Du potentiel d'action à l'intégration cérébrale — programme de Spécialité SVT 1re
Évaluation complète de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Travaille seul et sans aide, puis vérifie tes réponses avec le corrigé détaillé dépliable en bas de page.
Exercice 1 — Le potentiel d'action : analyse d'une courbe
Corrigé :
1. Les quatre phases du PA : Potentiel de repos (−70 mV) ; Dépolarisation (montée rapide de −70 mV à +30 mV) ; Repolarisation (retour de +30 mV vers −70 mV) ; Hyperpolarisation (passage en dessous de −70 mV) avant retour au repos.
2. Dépolarisation : ouverture des canaux Na⁺ voltage-dépendants → entrée massive de Na⁺ → inversion de la polarité. Repolarisation : inactivation des canaux Na⁺ + ouverture des canaux K⁺ → sortie de K⁺ → restauration de la polarité négative.
3. Loi du tout ou rien : si le stimulus atteint le seuil (≈ −55 mV), un PA complet et stéréotypé est déclenché ; en dessous du seuil, aucun PA n'est généré. Exemple : un stimulus de −60 mV ne déclenche rien ; un stimulus de −50 mV déclenche un PA complet de 100 mV.
Exercice 2 — La transmission synaptique
Corrigé :
1. Étapes : (1) PA arrive au bouton pré-synaptique → (2) ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants, entrée de Ca²⁺ → (3) fusion des vésicules synaptiques avec la membrane pré-synaptique, exocytose des neurotransmetteurs dans la fente → (4) diffusion des neurotransmetteurs et fixation sur les récepteurs spécifiques de la membrane post-synaptique → (5) modification du potentiel de membrane post-synaptique (PPSE ou PPSI).
2. PPSE : dépolarisation locale post-synaptique, rapproche le potentiel du seuil → rôle excitateur (neurotransmetteur : glutamate, acétylcholine). PPSI : hyperpolarisation locale post-synaptique, éloigne du seuil → rôle inhibiteur (neurotransmetteur : GABA).
Exercice 3 — Intégration synaptique et calcul
Corrigé :
1. Variation résultante : $(5 \times 6) + (3 \times -8) = 30 - 24 = +6\,\text{mV}$. Potentiel résultant : $-70 + 6 = -64\,\text{mV}$. Le seuil est à −55 mV, donc −64 mV reste en dessous du seuil → aucun PA n'est déclenché.
2. Sommation temporelle : si deux PPSE de +5 mV arrivent rapidement sur la même synapse, leurs effets s'additionnent avant dissipation du premier : potentiel = $-70 + 5 + 5 = -60\,\text{mV}$... si un troisième arrive : $-70 + 5 + 5 + 5 = -55\,\text{mV}$ → seuil atteint, PA déclenché. La rapidité de succession est cruciale car les PPSE se dissipent en quelques millisecondes.
Exercice 4 — Plasticité synaptique et addictions
Corrigé :
1. PLT : renforcement durable de l'efficacité synaptique suite à une stimulation répétée à haute fréquence. Mécanisme : augmentation du nombre de récepteurs AMPA post-synaptiques, plus grande libération de neurotransmetteurs. Rôle : la PLT renforce durablement les circuits neuronaux sollicités, constituant le substrat cellulaire de la mémorisation et de l'apprentissage (règle de Hebb).
2. La cocaïne bloque la recapture de la dopamine → accumulation de dopamine dans la fente synaptique → stimulation intense et prolongée des récepteurs dopaminergiques → activation massive des circuits de la récompense (sensation de plaisir intense). Par plasticité synaptique, les circuits dopaminergiques sont profondément modifiés : le cerveau devient dépendant d'un apport artificiel de dopamine, car le stimulus naturel ne suffit plus (tolérance et dépendance).
Exercice 5 — Organisation du SNC et pathologies
Corrigé :
| Structure | Fonction principale | Pathologie associée |
|---|---|---|
| Cortex moteur primaire | Motricité volontaire controlatérale | Paralysie (hémiplégie) si lésion |
| Cervelet | Coordination, équilibre | Ataxie (troubles de la coordination) |
| Moelle épinière | Relais, réflexes spinaux | Paraplégie ou tétraplégie si section |
| Tronc cérébral | Fonctions vitales (respiration, FC) | Mort cérébrale si lésion grave |
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