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Fahmio
Fahmio
Bac Tunisie
Sciences de la vie et de la terre/NE-B
NE-BNeurophysiologie

Transmission synaptique et sommation

Idée directrice

Des enregistrements portent sur la région d'une synapse chimique après stimulation du neurone présynaptique. La trajectoire : démontrer le sens unidirectionnel de la transmission, établir la chaîne d'événements (arrivée du PA → entrée de Ca2+\text{Ca}^{2+} → exocytose du neurotransmetteur → fixation sur récepteurs postsynaptiques), et distinguer synapse excitatrice (PPSE) et inhibitrice (PPSI). On mobilise sommations temporelle et spatiale.

Ce qui aide à reconnaître la démarche

« La stimulation du neurone postsynaptique entraîne-t-elle une réponse ... ? En déduire le sens de la transmission » ; « Décrire les étapes de la transmission synaptique » ; « Nommer le type de sommation mis en jeu » ; « Déterminer la nature (excitatrice ou inhibitrice) de la synapse »

Besoin d’un point de départ ? Voir la méthode
  • Synapse chimique : unidirectionnelle (neurotransmetteur pré → récepteurs post).
  • Chaîne : PA → Ca²⁺ entre → exocytose → fixation → potentiel postsynaptique.
  • PPSE = dépolarisation (rapproche du seuil); PPSI = hyperpolarisation (éloigne).
  • Sommation temporelle (une synapse, dans le temps) vs spatiale (plusieurs synapses, même instant); le neurone intègre la somme algébrique.
  • Délai synaptique = libération + diffusion + fixation du neurotransmetteur ; il s'ajoute à chaque synapse traversée.
  • Le neurotransmetteur est éliminé par recapture présynaptique ou par hydrolyse enzymatique : son effet est bref.
Les pièges à vérifier dans ta démarche
  • Croire qu'un seul PPSE suffit : il est souvent infraliminaire, il faut sommer pour atteindre le seuil.
  • Confondre PPSI (hyperpolarisation, inhibiteur) et repolarisation d'un PA.
  • Oublier le rôle du Ca2+\text{Ca}^{2+} dans le déclenchement de l'exocytose.
  • Dire que la synapse peut transmettre dans les deux sens : elle est strictement unidirectionnelle.
  • Écrire une « entrée de K+\text{K}^+ » ou une « sortie de Cl−\text{Cl}^- » pour un PPSI : c'est l'inverse.
Sujet principal

Exercice — dans l'esprit des sujets du bac

8 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Un neurone postsynaptique NN reçoit les terminaisons de trois neurones présynaptiques AA, BB et CC. On enregistre le potentiel de membrane de NN (repos −70 mV-70\,\text{mV}; seuil de déclenchement d'un PA =−50 mV= -50\,\text{mV}) lors de différentes stimulations :

  • 1 stimulation de AA : légère dépolarisation de NN jusqu'à −66 mV-66\,\text{mV}, sans PA.
  • Stimulations rapprochées et répétées de AA : les dépolarisations s'additionnent et NN atteint −50 mV-50\,\text{mV} →\to un PA naît.
  • Stimulations simultanées de AA et BB : les dépolarisations s'additionnent et NN atteint le seuil →\to un PA naît.
  • 1 stimulation de CC : légère hyperpolarisation de NN jusqu'à −74 mV-74\,\text{mV}.
  1. La stimulation de NN (postsynaptique) provoque-t-elle une réponse dans AA ? Qu'en déduit-on sur le sens de transmission ?
  2. Décrire dans l'ordre les événements qui assurent la transmission du message au niveau d'une synapse chimique après l'arrivée d'un PA présynaptique.
  3. Interpréter les enregistrements obtenus avec AA répété, puis A+BA+B simultanés.
    1. Nommer le type de sommation dans chaque cas.
    2. Comment nomme-t-on le potentiel postsynaptique produit par AA et par BB ?
  4. Quelle est la nature de la synapse établie par CC ? Justifier et préciser son rôle dans l'intégration.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Stimuler le neurone postsynaptique NN ne provoque aucune réponse dans AA. Le message ne circule que du neurone présynaptique vers le neurone postsynaptique : la transmission synaptique est unidirectionnelle (vésicules d'un seul côté ; récepteurs sur la membrane postsynaptique).

