiel. Dans le cours, il y a tout ce qu'on demande en TD et à l'examen.
- Le guide méthodologique complet sur le sujet de la « Dépolarisation » et 4 128 autres pages de la discipline
- Exercices et tests après chaque chapitre — comme au colloque
- Un tuteur IA répondra à vos questions sur le cours à tout moment
- 118 leçons vidéo pour cette matière
Autres sujets de la section « Sujets complémentaires »
Vidéos gratuites : physiologieDes cours courts avec des fiches de révision — sans inscription.
Matériel préparé par les enseignants de WhiteCoat Pro selon le programme d'enseignement des universités médicales. À caractère pédagogique.