Générateur de schéma du potentiel d'action
Des graphiques annotés du potentiel d'action : potentiel de repos, seuil, dépolarisation, repolarisation et hyperpolarisation avec les événements des canaux Na⁺ et K⁺, pour neurones, cellules cardiaques et musculaires. Rédigé pour la physiologie.
Schémas du potentiel d'action : exemples
Rendus réels de leurs prompts : un potentiel d'action de neurone annoté, une version scolaire à cinq légendes, le potentiel d'action cardiaque (phases 0–4) et une fiche vierge. Un clic charge le prompt à modifier.
Schéma annoté du potentiel d'action : un pic, du stimulus au repos
Lisez la courbe de gauche à droite : le potentiel de membrane en millivolts en ordonnée, le temps en millisecondes en abscisse, le seuil et le repos en pointillés.
- 1
Stimulus → seuil (−55 mV)
À 1 ms, un stimulus fait passer la membrane du repos, à −70 mV, jusqu'au seuil.
- 2
Dépolarisation → pic (+30 mV)
Les canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent et le Na⁺ entre en masse ; la courbe franchit 0 mV en bien moins d'une milliseconde.
- 3
Repolarisation
Les canaux Na⁺ s'inactivent, les canaux K⁺ voltage-dépendants s'ouvrent, le K⁺ sort et la courbe redescend.
- 4
Hyperpolarisation → repos
Le K⁺ continue de sortir, si bien que la courbe passe sous −70 mV avant de se stabiliser au repos vers 4 ms.
Neurone, cœur, muscle : les schémas du potentiel d'action comparés
La forme de la courbe dépend de la cellule, et certaines figures montrent la membrane ou l'axone plutôt qu'un graphique. Indiquez le type de cellule et les valeurs de votre cours ; voici les versions courantes.
Potentiel d'action du neurone
La version par défaut ci-dessus : repos vers −70 mV, seuil vers −55 mV, pic proche de +30 mV, hyperpolarisation vers le potentiel d'équilibre du K⁺, environ −90 mV, le tout en 2 à 4 ms. Pour un cours de physiologie, ajoutez les courbes de conductance Na⁺ et K⁺ sous le pic : la conductance Na⁺ monte et retombe pendant la phase ascendante, la conductance K⁺ monte plus tard et dure jusque dans l'hyperpolarisation.
Propagation du potentiel d'action le long de l'axone
Un segment d'axone plutôt qu'un graphique : à la zone active, le Na⁺ entre et l'intérieur devient positif ; juste derrière, le K⁺ sort et la membrane est réfractaire ; devant, la membrane est encore au repos. Des flèches de courants locaux montrent pourquoi l'influx avance et ne revient pas en arrière. Demandez le canal Na⁺ voltage-dépendant dans ses trois états : fermé, ouvert, inactivé.
Potentiel d'action cardiaque
Une cellule musculaire ventriculaire, phases numérotées de 0 à 4 : phase 4, repos vers −90 mV ; phase 0, dépolarisation rapide par les canaux Na⁺ ; phase 1, une petite encoche due à l'ouverture de canaux K⁺ transitoires ; phase 2, un plateau proche de 0 mV pendant que le Ca²⁺ entre par les canaux de type L et compense la sortie de K⁺ ; phase 3, la repolarisation quand les canaux K⁺ prennent le relais. La courbe entière dure environ 250 à 300 ms, et l'axe du temps se compte donc en centaines de millisecondes.
Potentiel d'action du nœud sinusal
La courbe pacemaker, sans ligne de repos plate. La phase 4 dérive vers le haut à partir d'environ −60 mV grâce au lent courant entrant « funny » (If), puis aux canaux Ca²⁺ de type T ; vers −40 mV, les canaux Ca²⁺ de type L s'ouvrent pour une montée lente et arrondie (phase 0) qui culmine vers +15 mV ; les canaux K⁺ la font redescendre (phase 3). Il n'y a pas de phases 1 et 2. Dessinez plusieurs cycles à la suite pour montrer l'automatisme.