2. Enchaînement électro-chimio-électrique après l'arrivée d'un PA présynaptique :

  • Ouverture des canaux Ca2+\text{Ca}^{2+} voltage-dépendants du bouton → entrée de Ca2+\text{Ca}^{2+}.
  • Fusion des vésicules : exocytose du neurotransmetteur dans la fente synaptique.
  • Suite au dépôt du neurotransmetteur, fixation sur des récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique et ouverture de canaux ioniques.
  • Naissance d'un potentiel postsynaptique (dépolarisant ou hyperpolarisant) ; le neurotransmetteur est ensuite dégradé ou recapté.

3.(a) Sommation temporelle : 4 stimulations très rapprochées de AA font s'additionner les dépolarisations d'une même synapse dans le temps ; NN atteint −50 mV-50\,\text{mV} et un PA naît. Sommation spatiale : stimulations simultanées de AA et BB additionnent les dépolarisations de synapses distinctes au même instant ; le seuil est également atteint.

3.(b) Une stimulation isolée de AA (ou de BB) produit une légère dépolarisation d'amplitude limitée : c'est un PPSE (potentiel postsynaptique excitateur), infraliminaire isolément (−66 mV-66\,\text{mV}). La synapse de AA (et de BB) est excitatrice.

4. Une stimulation de CC produit une hyperpolarisation (−74 mV-74\,\text{mV}) : c'est un PPSI ; la synapse de CC est inhibitrice. Elle éloigne NN du seuil et, par sommation avec les PPSE, peut empêcher la naissance d'un PA. L'ensemble des PPSE et PPSI constitue la sommation spatiotemporelle : le neurone NN intègre (somme algébrique) et un PA naît seulement si le seuil (−50 mV-50\,\text{mV}) est atteint. PA de N  ⟺  ∑PPSE+∑PPSI atteint −50 mV\boxed{\text{PA de } N \iff \sum\text{PPSE}+\sum\text{PPSI} \text{ atteint }-50\,\text{mV}}

Changer d’énoncé, garder le raisonnement

Choisis un seul transfert après le sujet principal. Qu’est-ce qui change ? Quel résultat ou quelle méthode peux-tu réutiliser ? Les autres exercices restent disponibles pour une prochaine séance.

Variantes rencontrées : action d'une substance (curare bloquant les récepteurs, atropine, ou inhibiteur de l'acétylcholinestérase) ; identification du neurotransmetteur ; plaque motrice (synapse neuromusculaire) ; calcul du délai synaptique.

Exercices d'entraînement — une nuance à la fois

1 Une substance supprime-t-elle la transmission ou l’excitabilité ?
Entraînement 01 / 07

Une substance supprime-t-elle la transmission ou l’excitabilité ?

1 questionCorrigé masquéEn cours de relecture

Un neurone N reçoit une synapse chimique excitatrice S. Dans ce modèle pédagogique, les essais sont indépendants ; la membrane revient au repos à −68 mV entre deux essais. Le seuil du potentiel d’action (PA) vaut −54 mV. Les mêmes stimulations sont appliquées avec ou sans une substance X, déposée uniquement au niveau de S. Les valeurs ci-dessous sont construites pour l’exercice, pas issues d’une mesure publiée.

EssaiSans XAvec X
Stimulation présynaptique isoléeDépolarisation jusqu’à −60 mV, sans PAPotentiel maintenu à −68 mV
Deux stimulations présynaptiques rapprochéesDépolarisation atteignant −54 mV, puis PAPotentiel maintenu à −68 mV
Stimulation électrique directe de N, suffisamment intensePAPA

Décrire les effets de X sur la transmission synaptique et sur la réponse à une stimulation directe. Déduire ce que X perturbe et ce que le dernier essai permet d’écarter. Peut-on conclure, avec ces seuls résultats, que X bloque précisément les récepteurs postsynaptiques ? Proposer une expérience qui permettrait de départager deux explications possibles.

Cet exercice et sa correction sont en cours de relecture. Tu peux les consulter ; l’exercice n’est pas encore proposé en séance.

Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

Résultats. Sans X, une stimulation présynaptique fait passer N de −68 à −60 mV ; deux stimulations rapprochées permettent d’atteindre −54 mV et sont suivies d’un PA. Avec X, ces deux essais laissent N à −68 mV. En revanche, la stimulation électrique directe de N provoque un PA dans les deux conditions.

