Nerfs et muscles : guide d’étude

Idées clés

Les cellules nerveuses transmettent des signaux sous forme de variations du potentiel de membrane, et les cellules musculaires se raccourcissent quand les filaments fins et épais glissent. Les questions mêlent équilibre ionique, temps de conduction et phases du potentiel d’action.

• Le potentiel d’équilibre d’un ion à 37 °C est E = (61,5 mV ÷ z) × log₁₀([extérieur] ÷ [intérieur]). Pour K⁺ il est fortement négatif, ce qui fixe le potentiel de repos près de −70 mV.
• Un potentiel d’action se déclenche si la membrane atteint le seuil. Les canaux Na⁺ s’ouvrent (dépolarisation), puis les canaux K⁺ (repolarisation), et une brève hyperpolarisation suit.
• La vitesse de conduction est distance ÷ durée. La myéline et un axone plus large l’augmentent. Plusieurs petits PPSE doivent se sommer pour atteindre le seuil.
• Le muscle se contracte quand les filaments fins glissent sur les épais, ce qui raccourcit le sarcomère alors que les filaments gardent leur longueur.

Équations clés

• E = (61.5 mV ÷ z) × log₁₀([out] ÷ [in])
• velocity = distance ÷ time
• EPSPs needed = (threshold − rest) ÷ size
• length after = rest length × (1 − fraction shortened)

Exemple résolu

Pour K⁺ à 5 mM à l’extérieur et 140 mM à l’intérieur, E = 61,5 × log₁₀(5 ÷ 140) = 61,5 × (−1,45) = −89 mV. Un neurone à −70 mV, de seuil −55 mV, avec des PPSE de 5 mV, a besoin de (−55 − (−70)) ÷ 5 = 3 PPSE. Un influx qui parcourt 120 mm en 4 ms a une vitesse de 30 m/s.

Erreurs fréquentes

• Mettre la concentration intérieure au-dessus de l’extérieure dans l’équation de Nernst, ce qui inverse le signe.
• Dire que le potentiel d’action est plus grand avec un stimulus plus fort. Il obéit à la loi du tout ou rien ; seule la fréquence change.
• Croire que les filaments se raccourcissent pendant la contraction. Ils glissent ; c’est le sarcomère qui se raccourcit.

Pratique

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