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Et si tout ce que vous faisiez, et pensiez, et sentiez pouvait être communiqué en appuyant sur un bouton ?
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Ce serait comme utiliser l'application la plus simple au monde -- une qui n'envoit qu'un simple bip,
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toujours au même volume et d'une même longueur -- pour communiquer tout(es informations) comme "Il fait vraiment
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froid ici" ou "J'aime les churros" ou encore "Eh bien, c'est clair que j'aimerais bien respirer bientôt !"
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Eh bien, c'est en fait exactement comment vos neurones envoient toutes leurs impulsions responsables pour toutes
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vos actions, pensées et émotions
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Quand un neurone est assez stimulé, il tire une impulsion electrique qui file dans son axone
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vers ses neurones voisins
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Mais ils ne peuvent envoyer qu'un seul signal , et ne peuvent le transmettre qu'à une certaine
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intensité et vitesse
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Ce qu'ils peuvent faire varier c'est la fréquence, ou le nombre d'impulsions -- comme ça [buzz buzz buzz]
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est différent de ça [buzz buzz buzz buzz buzz buzz buzz]
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Et votre cerveau peut traduire ces signaux, pour les lire comme un code binaire,
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en les organisant par lieu, sensation, magnitude et importance, afin de connaitre la différence
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entre " Augmente le chauffage" et "Oh mon dieu, je suis en feu"
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Ce "buzz", cette impulsion nerveuse, c'est le Potentiel d'Action (PA)
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C'est l'un des aspects les plus fondamentaux de l'anatomie et de la physiologie, et plus généralement de la vie.
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C'est en train de se passer à l'intérieur de vous en ce moment même.
Et nous voulons nous assurer que vous compreniez
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tout à propos de ce buzz
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Avant de plonger dans l'explication de la communication neuronale, nous devons d'abord un peu connaitre
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notre vieil ami l'electricité
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En bref, vous devez voir votre corps comme un sac de piles.
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Non, enfin je veux dire que vous n'avez pas l'apparence d'un sac de piles, je dis juste que
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votre corps dans son ensemble, est électriquement neutre, avec autant de charges positives que négatives flottant un peu partout
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Mais certaines zones sont plus positivement ou négativement chargées que d'autre.
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Puisque les charges opposées s'attirent, nous avons besoins de barrières, ou membranes, pour garder
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les charges positives et négatives séparées jusqu'à ce que l'on soit prêt à utiliser l'énergie crée par leur attraction.
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Dit d'une autre façon, on les garde séparés afin d'accumuler du Potentiel
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Une pile seule a une extrémité positive et négative, et le potentiel
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de libérer de l'energie.
Mais elle ne fait rien jusqu'à ce qu'elle soit branchée à une lampe torche
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ou un téléphone ou un jouet pour enfants qui permettent à ces charges de se déplacer vers elles-mêmes, transformant en chemin
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l’électricité en lumière, en son ou le rire des enfants.
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De la même façon, chaque neurone de votre corps est comme sa propre pile
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avec ses charges séparées
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Il a simplement besoin d'un événement pour déclencher l'action qui va faire converger ces charges.
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Si vous vous dites que tout ça ressemble un peu plus à de l'ingénierie que de l'anatomie, ce n'est peut-être pas
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une mauvaise chose.
Il est peut-être utile de penser à vos neurones avec les
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mêmes expressions qu'un électricien.
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Le Voltage par exemple, est la mesure de l'energie potentielle générée par des charges séparées.
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Elle est mesurée en volts ( V ) , mais dans le cas de votre corps, on utilise les minivolts (mV) car c'est une quantité plutôt petite
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Dans une cellule, cette différence de charge est appelée le Potentiel de membrane.
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Plus la différence entre les zones positives et négatives, plus le voltage et donc le potentiel sont elevés
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Et tout comme il y a du voltage dans votre corps, il y a également un courrant -- un flux d'electricité
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d'un point vers un autre.
