Répondre aux questions suivantes qui permettront d'expliquer comment est codée l'information nerveuse.
Qu'est-ce qu'un neurone ?
Un neurone est une cellule spécialisée dans la réception, la génération et la transmission d'un message nerveux. C'est l'un des types cellulaires composant le système nerveux, avec les cellules gliales.
Qu'est-ce que le potentiel de repos ?
C'est la différence de potentiel transmembranaire d'une cellule en l'absence de stimulation. Dans le cas du neurone, il est de -70 mV environ, ce qui ne veut pas dire que la cellule est inactive, mais qu'elle ne reçoit ou ne transmet pas de potentiels d'action.
Qu'est-ce que le potentiel transmembranaire ?
C'est la différence de potentiel générée par la répartition asymétrique des ions de part et d'autre de la membrane plasmique. La perméabilisation de la membrane génère un courant électrique dû au passage des ions à travers celle-ci, jusqu'à l'atteinte d'une situation d'équilibre.
À quoi correspondent les différentes phases du potentiel d'action ?
1
2
3
4
Potentiel de repos
Dépolarisation
Repolarisation
Hyperpolarisation
Le passage d'un potentiel d'action (PA) à un endroit donné de la membrane d'un neurone se caractérise par :
- un potentiel de repos avant l'arrivée du PA ;
- une dépolarisation de la membrane par entrée de \ce{Na+} extracellulaire ;
- une repolarisation de la membrane par sortie de \ce{K+} intracellulaire ;
- une hyperpolarisation temporaire, avant un retour au potentiel de repos.
Comment l'intensité d'un message nerveux est-elle codée ?
L'intensité d'un stimulus est codée en fréquence de potentiels d'action (PA) le long du neurone. Ces PA sont tous de même amplitude. Arrivés au niveau des synapses, les PA déclenchent la libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique, qui est d'autant plus importante que la fréquence des PA est élevée. Ainsi, l'information nerveuse est codée en concentration de neurotransmetteurs au niveau des synapses, ce qui va générer un stimulus au niveau de la dendrite du neurone post-synaptique et déclencher un nouveau train de PA, etc.
Les neurones sont des cellules différenciées et spécialisées dans la réception, la génération et la transmission des messages nerveux. Elles possèdent des dendrites qui reçoivent les messages nerveux provenant d'autres neurones ou percevant des stimulus, un corps cellulaire qui intègre ces différentes informations, et un axone qui transmet le message nerveux généré à d'autres cellules. Les neurones sont des cellules dites « excitables » car leur potentiel transmembranaire peut être modifié transitoirement. C'est sur cette propriété que reposent le codage et la transmission de l'information nerveuse.
En l'absence de stimulation, le neurone présente un potentiel membranaire dit « de repos ». Il vaut environ -70 mV et est dû à l'inégale répartition des ions de part et d'autre de la membrane plasmique. L'arrivée d'un potentiel d'action à un endroit donné de la membrane d'un neurone se caractérise par une dépolarisation de la membrane par entrée de \ce{Na+} extracellulaire. Le potentiel transmembranaire augmente jusqu'à une valeur d'environ 35 mV. Puis il s'effectue une repolarisation de la membrane par sortie de \ce{K+} intracellulaire, suivie d'une phase d'hyperpolarisation temporaire durant laquelle le potentiel transmembranaire est légèrement plus bas que le potentiel de repos, avant un retour à celui-ci. Le passage d'un potentiel d'action dure environ 2 ms.
Le potentiel d'action est généré selon la règle du « tout ou rien » : si l'intensité du stimulus ne dépasse pas une valeur seuil suffisante pour provoquer la dépolarisation de la membrane, aucun potentiel d'action n'est généré. En revanche, si le stimulus est assez intense, alors les potentiels d'action générés seront tous identiques : c'est une réponse « stéréotypée ». L'intensité d'un message nerveux est codée en fréquence de potentiels d'action. Cette fréquence est d'autant plus grande que l'intensité du stimulus est élevée.
Les trains de potentiels d'action sont transmis le long de la membrane des neurones jusqu'aux synapses. Là, ils déclenchent la libération de neurotransmetteurs, qui est d'autant plus importante que la fréquence des potentiels d'action est élevée. L'information nerveuse est donc codée en concentration de neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Cela va générer un stimulus au niveau de la dendrite du neurone post-synaptique, et ainsi de suite.
En résumé, les neurones sont des cellules excitables, capables de propager des messages nerveux par le biais de potentiels d'action, qui codent l'information nerveuse en fréquence le long des dendrites et des axones, puis en concentration de neurotransmetteurs au niveau des synapses.