Interprétation. Avec X, les stimulations présynaptiques ne provoquent plus la dépolarisation observée sans X. Pourtant, le même neurone produit encore un PA lorsqu’il est stimulé directement. Le témoin de stimulation directe dissocie donc une transmission synaptique défaillante d’une incapacité générale du neurone à produire un PA.

Déduction. X perturbe la transmission chimique par S : le message présynaptique ne produit plus le PPSE attendu. Le PA conservé lors de la stimulation directe montre que N peut encore déclencher un PA ; on écarte donc une disparition générale de son excitabilité dans ces conditions. Les seuls résultats ne localisent pas l’action moléculaire : un défaut de libération du neurotransmetteur et un blocage de sa réception restent notamment compatibles. Un essai supplémentaire, tel qu’un dépôt direct du neurotransmetteur avec et sans X, serait nécessaire pour départager ces possibilités.

2 Drill NE-B.2 — Nombre minimal de stimulations : une synapse excitatrice seule, puis avec une synapse inhibitrice
Entraînement 02 / 07

Drill NE-B.2 — Nombre minimal de stimulations : une synapse excitatrice seule, puis avec une synapse inhibitrice

5 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Deux neurones présynaptiques A et B forment chacun une synapse avec une dendrite du neurone M (document). On stimule A en St A ou B en St B, une seule fois, et on relève la valeur extrême de la d.d.p. en quatre points : O1 près de la synapse B–M, O2 près de la synapse A–M, O3 au cône axonique de M, O4 sur l'axone de M. Le potentiel de repos de M vaut −70 mV ; le seuil de naissance d'un potentiel d'action au cône axonique vaut −50 mV. On admet que des potentiels postsynaptiques rapprochés ou simultanés s'additionnent exactement.

StimulationO1O2O3O4
une stimulation efficace de B−61 mV−70 mV−64 mV−70 mV
une stimulation efficace de A−70 mV−77 mV−75 mV−70 mV
  1. Identifiez les phénomènes enregistrés, puis déduisez la nature des synapses B–M et A–M.
  2. Comparez les amplitudes relevées en O1 et en O3 lors de la stimulation de B ; dégagez une propriété des potentiels postsynaptiques.
  3. Déterminez, en justifiant, le nombre minimal de stimulations efficaces rapprochées de B qui fait apparaître un potentiel d'action en O4.
  4. On stimule A une seule fois, en même temps que la première des stimulations rapprochées de B. Déterminez le nombre minimal de stimulations de B qui permet encore d'obtenir un potentiel d'action en O4 ; nommez la sommation mise en jeu.
  5. Dégagez le rôle du neurone M.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. La stimulation de B dépolarise la membrane de M : 9 mV en O1 (−61 mV), 6 mV en O3 (−64 mV), sans potentiel d'action en O4 : c'est un PPSE, et la synapse B–M est excitatrice. La stimulation de A l'hyperpolarise : 7 mV en O2 (−77 mV), 5 mV en O3 (−75 mV) : c'est un PPSI, et la synapse A–M est inhibitrice.

2. Le même PPSE mesure 9 mV près de la synapse et 6 mV au cône axonique : il se propage en diminuant d'amplitude. Les potentiels postsynaptiques sont des potentiels à décrément spatial (locaux et graduables).

3. Idée : c'est au cône axonique que naît le potentiel d'action ; on raisonne donc avec l'amplitude mesurée en O3, pas en O1. Il faut une dépolarisation d'au moins 20 mV (de −70 à −50 mV). Trois PPSE de 6 mV donnent 18 mV (−52 mV) : le seuil n'est pas atteint. Quatre donnent 24 mV (−46 mV) : le seuil est dépassé et un potentiel d'action se propage jusqu'en O4 par sommation temporelle. Nombre minimal : 4 stimulations\boxed{4\ \text{stimulations}}. Avec l'amplitude de O1 (9 mV), on trouverait à tort 3 stimulations.

4. Le PPSI de 5 mV se retranche des PPSE. Avec quatre stimulations de B : 24 − 5 = 19 mV (−51 mV), le seuil n'est pas atteint. Avec cinq : 30 − 5 = 25 mV (−45 mV), un potentiel d'action naît. Il faut 5 stimulations de B\boxed{5\ \text{stimulations de B}}, en plus de la stimulation de A : c'est une sommation spatiotemporelle (temporelle sur B, spatiale entre A et B).

