Naissance du potentiel d’action : récepteurs sensoriels et neurone
Le récepteur sensoriel traduit un stimulus en potentiel de récepteur, puis en une salve de potentiels d’action.
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Naissance du potentiel d’action : récepteurs sensoriels et neurone
Module I : Le monde vivantSéquence 7 : Fonctionnement des neuronesSéance 39 : Naissance du potentiel d’action
💡 Idée principale : un récepteur sensoriel transforme un stimulus en potentiel de récepteur, une dépolarisation graduée dont l’amplitude dépend de l’intensité du stimulus. Quand il atteint le seuil, il déclenche des potentiels d’action au premier nœud de Ranvier (ou au segment initial de l’axone d’un neurone). L’intensité du stimulus est alors codée en fréquence de PA.
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Étapes résumées
Le corpuscule de Pacini est un mécanorécepteur de la peau sensible à la pression.
Potentiel de récepteur : local, gradué, non propagé, proportionnel au stimulus.
Au-delà du seuil, des PA naissent au premier nœud de Ranvier.
Plus le stimulus est intense, plus la fréquence des PA est élevée (codage en fréquence).
Situation problème
Une couturière du marché central de Bafoussam sent immédiatement la piqûre d’une aiguille, alors qu’elle ne sent presque plus son dé à coudre après quelques minutes. Sa fille, élève de Terminale D, se demande comment la peau peut « traduire » une pression en message nerveux et comment le cerveau distingue une pression légère d’une pression forte.
Consignes :
Relève le problème posé.
Comment un stimulus mécanique devient-il un message nerveux ?
Comment l’intensité du stimulus est-elle codée dans ce message ?
le problèmele message nerveuxla peau
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Compétence visée
Sensibiliser sur la nécessité de préserver le fonctionnement des neurones.
Objectifs de la leçon
Décrire la structure d’un récepteur sensoriel (corpuscule de Pacini).
Distinguer potentiel de récepteur et potentiel d’action.
Expliquer le codage de l’intensité du stimulus en fréquence de PA.
Le récepteur sensoriel
1. Quelques récepteurs sensoriels
Récepteur
Stimulus
Localisation
Corpuscule de Pacini
pression, vibrations
derme
Fuseau neuromusculaire
étirement
muscles
Cônes et bâtonnets
lumière
rétine
Terminaisons libres
chaleur, douleur
peau, organes
l’objectifl’oscilloscopela lumière
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Activité 1 : le corpuscule de Pacini
On applique sur un corpuscule de Pacini isolé des pressions d’intensités croissantes et on enregistre l’activité électrique de la terminaison (potentiel de récepteur, PR) et de la fibre (PA).
Document 1 : structure du corpuscule et enregistrements pour trois pressions.
Comment varie l’amplitude du potentiel de récepteur avec la pression ?
À partir de quand des PA apparaissent-ils ? Comment varie leur nombre ?
Ce qu’il faut comprendre : la pression déforme les lamelles et ouvre des canaux de la terminaison : il se forme un potentiel de récepteur, dont l’amplitude augmente avec la pression (réponse graduée). Quand le PR dépasse le seuil, des PA naissent au premier nœud de Ranvier. Leur amplitude ne change pas, mais leur fréquence augmente avec la pression.
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Le codage du message nerveux
2. Deux codages successifs
Document 2 : codage en amplitude (récepteur) puis en fréquence (fibre).
Potentiel de récepteur et potentiel d’action
Potentiel de récepteur
Gradué, local, non propagé ; amplitude proportionnelle au stimulus ; pas de période réfractaire.
≠
Potentiel d’action
Tout ou rien, propagé ; amplitude constante ; l’intensité est codée par la fréquence.
3. Adaptation du récepteur
Si le stimulus dure, la fréquence des PA diminue : le récepteur s’adapte. Le corpuscule de Pacini s’adapte très vite.
Exemple : on ne sent plus ses vêtements ou son dé à coudre au bout de quelques instants.
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Naissance du PA au niveau d’un neurone
4. Le segment initial
Dans un neurone, les messages reçus par les dendrites et le corps cellulaire créent des variations locales et graduées du potentiel. Les PA naissent au segment initial de l’axone (cône axonique), zone très riche en canaux Na⁺ voltage-dépendants, lorsque la dépolarisation y atteint le seuil.
Du stimulus au message nerveux
1
Stimulus
Énergie du milieu (pression, lumière, chaleur).
2
Transduction
Le récepteur transforme ce stimulus en potentiel de récepteur gradué.
3
Codage
Au seuil, des PA naissent ; leur fréquence traduit l’intensité.
4
Transmission
Les PA se propagent jusqu’aux centres nerveux.
la cellule nerveusele selle cortex
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Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Le récepteur sensoriel transforme un stimulus en potentiel de récepteur gradué et local.
Au-delà du seuil, des PA naissent au 1er nœud de Ranvier (ou au segment initial de l’axone).
L’intensité du stimulus est codée en amplitude au niveau du récepteur et en fréquence de PA dans la fibre.
Un récepteur qui reçoit un stimulus prolongé s’adapte.
Chaque récepteur est spécialisé pour un type de stimulus.
Vocabulaire à connaître
Récepteur sensorielstructure qui capte un stimulus.Transductiontransformation d’un stimulus en signal électrique.Potentiel de récepteurdépolarisation graduée et locale du récepteur.Codage en fréquencetraduction d’une intensité en nombre de PA par seconde.Adaptationdiminution de la réponse d’un récepteur à un stimulus prolongé.
je retiensla fibre nerveuseles ombres
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Je m’évalue
1. À quel stimulus le corpuscule de Pacini est-il sensible ?
2. Le potentiel de récepteur est-il gradué ou tout ou rien ?
3. Comment l’intensité d’un stimulus est-elle codée dans une fibre ?
4. Où naissent les PA dans un neurone ?
Réponses : la pression · gradué · par la fréquence des PA · au segment initial de l’axone. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Croire qu’un stimulus fort donne des PA plus grands : ils sont plus fréquents.
Confondre potentiel de récepteur (local) et potentiel d’action (propagé).
Penser que tout stimulus déclenche un PA : il faut atteindre le seuil.
je réfléchisle muscle
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Méthode
Pour comparer plusieurs enregistrements, construis un tableau : intensité du stimulus, amplitude du potentiel de récepteur, nombre de PA. Dégage la relation (proportionnalité, seuil) avant de conclure sur le codage.
Activité d’intégration
Un menuisier de Ngaoundéré a les doigts très calleux (peau épaisse). Il sent mal les petits objets et doit appuyer plus fort pour percevoir une pression légère. Son médecin explique que l’épaisseur de la peau diminue la déformation des récepteurs.
Décris comment un corpuscule de Pacini traduit une pression en message nerveux.
Explique pourquoi le menuisier doit appuyer plus fort pour sentir un objet.
Explique pourquoi il ne sent plus la pression de son outil au bout de quelques minutes.