Potentiel d'action du muscle squelettique
Bref comme celui d'un neurone, quelques millisecondes, mais il part d'un potentiel de repos d'environ −90 mV. Il naît à la jonction neuromusculaire, où l'acétylcholine ouvre des canaux ligand-dépendants et où le potentiel de plaque motrice amène la fibre au seuil, puis se propage le long du sarcolemme et dans les tubules T. Dessinez-le au-dessus de la secousse musculaire qu'il déclenche, qui dure quelques dizaines de millisecondes, pour montrer ce qui vient en premier.
Potentiel de repos
La membrane avant tout pic : environ 140 mM de K⁺ à l'intérieur contre 4 à 5 mM à l'extérieur, environ 145 mM de Na⁺ à l'extérieur contre 10 à 15 mM à l'intérieur. Des canaux de fuite K⁺ laissent le K⁺ s'échapper et l'intérieur reste négatif ; la pompe Na⁺/K⁺ fait sortir 3 Na⁺ et entrer 2 K⁺ par ATP et maintient les gradients.
Conduction saltatoire
Un axone myélinisé où le potentiel d'action saute d'un nœud de Ranvier au suivant, la myéline isolant l'axone entre les deux pour que le courant s'y propage vite. Indiquez les vitesses pour comparer : jusqu'à environ 120 m/s dans les grosses fibres myélinisées, autour de 1 m/s dans les fines fibres amyéliniques.
Potentiel gradué : PPSE et PPSI
De petites bosses de tailles différentes sous la ligne du seuil pour les PPSE, et des creux sous le repos pour les PPSI. Montrez la sommation : un PPSE seul s'éteint, deux PPSE rapprochés s'additionnent au-delà de −55 mV et déclenchent un pic complet. C'est le graphique qui explique pourquoi le seuil compte.
Phases du potentiel d'action : canaux ioniques et potentiel de membrane
Les phases qu'un schéma annoté du potentiel d'action montre habituellement, ce que font les canaux ioniques à chacune d'elles et leur place sur l'axe des tensions. C'est le jeu de légendes par défaut, sauf si vous en demandez un plus court.
| Phase | Ce que font les canaux ioniques | Potentiel de membrane |
|---|---|---|
| Potentiel de repos | Les canaux voltage-dépendants sont fermés ; les canaux de fuite K⁺ et la pompe Na⁺/K⁺ maintiennent la membrane stable | Environ −70 mV |
| Stimulus | Un potentiel gradué, par exemple venu d'une synapse, fait entrer des charges positives et dépolarise la membrane | De −70 mV vers −55 mV |
| Seuil | Assez de canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent pour que la montée s'entretienne d'elle-même | Environ −55 mV |
| Dépolarisation (phase ascendante) | Les canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent en grand et le Na⁺ entre dans la cellule | De −55 mV jusqu'au-delà de 0 mV |
| Pic (dépassement) | Les canaux Na⁺ s'inactivent tandis que les canaux K⁺ voltage-dépendants, plus lents, s'ouvrent | Environ +30 mV |
| Repolarisation (phase descendante) | Le K⁺ sort par les canaux K⁺ voltage-dépendants ouverts | Du pic vers −70 mV |
| Hyperpolarisation | Les canaux K⁺ se ferment en retard et le K⁺ continue de sortir un instant | Brièvement sous −70 mV |
| Retour au potentiel de repos | Les canaux K⁺ se ferment ; canaux de fuite et pompe Na⁺/K⁺ rétablissent le repos | De nouveau environ −70 mV |
| Période réfractaire absolue | Les canaux Na⁺ sont ouverts ou inactivés : aucun stimulus ne peut déclencher un second potentiel d'action | Du seuil au pic et sur l'essentiel de la descente |
| Période réfractaire relative | Une partie des canaux Na⁺ est de nouveau disponible mais le K⁺ sort encore : seul un stimulus plus fort agit | Fin de la descente et hyperpolarisation |
Les programmes diffèrent par le nombre de phases nommées. Les fiches d'initiation légendent le potentiel de repos, le seuil, la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation ; le lycée en spécialité et l'université ajoutent le stimulus, le pic, les canaux ioniques et les deux périodes réfractaires, et certains manuels placent le pic à +40 mV plutôt qu'à +30 mV. Indiquez les légendes et les valeurs voulues : seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce qu'un schéma du potentiel d'action ?
