Thème 3-B Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse
Nous avons vu lors de la séance précédente le circuit nerveux du réflexe myotatique. Le message nerveux est initié au niveau du fuseau musculaire par un stimulus, puis via un neurone sensitif en T, va faire synapse avec un motoneurone qui, à son tour, achemine l’information jusqu’au muscle, pour que ce dernier se contracte.
Problème : Comment l’information nerveuse se transmet-elle ?
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- ➡ Quel est la nature du message nerveux ?
- ➡ Comment l’information passe-t-elle entre deux neurones ou entre un motoneurone et le muscle ?
I – Anatomie du neurone (rappel de la séance précédente)
observation : (d’après svt académie Rennes)
Vous pouvez observer au microscope optique (Grossissement à l’observation X400) des neurones au niveau de la moelle épinière. Ces neurones peuvent être des motoneurones localisés dans la substance grise de la moelle épinière ou des neurones en T du ganglion rachidien (anciennement spinal) du nerf rachidien.
II – Le message nerveux d’un neurone et sa propagation
Utilisation de 2 petits logiciels -potrec et nerf
A l’aide du logiciel Potrec et en considérant les fenêtres 2 et 3 :
- Justifier les affirmations suivantes :
a) « La fibre obéit à la loi du tout ou rien »
Déterminer la valeur seuil, le seuil étant la limite à partir de laquelle un phénomène se déclenche.
b) « Le potentiel d’action se propage sans atténuation le long de la fibre. »
b1) Justifier « se propage »… Si on suppose que les électrodes d’enregistrement 2 et 3 sont séparées de 6cm, calculer la vitesse de propagation du signal nerveux en m/s entre les électrodes 2 et 3
b2) Justifier « sans atténuation ».
- Indiquer comment est codé le message nerveux.
Etablir une relation entre l’intensité de la stimulation et les caractéristiques du message nerveux.
Logiciel téléchargeable gratuitement :
http://pedagogie.ac-amiens.fr/svt/info/logiciels/explorsn/potrec/index.htm
A l’aide du Logiciel Nerf C :
- Quel est l’intérêt d’une gaine de myéline?
- Concernant les canaux ioniques :
- Décrivez la répartition des différents ions au repos et leur comportement.
- Cliquez sur « pompe » => comment est maintenu la répartition observée?
- Cliquez sur « dépolarisation » => décrivez le comportement des différents ions lors des différentes étapes d’un potentiel d’action.
- Concernant le nerf :
- Observez la réponse du nerf aux différentes intensités de stimulation. Cliquez sur « superposition ».
- Le nerf présente-t-il une réponse différente de celle de la fibre isolée ?
B- Les curares.
Les curares sont des substances d’origine végétale aux effets myorelaxants, c’est-à-dire provoquant un relâchement musculaire. Les Indiens en induisaient leurs flèches au cours de la chasse ce qui entraîner la paralysie puis la mort du gibier.
En 1844, le physiologiste Claude Bernard (1813-1878) aborde l’étude du curare. Dans son livre «De la Physiologie Générale», il révèle qu’il a attendu plusieurs années avant d’en faire un exposé public, qu’il a réalisé ses expériences sur différents animaux, chien, lapin, oiseau, grenouille, et qu’il les a démontrées maintes fois dans des cours particuliers.
Accès à sa publication :
http://www.biusante.parisdescartes.fr/sfhm/hsm/HSMx2000x034x003/HSMx2000x034x003x0219.pdf
En utilisant les données expérimentales ci-dessus, sélectionner la ou les bonnes réponses
[mtouchquiz 5]
III – La transmission synaptique du message nerveux
A l’aide des documents, expliquez le mode d’action du curare.
Conseils : ce devoir se présente un peu comme un devoir de type bac (2e partie, exercice 2) Il s’agit donc d’un entraînement pour vous. Utilisez la fiche méthode donnée, mais retenez ceci :
- Une introduction est nécessaire
- analysez chacun des documents proprement (que vous apporte chacun d’eux, quelles en sont les preuves scientifiques)
- mettez en relation les documents dans votre conclusion qui résume obligatoirement le fonctionnement du curare.
Document 1 : Études électro physiologiques menées dans les années 1950
L’utilisation de microélectrodes pour enregistrer le potentiel de membrane des cellules excitables, neurones et fibres excitables a permis à Fatt et Katz d’étudier la réponse des fibres musculaires aux stimulations par leur nerf moteur.
a) Dispositif expérimental
Ils ont isolé un muscle de grenouille et son nerf moteur, et ont placé cette préparation dans un liquide physiologique. Ils ont isolé dans ce muscle plusieurs fibres musculaires et repéré la plaque motrice de ces fibres. Ils ont alors inséré une microélectrode E dans la fibre musculaire à 2,5 mm de la plaque motrice (zone où se trouvent les synapses neuromusculaires) et une électrode de référence dans le liquide physiologique. Les deux électrodes sont reliées à un oscilloscope O.
b) Résultats des expériences
Ils enregistrent les potentiels membranaires enregistrés suite à une seule stimulation électrique du nerf moteur de l’expérience 1 où le muscle baigne dans du liquide physiologique et de l’expérience 2 où le muscle baigne dans du liquide physiologique additionné de curare.
Document 2 : Plaques motrices vue en MEB et détail observé au MET et colorisée
a) Plaques Motrices en MEB
b) Détail d’une plaque motrice en MET
Document 3 : expérience
Afin de mettre en évidence les récepteurs spécifiques de l’acétylcholine sur la membrane des fibres musculaires on réalise une autoradiographie.
1) On dépose de l’acétylcholine radioactive au niveau de la plaque motrice d’une fibre musculaire
2) On rince l’ensemble afin d’éliminer les molécules d’acétylcholine non fixées.
3) On réalise ensuite une autoradiographie pour révéler la présence éventuelle d’acétylcholine radioactive.
Information : Les zones blanches correspondent aux zones radioactives
On réalise la même série de manipulations à la suite d’un dépôt de curare sur une partie de la plaque motrice uniquement comme suit :
D’après http://thebrain.mcgill.ca/flash/a/a_09/a_09_m/a_09_m_dev/a_09_m_dev.html