5. M reçoit des messages excitateurs (B) et inhibiteurs (A). Au niveau de son cône axonique, il fait la somme algébrique des potentiels postsynaptiques et n'émet un message sur son axone que si la résultante atteint le seuil : M est un neurone intégrateur.

3 Drill NE-B.3 — Trois sommes deux à deux : retrouver la réponse de chaque synapse
Entraînement 03 / 07

Drill NE-B.3 — Trois sommes deux à deux : retrouver la réponse de chaque synapse

4 questionsCorrigé masqué

Trois neurones N1, N2 et N3 font synapse avec le neurone M. Un oscilloscope O enregistre la d.d.p. de M au niveau de son cône axonique (repos −70 mV ; seuil −50 mV). On admet que les potentiels postsynaptiques s'additionnent exactement.

Série 1. On stimule simultanément deux des trois neurones, une seule fois. Aucun potentiel d'action n'apparaît.

Neurones stimulés simultanémentN1 et N2N1 et N3N2 et N3
Valeur extrême de la d.d.p. de M−65 mV−56 mV−67 mV

Série 2. Au temps t1, on porte trois stimulations rapprochées sur l'un des trois neurones : O enregistre un potentiel d'action. Au temps t2, on porte trois stimulations rapprochées sur un autre neurone : la d.d.p. de M atteint −79 mV.

  1. Identifiez les enregistrements de la série 1 et nommez le type de sommation mis en jeu.
  2. Déterminez les valeurs algébriques des variations de potentiel produites en O par une stimulation isolée de N1, de N2 et de N3 ; déduisez la nature de chaque synapse.
  3. Identifiez le neurone stimulé à t1, puis à t2. Justifiez en éliminant les autres neurones.
  4. Expliquez pourquoi la stimulation simultanée de N1 et N3 ne déclenche pas de potentiel d'action, alors que trois stimulations rapprochées du neurone stimulé à t1 en déclenchent un.
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1. Les trois tracés sont des dépolarisations de faible amplitude (5, 14 et 3 mV) qui restent sous le seuil : ce sont des potentiels postsynaptiques globaux, obtenus par sommation spatiale de deux réponses simultanées.

2. Idée : poser une inconnue par synapse ; la somme des trois équations donne la somme des trois inconnues. Soit e1, e2 et e3 les variations (en mV, par rapport à −70 mV) dues à une stimulation isolée de N1, N2 et N3 :

e1+e2=5,e1+e3=14e_1+e_2=5,\quad e_1+e_3=14
e2+e3=3e_2+e_3=3

En additionnant : 2(e1 + e2 + e3) = 22, donc e1 + e2 + e3 = 11. D'où e1 = 11 − 3 = +8 mV, e2 = 11 − 14 = −3 mV, e3 = 11 − 5 = +6 mV. Réponses isolées : N1 → −62 mV (PPSE), N2 → −73 mV (PPSI), N3 → −64 mV (PPSE). Les synapses N1–M et N3–M sont excitatrices, la synapse N2–M est inhibitrice.

3. Idée : un potentiel d'action exige une dépolarisation d'au moins 20 mV. À t1, trois PPSE de N1 donnent 3 × 8 = 24 mV (−46 mV) : le seuil est atteint. Trois PPSE de N3 ne donneraient que 18 mV (−52 mV), et N2 hyperpolarise : t1:N1\boxed{t_1 : N_1}. À t2, −79 mV correspond à une hyperpolarisation de 9 mV, soit 3 × (−3) mV : t2:N2\boxed{t_2 : N_2}, par sommation temporelle de trois PPSI.

4. N1 et N3 simultanés donnent 8 + 6 = 14 mV (−56 mV), sous le seuil ; trois PPSE de N1 rapprochés donnent 24 mV. Ce qui compte n'est pas le type de sommation mais l'amplitude du potentiel global au cône axonique comparée aux 20 mV nécessaires.

4 Drill NE-B.4 — Le tableau O1–O5 après huit stimulations : PA, PPSE, PPSI ou repos ?
Entraînement 04 / 07

Drill NE-B.4 — Le tableau O1–O5 après huit stimulations : PA, PPSE, PPSI ou repos ?

