Neurone et fibre musculaire : la communication nerveuse et musculaire

Exercice 1 — Structure et rôle du neurone
Corrigé :
Q1. Les quatre parties : dendrites (réception du signal), corps cellulaire/soma (intégration), axone (conduction), boutons synaptiques (transmission). Sens : dendrites → soma → axone → cellule cible.
Q2. Neurone sensoriel : reçoit l'information des récepteurs sensoriels et la transmet vers le SNC (ex. neurone de la douleur cutanée). Interneurone : intègre l'information au sein du SNC (ex. neurones de la moelle épinière). Neurone moteur : conduit l'ordre moteur du SNC vers le muscle (ex. motoneurone alpha qui innerve le biceps).

Exercice 2 — Le potentiel d'action
Corrigé :
Q1. Trois phases :
• Dépolarisation : les canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent, Na⁺ entre → le potentiel passe de −70 mV à +30 mV.
• Repolarisation : les canaux Na⁺ se ferment/s'inactivent, les canaux K⁺ s'ouvrent, K⁺ sort → retour vers −70 mV.
• Hyperpolarisation transitoire : K⁺ continue de sortir brièvement → potentiel passe légèrement sous −70 mV avant de revenir au repos.
Q2. Loi du tout ou rien : si le stimulus est sous-liminaire, aucun PA n'est généré. Si le seuil (~−55 mV) est atteint, un PA se déclenche avec toujours la même amplitude (+100 mV). L'intensité du stimulus est donc codée non par l'amplitude des PA mais par leur fréquence : un stimulus plus intense génère plus de PA par seconde.

Exercice 3 — La transmission synaptique
Corrigé :
Q1. Étapes :
① PA arrive au bouton présynaptique → ouverture des canaux Ca²⁺ voltage-dépendants → entrée de Ca²⁺.
② Ca²⁺ déclenche la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane présynaptique → exocytose du neurotransmetteur dans la fente.
③ Le neurotransmetteur diffuse dans la fente et se fixe sur ses récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique.
④ Ouverture de canaux ioniques postsynaptiques → variation du potentiel membranaire postsynaptique (PPS).
⑤ Le neurotransmetteur est dégradé (ex. AChE) ou recapté → arrêt du signal.
Q2. PPSE vs PPSI :
• PPSE : dépolarisation légère de la membrane postsynaptique (potentiel se rapproche du seuil) → augmente la probabilité de PA.
• PPSI : hyperpolarisation de la membrane postsynaptique (potentiel s'éloigne du seuil) → diminue la probabilité de PA.

Exercice 4 — Jonction neuromusculaire et contraction
Corrigé :
Q1. Chaîne d'événements :
① PA du motoneurone → libération d'ACh à la jonction neuromusculaire → PA musculaire.
② Le PA musculaire se propage dans les tubules T → ouverture des canaux du réticulum sarcoplasmique → libération de Ca²⁺.
③ Ca²⁺ se fixe sur la troponine → déplacement de la tropomyosine → exposition des sites actifs de l'actine.
④ Têtes de myosine se lient à l'actine → hydrolyse d'ATP → pivot des têtes (glissement des filaments) → raccourcissement du sarcomère → contraction.
⑤ À l'arrêt du signal, la Ca²⁺-ATPase repompe le Ca²⁺ → tropomyosine revient masquer les sites actifs → relâchement.
Q2. Le curare se fixe sur les récepteurs nicotiniques à l'ACh de la plaque motrice sans les activer, empêchant l'ACh de s'y lier → aucun PA musculaire n'est déclenché → paralysie des muscles squelettiques.

Exercice 5 — Intégration synaptique — Calcul et analyse
Corrigé :
Σ PPSE = 6 × (−4) = −24 mV (dépolarisation de 24 mV).
Σ PPSI = 3 × (+6) = +18 mV (hyperpolarisation de 18 mV).
Variation nette = −24 + 18 = −6 mV.
Potentiel résultant = −70 + (−6) = −76 mV.
−76 mV < −55 mV (seuil non atteint) → aucun PA n'est déclenché.
Commentaire : les PPSI ont en partie compensé les PPSE, maintenant le potentiel sous le seuil malgré une majorité de synapses excitatrices.