Un schéma du potentiel d'action représente le potentiel de membrane d'un neurone, en millivolts, en fonction du temps, en millisecondes : à partir d'un potentiel de repos d'environ −70 mV, la membrane se dépolarise au-delà d'un seuil d'environ −55 mV, monte jusqu'à environ +30 mV, se repolarise, passe brièvement sous le repos puis revient à −70 mV. Chaque phase est légendée avec les canaux ioniques qui la produisent.
L'essentiel
- Dans un neurone, le potentiel d'action dure environ 1 à 2 millisecondes. Le potentiel de membrane varie d'environ 100 mV, de −70 mV au repos à environ +30 mV au pic, et revient au repos quelques millisecondes plus tard.
- Les canaux Na⁺ voltage-dépendants produisent la dépolarisation. Quand un stimulus amène la membrane vers −55 mV, ils s'ouvrent, le Na⁺ entre et la montée s'entretient d'elle-même — une rétroaction positive qui rend la phase ascendante presque verticale.
- Les canaux K⁺ voltage-dépendants produisent la repolarisation. Ils s'ouvrent plus lentement que les canaux Na⁺, à peu près au moment où ceux-ci s'inactivent au pic ; le K⁺ sort et le potentiel redescend.
- L'hyperpolarisation vient de canaux K⁺ qui se ferment en retard. Le potassium continue de sortir un instant après le retour au repos et entraîne la membrane sous −70 mV, vers le potentiel d'équilibre du K⁺ d'environ −90 mV, jusqu'à ce que la pompe Na⁺/K⁺ et les canaux de fuite rétablissent le repos.
- Le potentiel d'action obéit à la loi du tout ou rien. Un stimulus qui n'atteint pas le seuil n'en déclenche aucun ; tout stimulus qui l'atteint déclenche le même, jusqu'au même pic. Un stimulus plus fort augmente la fréquence des potentiels d'action, pas leur amplitude.
Potentiel gradué ou potentiel d'action : quelle différence ?
Un potentiel gradué est une petite variation locale du potentiel de membrane, dont l'amplitude suit l'intensité du stimulus et qui s'atténue avec la distance ; un potentiel d'action est une impulsion en tout ou rien jusqu'à environ +30 mV, déclenchée seulement au seuil, qui parcourt tout l'axone sans s'affaiblir. Les potentiels gradués des dendrites et du corps cellulaire s'additionnent au début de l'axone, où un potentiel d'action naît seulement si leur somme atteint le seuil.
| Potentiel gradué | Potentiel d'action | |
|---|---|---|
| Amplitude | Varie avec l'intensité du stimulus | Toujours la même, environ 100 mV du repos au pic (tout ou rien) |
| Sens | Dépolarisant ou hyperpolarisant | Toujours une dépolarisation suivie d'une repolarisation |
| Seuil | Aucun — tout stimulus en produit un | Naît seulement quand la membrane atteint environ −55 mV |
| Avec la distance | S'atténue rapidement en s'éloignant de son point d'origine | Régénéré le long de l'axone sans perdre d'amplitude |
| Où il se produit | Dendrites, corps cellulaire et récepteurs sensoriels | L'axone, du segment initial aux terminaisons axonales |
| Sommation et période réfractaire | Peuvent s'additionner ; pas de période réfractaire | Ne s'additionnent pas ; suivis d'une période réfractaire |
Sur un graphique, un potentiel gradué est une petite bosse qui reste sous la ligne du seuil, ou un creux sous le repos ; un potentiel d'action est le grand pic qui franchit le seuil, dépasse 0 mV et redescend sous le repos. Si un schéma montre des pics de hauteurs différentes pour des stimulus différents, ce sont des potentiels gradués, pas des potentiels d'action.
Questions fréquentes sur le schéma du potentiel d'action
Quelles sont les 5 phases du potentiel d'action ?
La plupart des cours en citent cinq : le potentiel de repos, le seuil, la dépolarisation, la repolarisation et l'hyperpolarisation, après quoi la membrane revient au repos. Certains comptent le stimulus ou le pic à la place du seuil. Sur le graphique, elles se suivent de gauche à droite, en environ 2 ms dans un neurone.