La quantité de charge dans un courant est liée à son voltage et à sa résistance.
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La Résistance est tout ce qui agit comme obstacle au courant.
Quelque chose avec une haute résistance
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est un isolant, comme le plastique et quelque chose avec une résistance faible est un conducteur, comme le métal.
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Quand nous parlons de ces concepts en termes de "vous", nous parlons typiquement
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de comment les courants indiquent les flux d'ions chargés positivement ou négativement le long de la résistance
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de vos membranes cellulaires.
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Pour rappel, ces membranes séparent les charges, afin de prodiguer le potentiel
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pour convertir l'électricité en quelque chose d'utile.
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Bon, maintenant qu'on a posé les bases de l'Electricité, étudions son fonctionnement dans votre système nerveux.
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Un neurone au repos est comme une pile se trouvant à l'intérieur d'un sac, vous. Quand elle ne fait rien d'autre,
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elle est plus négative à l'intérieur de la cellule, si on compare au milieu extra-cellulaire
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qui l'entoure
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Cette différence est le potentiel de membrane au repos, et il est
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d'environ -70 milivolts.
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D'où viennent ces charges ?
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A l'extérieur d'un neurone au repos, il y a plein d'ions Sodium (Na+) flottant dans les parages,
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traînant en dehors de la membrane.
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A l'intérieur, le neurone a des ions Potassium (K+) qui sont également positifs
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mais qui sont enchevêtres avec de plus grosses protéines chargées négativement.
Puisqu'il y a plus d'ions Sodium dehors
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qu'il n'y a d'ions Potassium à l'intérieur, l'intérieur de la cellule a une charge totale négative.
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Quand un neurone a un potentiel membranaire comme celui ci, on l'appelle "Polarisé"
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Ces ions ne sont pas apparus ainsi tout seuls. Tout cela est orchestré par
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l'unes des plus importantes parties de la machinerie de votre système nerveux, la pompe Sodium-Potassium (Na+/K+)
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Cette petite protéine chevauche la membrane neuronale, et il y en a beaucoup
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tout le long de l'axone.
Pour tous les 2 ions potassiums qu'elle fait rentrer dans la cellule, elle fait sortir
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trois ions sodium
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Cela forme une différence de concentration entre le sodium et le potassium et une différence
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de charges -- rendant ainsi plus positif l’extérieur du neurone.
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Cette différence est un gradient électrochimique, et vous en savez certainement suffisamment sur la biologie
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avec tout ce que nous avons vu pour savoir que la nature déteste les gradients.
Elle veut équilibrer toutes ces inégalités
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de concentration et en charge, pour ramener l'équilibre.
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Mais la seule façon d'équilibrer ce gradient est de faire passer les ions à travers la membrane.
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Heureusement, la pompe Sodium-Potassium n'est pas la seule entrée et sortie de la cellule --
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La membrane est également couverte de Canaux Ioniques, de grandes protéines offrant la traversée
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à travers la membrane quand leurs ouvertures respectives sont ouvertes.
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Et ces portes s'ouvrent et se ferment pour diverses raisons, selon leur structure ou leur rôle.
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La plupart sont des canaux Voltage-dépendants, s'ouvrant pour certains potentiels de membrane, et se ferment
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à d'autre. Par exemple, les canaux sodium (sodiques) dans vos neurones aiment s'ouvrir vers -55 mV.
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Mais d'autre sont des canaux Ligand-dépendants -- ne s'ouvrant que pour un neurotransmetteur spécifique,
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comme la sérotonine ou quand une hormone s'y attache.
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Et puis il y a également les canaux mécano-dépendants, s'ouvrant en réponse à
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un étirement physique de la membrane.
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Dans tous les cas, quand les portes s'ouvrent, les ions se diffusent rapidement à travers la membrane
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selon leurs gradients électrochimique, égalisant les concentrations, et s'éloignant d'autres ions
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potentiellement chargés positivement
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Ce mouvement d'ions est la clef à tous les événements électriques des neurones, et c'est donc la force derrière
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absolument chaque chose à laquelle nous pensons, faisons, et ressentons.
