Sujet (corrigé) : Expliquez comment un stimulus est codé en un message nerveux au niveau d'un récepteur sensoriel.

Introduction :

Les messages nerveux qui circulent entre organes récepteurs et centres nerveux sont, comme tous les messages nerveux, constitués d'unités, les potentiels d'action. La fréquence des potentiels d'action émis par les cellules neurosensorielles des organes récepteurs est proportionnelle à l'intensité du stimulus. Nous examinerons dans un premier temps le codage du potentiel de récepteur puis celui du potentiel d’action.

Le codage du potentiel de récepteur

Lorsqu’un récepteur sensoriel  est soumis expérimentalement à une pression, sa membrane se dépolarise. Il apparaît ainsi brièvement un potentiel de récepteur dont l'amplitude est proportionnelle à la pression exercée. L'amplitude d'un potentiel de récepteur est donc graduable. En outre, les potentiels de récepteurs sont sommables dans l'espace et dans le temps mais ils ne sont pas propageables. Si la valeur du potentiel de récepteur atteint une valeur critique, le seuil, la dépolarisation devient explosive. Il apparaît alors un potentiel d'action, brève inversion (quelques millisecondes) du potentiel de membrane de la cellule neurosensorielle. Contrairement au potentiel de récepteur le potentiel d'action se propage le long de la fibre nerveuse sensitive avec la même amplitude.

Le codage du potentiel d’action

Les messages nerveux circulant le long d'une fibre nerveuse sont constitués de "trains" de potentiels d'action. Leur propagation le long de la fibre est due au caractère autorégénératif de chaque potentiel d'action. Si on enregistre avec un oscilloscope les messages nerveux au niveau de la fibre nerveuse issue du récepteur sensoriel, on constate que la fréquence des potentiels d'action émis par le corpuscule est proportionnelle à la pression qu'il subit. Le codage du message se fait donc par modulation de fréquence. Ainsi, plus l'intensité du stimulus est élevée et plus la fréquence des potentiels d'action qui arrivent aux centres nerveux est élevée. De cette façon, les centres nerveux sont informés de l'arrivée d'un stimulus au niveau du récepteur sensoriel par l'arrivée de potentiels d'action au niveau de neurones du centre nerveux tandis que la fréquence de ces potentiels d'action traduit l'intensité du stimulus. Il s'agit donc d'un système de codage permettant au système nerveux d'être informé de l'intensité du stimulus.

Conclusion

Toute cellule sensorielle soumise à un stimulus spécifique présente une variation du potentiel de membrane appelée potentiel de récepteur, graduable, sommable, non propageable. La transformation du stimulus physique (lumière, son, pression, etc.) en variation du potentiel membranaire de la cellule neurosensorielle constitue la transduction. Selon les caractéristiques du stimulus, ces potentiels locaux peuvent ou non donner naissance à des messages nerveux afférents constitués de potentiels d'action émis le long des fibres constituant le nerf sensitif. La modulation de la fréquence de ces potentiels d'action est le système de codage utilisé par le système nerveux pour traduire l'intensité du stimulus. C'est également le "langage" universel du système nerveux.