5 L’information circule le long des fibres nerveuses

ACTIVITÉ 4 LE TISSU NERVEUX – Organiser des informations de façon globale

À partir du texte des pages 86 à 92, construis une carte heuristique du tissu nerveux. Il s’agit d’un diagramme qui doit mettre en lumière les liens existant entre les cellules du système nerveux et leurs rôles respectifs.

ACTIVITÉ 5 QUELLE EST LA NATURE DU MESSAGE VÉHICULÉ PAR LES FIBRES NERVEUSES ? Analyser et interpréter des résultats expérimentaux

Tu vas interpréter des oscillogrammes (courbes affichées sur l’écran d’un oscilloscope). Le principe de l’oscilloscope t’est expliqué à la page 225. 1. Comprends-tu les oscillogrammes ? Le metteur en page a tout mélangé ! Rends à chaque situation son oscillogramme. Éditions VAN IN

32. Activité électrique de la fibre nerveuse

Les calmars sont des mollusques céphalopodes décapodes marins. Ils possèdent huit bras et deux tentacules portant de larges ventouses. La coquille est réduite à une lame transparente appelée plume. Les calmars possèdent les fibres nerveuses dont le diamètre est le plus grand connu à ce jour. L’axone qui contrôle son système de propulsion peut avoir un diamètre de plus de 1 mm.

a) Un axone géant de calmar est placé dans une cuve contenant du liquide physiologique permettant de le maintenir fonctionnel. Les électrodes de l’oscilloscope sont placées sur la membrane de l’axone en deux points A et B.

Qu’observes-tu sur l’écran de l’oscilloscope ? Explique le tracé obtenu.

b) Les deux électrodes sont placées en A : l’une sur l’axone, l’autre enfoncée à l’intérieur de l’axone.

Qu’observes-tu sur l’écran de l’oscilloscope ? Explique le tracé obtenu.

Schématise l’état électrique de la fibre nerveuse lorsqu’elle est au repos.

Éditions VAN IN

c) On conserve le montage précédent. À quelques centimètres de A, on place un stimulateur électrique sur l’axone. Après avoir donné une stimulation (t1), on enregistre sur l’écran le tracé suivant. La réponse de la fibre nerveuse à une stimulation est appelée potentiel d’action. La partie ascendante de la courbe observée sur l’écran de l’oscilloscope correspond à la phase de dépolarisation de l’axone, la partie descendante à la phase de repolarisation.

Qu’observes-tu sur l’écran de l’oscilloscope ? Explique le tracé obtenu.

Schématise l’état électrique de l’axone au point A aux temps t1, t2 et t3.

3. Influence de la stimulation sur la réponse On conserve le même dispositif expérimental. On donne des excitations d’intensité croissante (E1 < E2 < E3 < E4 < E5) et on observe sur l’oscilloscope la réponse de l’axone. On regroupe sur un même graphique les différents tracés obtenus sur l’écran de l’oscilloscope. Interprète les résultats obtenus.Éditions VAN IN

34. Nature du signal nerveux

Comment un neurone peut-il produire ces phénomènes électriques ? L’analyse des documents suivants va te permettre de répondre à cette question.

Document 1

Ions

K+

Na+

Cl-

Autres anions (phosphates, sulfates…) Concentration (en mmol/L) des ions de part et d’autre de la membrane cytoplasmique d’un neurone Intérieur de la cellule (cytoplasme) Extérieur de la cellule

150 5

15

10 150

120

100 –

a) Comment les ions sont-ils répartis de part et d’autre de la membrane ? b) Si la membrane était perméable aux ions K+, Na+ et Cl–, que devrait-il se passer ?

Document 2

La membrane cytoplasmique possède des canaux qui permettent le passage de certaines molécules ou d’ions précis. Ces canaux s’ouvrent ou se ferment pendant le potentiel d’action illustré par l’oscillogramme suivant. Le tableau ci-dessous donne le nombre de canaux à Na+ et à K+ ouverts lors du potentiel d’action.Éditions VAN IN

Nombre de canaux ouverts par µm2 de membrane Temps (ms)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Canaux à Na+ 0 5 40 25 5 0 0 0 0 0 0

Canaux à K+

0 0 5 15 20 18 12 8 2 1 0

a) Que peux-tu observer quant à l’ouverture des canaux au cours du potentiel d’action ? b) Que font les ions à ce moment par rapport à la situation de repos ? c) Quels sont les ions dont le mouvement est responsable de la dépolarisation ? d) Quels sont les ions dont le mouvement est responsable de la repolarisation ? e) À présent, tu peux expliquer les différentes phases du potentiel d’action.