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Bien sûr, pas toutes les réponses électriques du corps sont identiques.
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Tout comme les flux d'ions entrant et sortant de vos neurones
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Si seulement quelques canaux s'ouvrent, et un tout petit peu de sodium entre dans la cellule, cela entraine
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juste un petit changement dans le potentiel de membrane dans une partie localisée de la cellule.
C'est ce qu'on appelle un
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Potential Gradué
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Mais afin de lancer des signaux sur de longues distances, jusqu'au bout d'un axone, vous avez besoin d'un changement
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plus important -- un qui soit assez fort pour déclencher ces canaux voltage dépendants.
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Ça, c'est un Potentiel d'Action.
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Et le meilleur moyen d'y parvenir, c'est de dépolariser le neurone au repos -- Causer un
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changement significatif dans son potentiel membranaire pour déclencher l'ouverture
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des canaux voltage-dépendants.
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Tout commence avec votre neurone à l'état de repos.
Tous ces canaux ioniques sont fermés
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et le voltage interne est de -70 mV.
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Et puis quelque chose se passe !
Un stimulus environnemental quelconque arrive -- comme une araignée effleurant
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un de vos poils sur le genou -- déclenchant ainsi l'ouverture de vos pompes à sodium, augmentant
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la charge à l'intérieur de la membrane.
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Maintenant, ce stimulus -- et le changement résultant -- doivent être assez forts pour dépasser un seuil
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pour que le véritable potentiel d'action se déclenche et ce seuil est d'environ -55 mV.
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Souvenez vous bien de ce chiffre.
Car c'est un phénomène Tout ou Rien.
Si le stimulus est trop faible,
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et que le changement d'atteint pas ce niveau, c'est comme une fausse alerte -- le neurone retourne
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à son état de repos.
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Mais un peu comme le Dr.Brown atteignant les 1.21 Gigawatts dans la Delorean,
une fois que le seuil est atteint
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-- vous n'allez pas voyager dans le temps, mais vous allez assister à un véritable potentiel d'action.
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A ce seuil, les canaux sodiques Voltage-Dépendants s'ouvrent, et il y en a plein
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donc tous les ions sodium positifs se ruent à l'intérieur, rendant la cellule massivement dépolarisée ;
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au point qu'elle en devienne positive, jusqu'à environ 40 mV.
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Ça, c'est le potential d'action en ... action.
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C'est vraiment juste un inversement temporaire du potentiel de membrane -- une dépolarisation brève
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causée par des changements dans les courants.
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Et contrairement aux potentiels gradués, qui sont petits et localisés, un potentiel d'action démarre
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une réaction en chaîne biologique, qui envoie ce signal électrique le long de l'axone.
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Puisque tous vos neurones ont de nombreux canaux sodiques voltage-dépendants, donc quand quelques un dans une zone
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s'ouvrent, le courant local est assez fort pour changer le voltage autour d'eux
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activant alors leurs voisins, ce qui active le voltage autour d'eux, et ce jusqu'au bout.
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Une fois que cela est en cours, le processus de repolarisation débute.
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Cette fois ci, les canaux Potassium (potassiques) voltage-dépendants s'ouvrent et laissent sortir les ions potassiums
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afin d'essayer de rééquilibrer les charges.
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Au départ, cela va trop loin, et la membrane passe brièvement en une phase d'hyperpolarisation :
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Son voltage chute à environ -75 mV, juste avant que toutes les portes ne se ferment et que la pompe Sodium-Potassium
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ne prenne la relève et ramène les choses aux valeurs de repos.
