Potentiel d'action

Synonymes

Influx nerveux, potentiel d'excitation, pic, onde d'excitation, potentiel d'action, excitation électrique

définition

Le potentiel d'action est un bref changement du potentiel membranaire d'une cellule par rapport à son potentiel de repos. Il est utilisé pour transmettre l'excitation électrique et est donc élémentaire pour la transmission de stimuli.

physiologie

Afin de comprendre le potentiel d'action, il faut d'abord regarder Potentiel de repos prendre conscience d'une cellule. Chaque cellule excitable à l'état de repos en a une. Il est créé par le Différence en charge entre l'intérieur et l'extérieur du Membrane cellulaire et cela dépend de la cellule respective de sa hauteur. En règle générale, les valeurs varient entre -50 mV et -100 mV. La plupart des cellules nerveuses ont un potentiel de repos de -70 mV, ce qui signifie qu'à l'état de repos, l'intérieur de la membrane cellulaire est chargé négativement par rapport à l'extérieur de la membrane cellulaire. Nous allons maintenant examiner le développement d'un potentiel d'action à l'aide d'une cellule nerveuse. Ici, les potentiels d'action provoquent un rapide Conduction d'excitation dans le corps sur de longues distances.

Position de départ

La cellule a un potentiel de membrane au repos, qui est maintenu par la pompe sodium-potassium.

Phase d'initiation

Une excitation, déclenchée par un stimulus, atteint la cellule. L'intérieur de la cellule devient plus positif en raison de l'afflux d'ions sodium. Si une certaine valeur seuil est dépassée (dans le cas de cellules nerveuses d'environ - 50 mV), un potentiel d'action est déclenché. Cela fonctionne selon le «principe du tout ou rien». Cela signifie qu'il n'y a pas de «petit potentiel d'action», que ce soit ou non. La forme du potentiel d'action est toujours uniforme après le dépassement de la valeur seuil, quelle que soit la force du stimulus.

Dépolarisation

Si la valeur seuil est dépassée, de nombreux canaux sodiques sur la membrane cellulaire s'ouvrent d'un seul coup et de nombreux ions sodium s'écoulent à l'intérieur de la cellule depuis l'extérieur en même temps. La cellule devient positive à l'intérieur jusqu'à environ +20 à + 30 mV. Cet événement est également connu sous le nom de «propagation» ou «dépassement».

Repolarisation

Une fois que le maximum de dispersion est atteint, les canaux sodiques recommencent à se fermer. Pour cela, les canaux potassiques s'ouvrent, avec lesquels les ions potassium chargés positivement s'écoulent hors de la cellule et l'intérieur de la cellule redevient plus négatif.

Hyperpolarisation

En raison de la repolarisation, le potentiel de repos n'est généralement pas atteint au début et peut atteindre des valeurs allant jusqu'à - 90 mV, par exemple dans le cas d'une cellule nerveuse avec un potentiel de repos de -70 mV. Ceci est également appelé post-potentiel hyperpolarisant. Cela provient du fait que les canaux potassiques se ferment plus lentement et donc des ions potassium chargés plus positivement s'écoulent hors de la cellule.

Le rapport d'origine est ensuite restauré par la pompe sodium-potassium, qui utilise l'énergie pour transporter trois ions sodium hors de la cellule et, en retour, deux ions potassium dans la cellule.

La phase dite réfractaire est également importante pour le potentiel d'action. Elle provient du fait que les canaux sodiques sont inactifs pendant un court laps de temps après le déclenchement du potentiel d'action. Ainsi, aucun potentiel d'action supplémentaire ne peut être déclenché pendant la «période réfractaire absolue» et un potentiel d'action supplémentaire ne peut être déclenché que dans une mesure limitée pendant la «période réfractaire relative».

Un potentiel d'action dure environ 1 à 2 millisecondes dans les cellules nerveuses. Dans une cellule du muscle cardiaque, cela peut même durer plusieurs centaines de millisecondes.