Que doit contenir un schéma annoté du potentiel d'action ?
Le potentiel de membrane (mV) en ordonnée et le temps (ms) en abscisse, des lignes pointillées pour le potentiel de repos (−70 mV) et le seuil (−55 mV), puis le stimulus, la dépolarisation, le pic (+30 mV), la repolarisation, l'hyperpolarisation et le retour au repos sur une seule courbe. La physiologie et la médecine ajoutent les canaux Na⁺ et K⁺ et les périodes réfractaires absolue et relative. C'est le contenu par défaut — demandez moins de légendes et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce que le potentiel de repos ?
La tension de part et d'autre de la membrane d'un neurone qui n'émet pas de potentiel d'action, environ −70 mV, l'intérieur étant négatif par rapport à l'extérieur. Elle vient surtout du K⁺ qui sort par des canaux de fuite ouverts, le long d'un gradient d'environ 140 mM à l'intérieur pour 4 à 5 mM à l'extérieur ; la pompe Na⁺/K⁺, qui fait sortir 3 Na⁺ et entrer 2 K⁺ par ATP, empêche les gradients de s'épuiser. Les cellules musculaires cardiaques et squelettiques sont au repos plus près de −90 mV.
Pourquoi le potentiel de membrane dépasse-t-il 0 mV jusqu'à +30 mV ?
Parce que le Na⁺ continue d'entrer une fois l'intérieur de la membrane passé au-dessus de 0 mV, poussé par son fort gradient de concentration. La membrane tend vers le potentiel d'équilibre du Na⁺, environ +60 mV, mais les canaux Na⁺ s'inactivent et les canaux K⁺ s'ouvrent avant : le pic s'arrête vers +30 mV.
Qu'est-ce que la période réfractaire ?
Le temps qui suit un potentiel d'action pendant lequel la membrane ne peut pas en déclencher un autre (période réfractaire absolue) ou seulement avec un stimulus plus fort que la normale (période réfractaire relative). La période absolue dure tant que les canaux Na⁺ sont ouverts ou inactivés ; la relative suit, pendant que le K⁺ sort encore. Elle sépare les potentiels d'action et impose un seul sens de propagation le long de l'axone.
Que se passe-t-il pendant la dépolarisation et la repolarisation ?
Pendant la dépolarisation, les canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent et le Na⁺ entre : l'intérieur de la cellule passe de −70 mV à environ +30 mV ; pendant la repolarisation, les canaux K⁺ voltage-dépendants s'ouvrent et le K⁺ sort, ce qui le fait redescendre. Le Na⁺ entre sur la phase ascendante de la courbe, le K⁺ sort sur la phase descendante.
D'où vient l'hyperpolarisation après le potentiel d'action ?
Les canaux K⁺ voltage-dépendants se ferment avec un léger retard : le K⁺ continue de sortir alors que la membrane est déjà revenue à −70 mV. Le potentiel descend sous le repos, vers le potentiel d'équilibre du K⁺, puis les canaux se ferment et les canaux de fuite et la pompe Na⁺/K⁺ le ramènent à −70 mV.
Qu'est-ce que le potentiel seuil ?
Le potentiel de membrane, environ −55 mV dans un neurone typique, auquel assez de canaux Na⁺ voltage-dépendants s'ouvrent pour que la dépolarisation s'entretienne d'elle-même. En dessous, un stimulus s'éteint comme un potentiel gradué ; au seuil ou au-delà, un potentiel d'action complet se déclenche — c'est la loi du tout ou rien.
Quelle différence entre le potentiel d'action d'un neurone et celui du cœur ?
Le potentiel d'action d'une cellule musculaire ventriculaire dure environ 250 à 300 ms au lieu d'environ 2 ms, part d'environ −90 mV au lieu de −70 mV et comporte un long plateau (phase 2) pendant lequel le Ca²⁺ entre par des canaux lents. Ce plateau donne au muscle cardiaque une période réfractaire d'environ 250 ms : il ne peut pas être réexcité avant de s'être contracté.
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