Neurone et messages nerveux

Les messages nerveux émis et conduits par les neurones sont constitués de signaux élémentaires identiques : les potentiels d'actions.

Quelles propriétés des neurones permettent la génèse des potentiels d'action ?

 

  • Le potentiel global du nerf de crabe

En travaux pratiques

• Protocole expérimental :

a) Le matériel :
Les vivisections sur des Vertébrés étant maintenant interdites, on ne peut travailler que sur des Invertébrés. Il est possible de réaliser l'étude pratique du message nerveux sur les chaînes ganglionnaires de langoustine, d'écrevisse ou de blatte. Mais la dissection est alors difficile et longue pour des élèves de première S, et pédagogiquement, l'interprétation est plus compliquée à cause de la présence des ganglions. Aussi, un matériel de choix est le crabe. Suivant la région et les arrivages dans les vivers des poissonniers, le crabe vert, l'étrille, le crabe araignée ou le tourteau peuvent être utilisés. Un seul animal suffit pour huit groupes de TP.

b) Préparation du liquide physiologique :
À défaut, l'eau de mer peut être employée, mais un liquide approprié donne de meilleurs résultats, apportant une bonne composition ionique pour le message nerveux. Voici la composition de ce liquide physiologique. Cette solution se conserve au réfrigérateur mais il faut la mettre à température ambiante avant l'expérience.

Substance
Quantité
NaCl
30 g
KCl
0.9 g
CaCl2,2H2O
1.9 g
MgSO4,7H2O
4.19 g
Eau distillée
1 litre

 

c) Dissection du nerf :
Choisir un crabe bien vivant et couper les huit pattes au ras de la carapace, il est difficile d'utiliser la première paire de pattes portant les pinces car elle est beaucoup plus grosse. Cette opération doit être effectuée au laboratoire, en l'absence d'élèves pour ne pas toucher les âmes sensibles. Mettre le corps de l'animal dans une casserole d'eau bouillante pour abréger ses souffrances (assaisonner avec un court bouillon pour être éventuellement consommé !). Les déposer dans un bocal haut contenant du liquide physiologique. Elles peuvent être ainsi conservées vivantes pendant plusieurs heures, en l'attente de leur utilisation par les élèves.

Pour extraire le nerf il faut couper latéralement les deux apophyses entre le deuxième et le troisième article en partant de l'extrémité de la patte à l'aide de gros ciseaux ou mieux, d'une pince coupante d'électricien. Ne pas couper la région médiane où se situe le nerf. Par des mouvement latéraux, casser délicatement le reste des apophyses, puis, en posant bien les avant bras sur la table pour éviter un étirement brusque car l'opération demande une certaine force, tirer doucement les deux morceaux. Le nerf doit alors apparaître progressivement. On peut fair remarquer aux élèves les mouvements de l'extrémité de la patte pressant les doigts de l'opérateur, ce qui montre que les organes, nerf et muscle sont toujours vivants, mais aussi qu'il existe une communication entre ces organes.

Déposer la préparation dans une soucoupe contenant du liquide physiologique puis attendre une dizaine de minutes avant de l'employer. Cette préparation peut être conservée ainsi pendant une à deux heures.

 

Crabe araignée : huit pattes utilisables.
Vue de dessous.

Sectionner les pattes au niveau de la première articulation.

Stocker les pattes dans le liquide physiologique.
Couper les apophyses de la deuxième articulation en partant de l'extrémité.
Bien poser les avant bras et casser le reste de chaque apophyse par des mouvements latéraux.
Étirer.
Bien faire remarquer que l'extrémité de la patte réagit encore.
Le nerf est progressivement extrait.
Sorties de leur gaine, les fibres se dissocient dans le liquide physiologique.


La préparation du nerf de crabe obtenue est déposée sur la table à nerf.

 

 

d) Préparation du matériel d'enregistrement :
L'étude se fera à l'aide d'une cuve ou d'une table à électrodes.

Pour une cuve, il faut, auparavant, bien mouiller les électrodes avec du liquide physiologique mais en évitant les ponts entre électrodes. Déposer également un peu de ce liquide dans le fond afin d'éviter que la préparation se déssèche trop vite. Déposer le nerf sur les électrodes en choisissant celles-ci de telle manière que la distance entre la deuxième stimulatrice et la première réceptrice soit de l'ordre de 3 mm, de même entre les différentes réceptrices. Une trop grande distance applatissant considérablement le message. Bien plaquer le nerf sur les électrodes et chasser l'excédent de liquide en soufflant dessus avec une pipette en verre. Ne pas le toucher avec des outils métalliques, seulement avec des outils en verre.

Pour une table à électrodes, il faut bien mouiller la surface en la recouvrant de liquide physiologique qui glissera par capillarité dans les rainures formant les électrodes, puis il faut la sécher sommairement à l'aide d'un papier filtre pour éviter les ponts entre électrodes. Puis, déposer le nerf sur la table. On choisira pour commencer des électrodes réceptrices et stimulatrices rappochées. S'il existe un fil de masse, il peut être branché avant ou après les stimulatrices.

Le matériel peut être testé à l'aide d'un fil de coton imbibé de liquide physiologique. Une stimulation peut être effectuée, un artéfact se voit alors, ce qui montre que cet artéfact est lié au courant de stimulation et non à la réponse du nerf.

Les électrodes seront alors reliées au système d'acquisition EXAO.

 

  • Étude d'exemples d'enregistrement

Voici un exemple de copie d'écran obtenu avec le logiciel NEURO pour windows.

La cathode est proche 2,5 mm de la première électrode réceptrice, le message apparaît alors monophasique avec une alternance vers le haut (passage sous la première réceptrice puis une autre vers le bas (passage sous la deuxième réceptrice, atténuée par la fin de la première alternance)). Si on éloigne la cathode (en inversant les deux stimulatrices par exemple (artéfact vers le bas)), le message global présente alors trois pics car la différence de vitessse de propagation est maintenant visible. Il y a donc trois classes de fibres selon la vitesse de propagation. (À mettre en relation avec une photo montrant une coupe de nerf de crabe : APBG n° 3-1991 p 499)

 

  • Le protocole expérimental de cette manipulation est décrit en détail sur le site académique de Bordeaux
    (http://www.ac-bordeaux.fr/Pedagogie/SVT/exao/md_jeul.htm#para6) .
  • Sur le site du CNDP, des extraits du cédérom "Communications et message nerveux" sont présentés. Ce cédérom contient de nombreux documents directement exploitables en classe sur le sujet.

 

 

 

 

 

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