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Quand une partie de l'axone est en plein dans ce processus, et que ses canaux ioniques sont ouverts
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elle ne peut pas répondre à d'autre stimulus, peu importe leur force. C'est ce qu'on appelle
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la période réfractaire, et elle existe afin d'éviter que des signaux aillent dans les deux directions de l'axone
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en même temps
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Donc tout ça est l'appli super simple que votre système nerveux utilise pour vous permettre d'éprouver le monde.
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Et parce que les voltages de ce processus sont quasiment toujours les mêmes -- le seuil initial est
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d'environ -55 mV, et le pic de dépolarisation est à +40 mV -- vos neurones ne communiquent
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qu'avec un simple buzz monotone
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Peu importe si c'est une araignée sur votre genou ou un éléphant, une coupure de papier ou une
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blessure de poignard , la force du potentiel d'action sera toujours la même.
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Ce qui va changer, c'est la fréquence de ce buzz.
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Un stimulus faible va activer des potentiels d'actions moins fréquents.
Et ce, même si le stimulus
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est produit par vous, par exemple quand votre cerveau ordonne à vos muscles de faire une tâche.
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J'ai besoin de faire quelque chose de délicat, comme ramasser un oeuf, le signal est faible-fréquence :
[buzz... buzz...buzz]
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Mais un signal plus intense -- comme essayer d'écraser une canette -- augmente la fréquence
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de ces potentiels d'action pour dire à vos muscles de contracter encore plus, et le message
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devient quelque chose qu'il n'est pas possible d'ignorer:
[Buzzbuzzbuzzbuzzbuzzbuzz]
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Les potentiels d'action peuvent aussi varier en vitesse, ou en vitesse de conduction.
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Il y a des chemins plus rapides qui sont en charge des réflexes par exemple, mais ils sont
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lents dans des endroits comme vos glandes, viscères et vaisseaux sanguins.
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Et le facteur qui affecte la vitesse de transmission d'un neurone le plus est la présence, ou non,
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de myéline sur l'axone
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Les axones recouverts de myéline isolante peuvent porter les impulsions plus rapidement que ceux sans myéline,
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en partie à cause du fait qu'au lieu d'activer chaque canal séparément lors d'une réaction en chaîne,
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le courant peut en fait bondir d'un trou dans la myéline au suivant.
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Ces petits trous ont le délicieux nom de Nœuds de Ranvier, et ce genre de propagation
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se nomme "Conduction saltatoire", venant du mot latin pour "sauter" (Salio)
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Mais que se passe t-il quand un potentiel d'action atteint la fin de son axone et est prêt à
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faire plus qu'un bond ... et sauter jusqu'à un autre neurone.
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Ça, vous le découvrirez la prochaine fois !
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Aujourd'hui vous avez appris comment votre corps est un peu comme un gros sac de piles, et comment les canaux ioniques
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dans vos neurones peuvent réguler cette électrochimie pour créer un potentiel d'action, de l'état de repos
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jusqu'à la dépolarisation à la repolarisation et un petit peu à propot de l'hyperpolarisation
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Merci d'avoir regardén surtout à nos abonnés Subbable, qui permettent de rendre Crash Course
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possible pour eux et pour le reste. Pour savoir comment vous pouvez devenir un supporter,
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Cet épisode a été écrit par Kathleen Yale. Le script a été édité par Blake de Pastino,
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que Crash Course n'est seulement utile qu'à un segment de la population.
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Mais pour les plus jeunes, c'est pas vraiment ça.
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C'est pourquoi nous avons crée Crash Course Kids. Avec comme hôte, Sabrina Cruz de NerdyAndQuirky,
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CrashCourse Kids va commencer en ce concentrant sur la science du 5e Grade (CM2) mais va continuer de s'étendre
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sur d'autres sujets quand la chaine va grandir.
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Sabrina parlera des chaînes alimentaires, de la Gravité, et du fonctionnement du soleil et comment
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les plantes mangent, et pourquoi les flamants roses sont roses, et plein d'autre sujets.
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Oh, et autre chose, pour les professeurs, rassurez vous, on s'est occupé de vous.
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