États et propriétés de base des systèmes biologiques
Tout système biologique peut se trouver dans l'un de ces deux états fondamentaux. Le repos physiologique se caractérise par une constance relative du milieu intérieur. À ce moment-là, aucun stimulus spécifique externe n'agit sur le système, et celui-ci n'exerce pas ses fonctions spécifiques. À l'inverse, l'état actif implique une modification des propriétés et des caractéristiques du système lorsqu'il réagit aux fluctuations du milieu extérieur ou intérieur.
Pour passer d'un état à un autre, les tissus possèdent des propriétés particulières :
- L'excitabilité élémentaire (irritabilité) est une manifestation absolument universelle de la vie. Elle est inhérente à tous les systèmes biologiques et consiste en la capacité de réagir aux influences externes par une modification de leurs paramètres physico-chimiques.
- L'excitabilité est une propriété plus restreinte. C'est la capacité de répondre à une stimulation non seulement par une modification de paramètres, mais par l'accomplissement d'une fonction active spécifique. Dans l'organisme humain, seuls trois types de tissus sont dotés de cette capacité : le tissu nerveux, le tissu musculaire et le tissu glandulaire (sécrétoire).
Excitation et rôle des stimuli
Pour qu'un tissu passe à l'état actif, il faut un stimulus — toute influence interne ou externe. Condition principale : cette influence doit avoir une force et une durée suffisantes.
La réponse à une telle influence est l'excitation. Ce processus s'accompagne toujours d'un ensemble de modifications qui se divisent en deux groupes :
- Manifestations non spécifiques : elles sont identiques pour tous les tissus excitables. Elles comprennent la génération d'un potentiel d'action (PA) sur la membrane cellulaire, des changements métaboliques, des variations locales de la température et des paramètres physiologiques globaux.
- Manifestations spécifiques : elles dépendent du type de tissu. Pour le tissu nerveux, il s'agit de la conduction de l'influx nerveux ; pour le tissu musculaire, de la contraction des fibres ; et pour le tissu glandulaire, de la sécrétion.
L'inhibition en tant que processus actif
Dans le système nerveux central et les organes internes, l'excitation n'existe pas de manière isolée : elle est constamment relayée par l'inhibition. Il ne s'agit pas d'un affaiblissement passif du signal, mais d'un véritable processus biologique actif. Sa tâche principale est d'empêcher le développement d'une nouvelle excitation ou d'interrompre celle qui a déjà commencé.
L'inhibition a un caractère temporaire et sert de régulateur essentiel du niveau d'activité des tissus. Elle peut être déclenchée comme un processus fonctionnel autonome ou résulter de l'interaction de deux excitations différentes.
Historiquement, l'étude de ce phénomène s'est articulée autour de deux axes :
- L'inhibition périphérique a été découverte par les frères A. et E. Weber, qui ont démontré comment la stimulation des nerfs vagues (n. vagus) inhibe l'activité cardiaque.
- L'inhibition centrale, qui se déroule dans les structures du SNC, a été décrite pour la première fois par I. M. Setchenov.
Classification électrophysiologique de l'inhibition
Selon les mécanismes se produisant sur les membranes cellulaires, on distingue trois types principaux d'inhibition :
- Hyperpolarisante. Se développe sur les membranes postsynaptiques sous l'influence de médiateurs inhibiteurs. En conséquence, la membrane s'hyperpolarise et l'excitabilité du tissu chute brutalement.
- Dépolarisante persistante. Apparait lors d'une fréquence trop élevée des signaux entrants. Le médiateur excitateur s'accumule dans la synapse et empêche la charge de la membrane postsynaptique de revenir à l'état de repos. La différence entre la charge actuelle et le niveau critique de dépolarisation (NCD) augmente. Par ses mécanismes, cet état est analogue aux phénomènes de parabioxe ou d'accommodation. Il est à noter qu'en raison des propriétés spécifiques des membranes, ce type d'inhibition peut parfois être provoqué également par des médiateurs inhibiteurs.
- Stabilisante (stabilisation du potentiel de repos). Due à l'action de diverses substances biologiquement actives (SBA). Celles-ci bloquent la perméabilité des membranes cellulaires aux ions sodium. Le potentiel de repos reste inchangé, mais la survenue d'une nouvelle excitation devient impossible.
Pour mémoriser facilement les trois types de tissus excitables et leurs fonctions spécifiques, utilisez l'association : « Le nerf conduit, le muscle tire et la glande sécrète ».
Questions des cours et des examens
En quoi l'irritabilité diffère-t-elle de l'excitabilité ?
L'irritabilité est la propriété universelle de tous les systèmes vivants de modifier leurs paramètres physico-chimiques en réponse à une stimulation. L'excitabilité est un cas particulier, propre à trois types de tissus seulement, où la réponse consiste en une fonction active spécifique.
Qu'est-ce que le repos physiologique ?
C'est un état dans lequel aucun stimulus spécifique externe n'agit sur le tissu, le milieu intérieur reste relativement constant et les fonctions spécifiques ne s'expriment pas.
L'inhibition peut-elle survenir d'elle-même ?
Oui, l'inhibition peut survenir comme un processus fonctionnel autonome ainsi que par suite de l'interaction de deux excitations différentes.
Quelle est l'essence de l'inhibition stabilisante ?
Dans ce type d'inhibition, les substances biologiquement actives bloquent la perméabilité au sodium des membranes cellulaires. Le potentiel de repos demeure inchangé, mais le tissu ne peut plus générer une nouvelle excitation.
À étudier également sur le sujet
- Processus ioniques au niveau de la membrane cellulaire (du neurone et du cardiomyocyte)
- Mécanisme d'apparition du potentiel d'action (PA)
- Niveau critique de dépolarisation (NCD) et sa signification physiologique
- Phénomènes de parabioxe et d'accommodation dans les tissus excitables
- Rôle des médiateurs inhibiteurs dans l'hyperpolarisation des membranes postsynaptiques
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