Potentiel d'action au cœur

La base de la stimulation électrique dans le cœur est le soi-disant potentiel d'action.Il représente le changement biologiquement limité dans le temps d'une tension électrique à travers la membrane cellulaire, qui se termine par une action musculaire, dans ce cas le rythme cardiaque. D'une durée d'environ 200 à 400 millisecondes en fonction de la fréquence cardiaque respective, c'est-à-dire du nombre de battements par minute, soit Potentiel d'action sur le cœur plus long que celle d'un muscle squelettique ou d'une cellule nerveuse. Cela protège le cœur de la surexcitation.

À partir d'un certain potentiel de repos, une tension de base d'environ moins 90 millivolts, qui est appliquée aux membranes des cellules, le potentiel d'action traverse le cœur quatre phases de formation de l'excitation. Différents canaux ioniques fonctionnent ensemble pour modifier la tension électrique à l'extérieur des cellules. Ce sont principalement des protéines de transport situées dans la peau des cellules et transportant diverses très petites particules chargées à travers leur membrane. Cela rendra le la tension électrique sur la cellule change et ainsi formé le potentiel d'action sur le cœur.

Dans le première phase, la dite Phase de dépolarisation, la capacité à transporter des particules de sodium chargées positivement augmente. Ceux-ci coulent maintenant à l'intérieur des cellules et conduisent à un Augmentation de la tension d'environ moins 90 millivolts à plus 30 millivolts.

En déplaçant la charge électrique dans la plage positive, ils deviennent spécifiques Canaux calciques au coeur ouvert. Alors il en vient à un Afflux de particules de calcium dans les cellules cardiaques. Celles-ci seconde phase représente la longue durée typique du cœur Phase du plateau C'est là que l'excitation est portée et empêche, entre autres, l'entrée de potentiels d'action supplémentaires superflus. Il assure la capacité de pompage contrôlée du cœur et protège contre les arythmies cardiaques.

Dans le troisième phase, les Phase de repolarisation, la tension électrique revient lentement dans la direction du potentiel de repos de moins 90 millivolts. En raison d'un processus consommateur d'énergie, contrairement au gradient de concentration au-dessus de la cellule, l'afflux devient actif Particules de sodium à l'extérieur et émanait Les parties de potassium retournent dans la cellule transporté. Et ceci jusqu'à ce que le potentiel de repos d'origine se stabilise à nouveau. La cellule est maintenant prête pour un nouveau potentiel d'action.

Potentiel d'action au nœud sinusal

L'origine d'excitation du potentiel d'action au niveau du cœur réside dans le soi-disant Nœud sinusal. Ceci est localisé dans l'oreillette droite près de la confluence de la veine cave supérieure, qui transporte le sang de la circulation systémique supérieure vers le cœur.

Le nœud sinusal se compose de cellules musculaires modifiéesqui créent les potentiels d'action nécessaires à l'excitation. Ils forment ainsi le naturel Stimulateur cardiaque de notre cœur. Ce sont des cellules rapidement excitables avec une fréquence naturelle d'environ 60 à 80 battements par minute. Cette fréquence naturelle peut être enregistrée sous la forme de l'impulsion.

A partir de là, le potentiel d'action qui en résulte suit son cours via certaines structures anatomiques pour conduire à une contraction, un battement de cœur, dans les muscles actifs du cœur. Le nombre de battements par minute peut être adapté à la charge sur la personne. le Sympathique, un système nerveux autonome particulièrement important lors de l'augmentation charge est activé, conduit à une augmentation des potentiels d'action entrants.
Est-ce que le contraire, le soi-disant Système nerveux parasympathique activé, en particulier dans Périodes de repos du corps joue un rôle, le nombre de potentiels d'action vers le cœur est étranglé. Le rythme cardiaque ralentit. Également Des médicaments et le corps propre Les hormones, comme l'adrénaline, affectent ce système.