Mode d’action du curare

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : La communication nerveuse
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2012 | Académie : Inédit
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Mode d’action du curare

La communication nerveuse

Corrigé

32

Corps humain, santé

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Sujet inédit

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Le curare est un poison qui peut entraîner des paralysies mortelles.

> À partir des informations extraites des documents 1 à 3, exploitées grâce à vos connaissances, expliquez comment le curare entraîne des paralysies.

Document 1

Expériences de Claude Bernard (1856)


Claude Bernard isole deux muscles gastrocnémiens (muscles du mollet) de grenouille, ainsi que le nerf sciatique qui les innerve.

« Dans un verre de montre A, contenant une solution de curare, nous avons mis à tremper le tronc nerveux d’un de ces muscles, le muscle lui-même restant en dehors. L’excitation électrique de ce nerf baigné dans le curare détermine dans le muscle des contractions très évidentes.

L’autre préparation B montre le muscle baigné dans la solution de curare, tandis que le nerf reste en dehors. L’excitation électrique du nerf ne détermine dans le muscle aucune contraction. En revanche, la stimulation électrique du muscle déclenche sa contraction. »

Document 2

Études électrophysiologiques des années 1950

L’utilisation de microélectrodes pour enregistrer le potentiel de membrane des cellules excitables, neurones et fibres excitables a permis à Fatt et Katz d’étudier la réponse des fibres musculaires aux stimulations par leur nerf moteur.


A. Ils ont isolé un muscle de grenouille et son nerf moteur, et ont placé cette préparation dans un liquide physiologique. Ils ont isolé dans ce muscle plusieurs fibres musculaires et repéré la plaque motrice de ces fibres. Ils ont alors inséré une microélectrode E1 dans la fibre musculaire au niveau de la plaque motrice et une électrode de référence dans le liquide physiologique. Les deux électrodes sont reliées à un oscilloscope O1.

Le même dispositif a été réalisé avec une seconde microélectrode E2 insérée dans la fibre musculaire, mais en dehors de la plaque motrice à 2,5 mm de celle-ci et reliée à un oscilloscope O2. Le document 2 b indique les potentiels membranaires enregistrés suite à une seule stimulation électrique du nerf moteur.

B. Les chercheurs ont ensuite réalisé la même expérience, mais cette fois avec un muscle placé dans un liquide physiologique contenant du curare. Le document 2 c indique les enregistrements obtenus au niveau de la plaque motrice (électrode E1) et à distance de celle-ci quand on stimule le nerf moteur.

Document 3

Acétylcholine et curare


Avec un dispositif semblable à celui utilisé par Fatt et Katz, Nastuk a étudié les variations du potentiel membranaire d’une fibre musculaire, non plus quand on excite le nerf moteur, mais en réponse à l’acétylcholine. Les figures indiquent les enregistrements obtenus en E1 et E2 (document 2).

a, b et c : fibre dans placé dans un liquide physiologique sans curare. d : fibre musculaire dans une solution contenant du curare. Dans les différentes expérimentations, la solution d’acétylcholine utilisée a la même concentration.

a : dépôt d’acétylcholine à la surface de la fibre, au niveau de la plaque motrice.

b : injection d’acétylcholine dans la fibre, au niveau de la plaque motrice.

c : dépôt d’acétylcholine à la surface de la fibre, en dehors de la plaque motrice.

d : dépôt d’acétylcholine à la surface de la fibre musculaire, au niveau de la plaque motrice.

Comprendre le sujet

  • Réfléchir a priori au fait que la paralysie constatée peut être due à une action du curare sur le système nerveux ou sur la transmission neuromusculaire ou sur les fibres musculaires. Il faut avoir en tête ces trois hypothèses pour bien dégager ce qu’apporte chaque document.
  • Le premier document infirme la première et la troisième hypothèses. Le document 2 corrobore la deuxième hypothèse et la précise. Le document 3 la complète en ciblant le mode d’action du curare.

Mobiliser les connaissances

  • La commande de la contraction musculaire met en jeu le fonctionnement de la synapse neuromusculaire.
  • L’acétylcholine est le neuromédiateur impliqué dans le fonctionnement de la synapse neuromusculaire. Sécrété par les boutons synaptiques d’un neurone moteur et après traversée de l’espace synaptique, il se fixe sur des récepteurs postsynaptiques de la membrane musculaire. Il est ainsi à l’origine du potentiel d’action musculaire.
Corrigé

Analyse du document 1

En A, le nerf curarisé reste excitable et propage le message nerveux au muscle, puisque celui-ci se contracte sans être directement excité. En B, le message nerveux issu de la stimulation électrique du nerf ne déclenche plus la contraction du muscle, mais celui-ci reste directement excitable : c’est donc la commande de la contraction musculaire par le message nerveux qui est bloquée par le curare.

C’est le fonctionnement de la synapse neuromusculaire qui est affecté par le curare.

Analyse du document 2

  • Document 2 b. Au niveau de la plaque motrice comme à une distance de 2,5 mm, les oscillographes O1 et O2 enregistrent un potentiel d’action musculaire à la suite de la stimulation du nerf moteur.

Le potentiel d’action apparu en O1 s’est propagé en O2 et donc à l’ensemble de la fibre musculaire.

  • Document 2 c. Le potentiel de repos de la fibre musculaire est toujours de – 90 mV : le curare n’affecte pas la cellule musculaire au repos.

Au niveau de la plaque motrice (O1), il n’y a pas de potentiel d’action musculaire, mais seulement une faible dépolarisation de la fibre. L’absence de PA musculaire est confirmée par l’absence de PA en O2.

Le curare empêche la naissance d’un potentiel d’action musculaire en réponse au message moteur.

Analyse du document 3

L’acétylcholine déposée au niveau de la plaque motrice provoque la naissance d’un PA musculaire (a) et a donc la même action que la stimulation du nerf moteur.

L’injection d’acétylcholine dans la fibre musculaire au niveau de la plaque motrice est sans effet : l’acétylcholine n’agit donc qu’à la surface de la fibre musculaire (b).

Déposée à la surface de la fibre, mais en dehors de la plaque motrice, l’acétylcholine n’a aucun effet (c) : cela indique que des récepteurs à l’acétylcholine existent seulement au niveau de la plaque motrice.

En d, l’acétylcholine déposée à la surface de la plaque motrice est sans effet : le curare s’oppose à l’action de l’acétylcholine.

Bilan

Les expériences de Claude Bernard montrent que le curare est un poison qui bloque la communication entre le nerf et le muscle.

Les données électrophysiologiques du document 2 montrent que le curare empêche l’émission, au niveau de la plaque motrice, d’un PA musculaire en réponse au potentiel d’action nerveux.

Les expériences du document 3 indiquent que le curare empêche l’action de l’acétylcholine au niveau de la plaque motrice.

Conclusion

En réalité, le curare, qui a une formule chimique voisine de celle de l’acétylcholine, se fixe aussi sur les récepteurs à l’acétylcholine, sans en avoir les effets. Les récepteurs occupés par le curare ne peuvent plus fixer les molécules d’acétylcholine qui est donc sans effet.

L’acétylcholine est le neuromédiateur impliqué dans le fonctionnement naturel de la synapse neuromusculaire. Secrétée par l’extrémité de l’axone lors de l’arrivée d’un PA, elle se fixe sur les récepteurs de la membrane de la plaque motrice, ce qui déclenche le PA musculaire. Deux hypothèses concernant l’action du curare sont possibles : il détruit l’acétylcholine ou il empêche sa fixation sur les récepteurs postsynaptiques.