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L'Activité électrique cérébrale

Publié le 28/03/2012

Extrait du document

A.   Potentiels membranaires

 

i.     Principes fondamentaux en électricité

 

L’organisme humain est neutre dans son ensemble, il possède alors le même nombre de charges positives et négatives. Cependant, elles ne sont pas toutes réparties équitablement. En effet, certaines charges prédominent selon l’endroit observé, ce qui est notamment le cas entre les milieux intra et extracellulaires : la cellule est dite polarisée, ou chargée. C’est donc cette séparation des charges qui est alors à l’origine du voltage mesuré entre le cytoplasme et le liquide extracellulaire.

 

Définitions : Voltage, Courant et Résistance

 

D’après le manuel Pearson, sacré « bible « d’anatomie et de physiologie humaine : « La mesure de l’énergie potentielle produite par une séparation de charges est appelée voltage, exprimée en volts. Le voltage se mesure toujours entre deux points de charges différentes ; on l’appelle différence de potentiel, ou simplement potentiel. Plus la différence de charge entre deux points est grande, plus le voltage est élevé. Le déplacement, ou flux des charges est appelé courant ; il peut servir à accomplir un travail, comme alimenter un outil électrique. La quantité de charges qui se déplacent entre deux points dépend de deux facteurs : le voltage et la résistance. La résistance étant l’opposition au flux des charges, exercée par des substances que doit traverser le courant. « La relation entre le voltage, le courant et la résistance est donnée par la loi d’Ohm :

 

Courant (I)[1] = Voltage (V) / Résistance (R)

 

On constate alors que le courant est directement proportionnel au voltage : plus le voltage (différence de potentiel) est élevé, plus le courant est intense ; et plus la résistance est élevée, plus le courant est faible. Appliquée à notre domaine d’étude, on peut dire que le flux d’ions (courant) est égal à la différence de potentiel (vol-tage) divisé par la résistance au flux ionique de la membrane cellulaire (résistance).

 

Contrairement aux courants électriques observables dans les lignes à haute tension (par exemple) qui relèvent d’un mouvement d’électrons libres, les courants électriques de l’organisme résultent de la circulation d’ions positifs et négatifs (charges) à travers la membrane plasmique de la cellule.


[1] Le courant, de symbole A, exprimé en Ampères, indique la valeur de l’intensité électrique totale, associée au nombre de charges, traversant la membrane plasmique, le tout par seconde. Par exemple, le courant maximal dans une prise électrique autorisé en Europe est de 16 Ampères.

« 2 Conductivité électrique Une autre notion fondamentale à la compréhension de l’activité électrique cérébrale est celle de la conductivité électrique .

Elle est déterminée par l’aptitude d’un milieu (ici, la membrane plasmique) à laisser les charges électriques se déplacer librement, soit, à permettre le passage du courant électrique.

Dans le domaine de la neuro- physiologie, la conductivité électrique, ou conductance, est définie comme étant l’inverse de la résistance (1/R), exprimée en Siemens par mètre carré (S/m 2). La conductance est une caractéristique clé de la membrane plasmique, car elle détermine la facilité qu’ont les espèces chargées à la traverser.

De ce fait, c’est un indicateur de l‘amplitude du courant pouvant passer à travers cette membrane.

Cette capacité régit donc les échanges électriques sous forme ionique entre les milieux intra et extracellulaires.

La conductance diffère selon l’ion visant à traverser la membrane, et donc est, de ce fait, en grande partie responsable de l’inégale répar- tition des charges de part et d’autre de la membrane. ii.

Transport membranaire neuronal Toute cellule biologique est entourée d'une membrane, constituée d'une bicouche phospholipidique (donc constituée de graisses et de phosphore) et de protéines transmembranaires .

Celle-ci est relativement imperméable aux espèces chargées (polarisées) telles que les ions ou l’eau.

Ce sont alors ces imperméabilités qui sont à l’origine des différences de conductances membranaires selon les espèces chimiques. Le transport membranaire est défini comme étant le passage d'une molécule ou d'un ion à travers une membrane plasmique, soit, son passage du cytoplasme au milieu extracellulaire, ou vice versa.

Il existe pour cela plusieurs types de transports membranaires. Transport passif Le transport passif est un transport qui se fait sans consommation d'énergie, il se fait donc le long de son gradient chimique et le long de son gradient électrique 2. 2Lorsqu’un élément chimique se trouve à des concentrations différentes de part et d’autre d’une membrane plasmique, cette variation est appelée gradient chimique (ou de concentration) : l’élément passe d’une région de concentration forte vers une région de concentration faible.

Par ailleurs, le transfert d’un élément chargé vers une région également dotée d’une charge électrique répond à un gradient électrique. Par exemple, sachant que deux charges de même nature se repoussent (et que deux charges opposées s’attirent), un élément positif diffusera plus fortement vers un compartiment négatif que positif.. »

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