1 questionFigure fournieCorrigé masqué

Dans le montage du document, le neurone N est stimulé en St. Il forme la synapse S1 avec le neurone M et la synapse S2 avec l'interneurone I, qui forme la synapse S3 avec le neurone P. On admet que chaque potentiel d'action de N déclenche un potentiel d'action dans I, et que chaque potentiel d'action présynaptique ajoute la même variation de potentiel au corps cellulaire de M et à celui de P. Repos −70 mV ; seuil −50 mV.

Expérience 1. Trois stimulations efficaces rapprochées en St donnent : en O1, trois potentiels d'action identiques ; en O2, une dépolarisation jusqu'à −61 mV ; en O3, une hyperpolarisation jusqu'à −73 mV ; en O4 et en O5, aucune variation.

1) Nommez les enregistrements obtenus en O1, O2 et O3 lors de l'expérience 1.

2) Précisez la nature des synapses S1 et S3. Que peut-on dire de la synapse S2 ? Justifiez.

Expérience 2. On porte huit stimulations efficaces rapprochées en St.

3) Reproduisez et complétez le tableau suivant.

OscilloscopeNom du phénomène enregistréJustification
O1
O2
O3
O4
O5

4) Déterminez le nombre minimal de stimulations rapprochées en St qui fait apparaître un potentiel d'action en O4.

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1. D'après l'expérience 1 : O1, train de trois potentiels d'action ; O2, dépolarisation locale de 9 mV : PPSE global ; O3, hyperpolarisation de 3 mV : PPSI global.

2. PPSE en O2 : S1 est excitatrice. PPSI en O3 : S3 est inhibitrice. I émet un potentiel d'action à chaque potentiel d'action de N : la synapse S2 est excitatrice ; I est un interneurone inhibiteur.

3. Idée : extrapoler la variation apportée par un potentiel d'action, puis se souvenir qu'un potentiel postsynaptique reste local alors qu'un potentiel d'action se propage. Trois potentiels d'action donnent 9 mV en O2 et 3 mV en O3, soit 3 mV et 1 mV par potentiel d'action.

OscilloscopeNom du phénomèneJustification
O1train de 8 potentiels d'actionchaque stimulation efficace fait naître un potentiel d'action de même amplitude
O2PPSE global puis un ou plusieurs potentiels d'action8 × 3 = 24 mV ≥ 20 mV : le seuil est atteint
O3PPSI global jusqu'à −78 mV8 × 1 = 8 mV d'hyperpolarisation, aucun potentiel d'action
O4un ou plusieurs potentiels d'action, sans dépolarisation préalablele potentiel d'action né au cône axonique de M se propage sans atténuation ; le PPSE à décrément n'atteint pas O4
O5potentiel de repos (−70 mV)le PPSI à décrément n'atteint pas O5 et P n'émet aucun potentiel d'action

4. Il faut n × 3 ≥ 20 mV : six stimulations donnent 18 mV (−52 mV), sept donnent 21 mV (−49 mV). Nombre minimal : 7 stimulations\boxed{7\ \text{stimulations}}.

5 Drill NE-B.5 — PPSE et PPSI reçus ensemble : la fonction du neurone N4
Entraînement 05 / 07

Drill NE-B.5 — PPSE et PPSI reçus ensemble : la fonction du neurone N4

4 questionsFigure fournieCorrigé masqué

Dans le montage du document, le neurone N1 fait synapse sur N3, dont l'axone fait synapse sur N4 ; le neurone N2 fait synapse directement sur N4, dont l'axone innerve le muscle M. L'oscilloscope O enregistre au cône axonique de N4 (repos −70 mV ; seuil −50 mV). On admet que les potentiels postsynaptiques s'additionnent exactement.

ExpérienceStimulationEnregistrement en OMuscle M
1une stimulation efficace en St1hyperpolarisation jusqu'à −76 mVau repos
2une stimulation efficace en St2dépolarisation jusqu'à −58 mVau repos
3deux stimulations très rapprochées en St2potentiel d'actioncontraction
4deux stimulations très rapprochées en St2 et, simultanément, une en St1dépolarisation jusqu'à −52 mVau repos
  1. Exploitez les expériences 1 et 2 afin de préciser la nature des synapses N1–N3, N3–N4 et N2–N4.
  2. Expliquez les résultats des expériences 3 et 4.
  3. Prévoyez, en justifiant, le résultat de trois stimulations très rapprochées en St2 associées à une stimulation en St1.
  4. En intégrant les informations précédentes, expliquez la fonction assurée par le neurone N4.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. Idée : un message ne franchit N3 que si N3 émet lui-même des potentiels d'action. Expérience 1 : la stimulation de N1 produit sur N4 une hyperpolarisation de 6 mV, un PPSI. Le message a donc traversé N3 : N3 a émis un potentiel d'action, ce qui suppose que N1–N3 est excitatrice ; le PPSI montre que N3–N4 est inhibitrice. Expérience 2 : la stimulation de N2 produit un PPSE de 12 mV : N2–N4 est excitatrice.

2. Expérience 3 : deux PPSE rapprochés s'additionnent (sommation temporelle) : 2 × 12 = 24 mV, soit −46 mV ; le seuil est dépassé, un potentiel d'action naît et se propage jusqu'au muscle, qui se contracte. Expérience 4 : le PPSI venu de N3 se retranche : 24 − 6 = 18 mV, soit −52 mV ; le seuil n'est pas atteint, aucun message ne part vers M (sommation spatiotemporelle).

3. 3 × 12 − 6 = 30 mV, soit −40 mV : le seuil est dépassé, un potentiel d'action naît dans N4 et le muscle se contracte\boxed{\text{le muscle se contracte}}.

4. N4 reçoit en même temps une afférence excitatrice (N2) et une afférence inhibitrice (N3). Au cône axonique, il fait la somme algébrique des PPSE et des PPSI, dans l'espace et dans le temps ; il n'émet de potentiel d'action vers le muscle que si la résultante atteint −50 mV. N4 est un motoneurone intégrateur : la réponse motrice dépend du bilan des influences qu'il reçoit, pas d'un simple relais du message.

6 Drill NE-B.6 — Neurotransmetteurs déposés dans trois fentes : nature certaine ou probable
Entraînement 06 / 07

Drill NE-B.6 — Neurotransmetteurs déposés dans trois fentes : nature certaine ou probable

4 questionsCorrigé masqué

Trois neurones présynaptiques P1, P2 et P3 forment chacun une synapse avec le motoneurone M (fentes synaptiques f1, f2 et f3). Les oscilloscopes O1, O2 et O3 enregistrent la membrane postsynaptique de M au voisinage de chacune des trois synapses ; O4 enregistre sur l'axone de M.

Expérience 1. On dépose simultanément une dose convenable d'un neurotransmetteur X dans les trois fentes et on mesure l'amplitude des phénomènes enregistrés en O1, O2 et O3 ; on recommence avec un neurotransmetteur Y.

Amplitude (mV)O1O2O3
neurotransmetteur X600
neurotransmetteur Y004

Expérience 2. Cinq stimulations efficaces successives et très rapprochées de P2 font apparaître en O4 un phénomène d'amplitude 100 mV.

Expérience 3. On reprend l'expérience 1 avec le GABA, puis avec l'acétylcholine (ACh) ; on relève cette fois le sens de la variation.

O1O2O3
GABA00hyperpolarisation de 4 mV
ACh0dépolarisation de 7 mV0
  1. Exploitez l'expérience 1 afin de :
    1. dégager la nature (certaine ou probable) des synapses P1–M et P3–M ;
    2. proposer une hypothèse expliquant l'absence de réponse en O2.
  2. Expliquez le résultat de l'expérience 2 et précisez la nature de la synapse P2–M.
  3. Exploitez l'expérience 3 afin de :
    1. préciser la nature de la synapse P3–M ;
    2. vérifier l'hypothèse proposée en 1-b ;
    3. dégager une propriété des neurotransmetteurs.
  4. Proposez une expérience permettant de préciser la nature de la synapse P1–M.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1.a Suite au dépôt de X, O1 enregistre un potentiel postsynaptique de 6 mV dont le sens n'est pas donné (PPSE ou PPSI) ; O2 et O3 restent au potentiel de repos. Suite au dépôt de Y, seul O3 enregistre un potentiel de 4 mV. Chacune des synapses P1–M et P3–M peut donc être excitatrice ou inhibitrice : leur nature est seulement probable.

1.b Hypothèse : le neurotransmetteur de la synapse P2–M n'est ni X ni Y ; sa membrane postsynaptique ne porte pas leurs récepteurs.

2. Une amplitude de 100 mV ne peut être qu'un potentiel d'action : les PPSE produits par les cinq stimulations se sont additionnés (sommation temporelle) jusqu'au seuil. La synapse P2–M est excitatrice (nature certaine).

3.a Le GABA ne modifie le potentiel qu'au voisinage de P3–M, où il produit une hyperpolarisation : un PPSI. La synapse P3–M est inhibitrice. Y y produit une variation de même amplitude : il agit vraisemblablement sur les mêmes récepteurs que le GABA.

3.b L'ACh ne dépolarise la membrane qu'au voisinage de P2–M : l'ACh est le neurotransmetteur de cette synapse ; ce n'est ni X ni Y, ce qui vérifie l'hypothèse de 1-b et confirme que la synapse est excitatrice.

3.c Chaque neurotransmetteur n'agit que sur la synapse dont la membrane postsynaptique porte ses récepteurs : il existe une spécificité neurotransmetteur–récepteur.

4. On porte une stimulation efficace sur P1 et on enregistre en O1 : une dépolarisation (PPSE) montrerait que P1–M est excitatrice, une hyperpolarisation (PPSI) qu'elle est inhibitrice. On peut aussi redéposer X dans f1 en relevant cette fois le sens de la variation.

7 Drill NE-B.7 — Stimulations combinées (S1 + S2 + S3) + S1 : sommation spatiotemporelle chiffrée
Entraînement 07 / 07

Drill NE-B.7 — Stimulations combinées (S1 + S2 + S3) + S1 : sommation spatiotemporelle chiffrée

6 questionsCorrigé masqué

Quatre neurones présynaptiques N1, N2, N3 et N4 forment chacun une synapse avec le neurone postsynaptique M ; on peut les stimuler en S1, S2, S3 et S4. On enregistre la d.d.p. de M au niveau de son cône axonique (repos −70 mV ; seuil −50 mV) et on admet que les potentiels postsynaptiques s'additionnent exactement.

Une stimulation isolée donne : en S2, une dépolarisation de 6 mV ; en S3, une hyperpolarisation de 5 mV ; en S4, une dépolarisation de 10 mV. La réponse à une stimulation isolée en S1 n'a pas été mesurée.

La notation (S1 + S2 + S3) + S1 désigne trois stimulations simultanées suivies rapidement d'une nouvelle stimulation en S1. On obtient :

  • enregistrement 1 — (S1 + S2 + S3) + S1 : dépolarisation globale jusqu'à −61 mV, puis retour au repos ;
  • enregistrement 2 — (S2 + S3 + S4) + S4 : variation de −70 mV à +30 mV, puis retour au repos.
  1. Identifiez les enregistrements 1 et 2.
  2. Expliquez la différence constatée entre les deux enregistrements.
  3. Déterminez la variation de potentiel produite par une stimulation isolée en S1 ; déduisez la nature de la synapse N1–M.
  4. Prévoyez, en justifiant, le résultat de quatre stimulations simultanées en S1, S2, S3 et S4.
Voir la correction commentéeAprès avoir posé votre démarche

1. D'après les données, l'enregistrement 1 est une dépolarisation de 9 mV restée sous le seuil : un PPSE global. L'enregistrement 2, d'amplitude 100 mV, est un potentiel d'action.

2. Les deux résultent d'une sommation spatiotemporelle : spatiale entre synapses stimulées simultanément, temporelle par la stimulation répétée. Pour l'enregistrement 2 : 6 − 5 + 2 × 10 = +21 mV, soit −49 mV ; le seuil est atteint, d'où le potentiel d'action. Pour l'enregistrement 1, le potentiel global n'est que de +9 mV, inférieur aux 20 mV nécessaires.

3. Idée : écrire la somme algébrique de l'enregistrement 1 avec e1 pour inconnue. 2 e1 + 6 − 5 = 9, donc e1 = +4 mV : une stimulation en S1 produit un PPSE, et la synapse N1–M est excitatrice\boxed{\text{la synapse N1–M est excitatrice}}.

4. 4 + 6 − 5 + 10 = 15 mV, soit −55 mV : PPSE global infraliminaire, aucun potentiel d'action. La sommation spatiale des quatre synapses ne suffit pas, alors que deux PPSE de S4 rapprochés, ajoutés à S2 et S3, y parvenaient.

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