2.1. L’évaluation du niveau d’expertise initial

2.2. Les organisateurs de connaissances initiales

ORGANISATEUR ET+/EV- (plus d’états que d’événements) :

• O1 (Titre)

  • Le potentiel de repos

• O2 (Etat)

  • Au repos, la membrane du neurone se comporte comme un générateur de courant électrique dont le pôle négatif est à l’intérieur de la membrane et le pôle positif à l’extérieur.

• O3 (Etat)

  • La polarisation électrique de repos est la conséquence d’un équilibre dynamique de la répartition inégale de certains ions de part et d’autre de la membrane.

• O4 (Etat)

  • Ces différences de concentration ionique entre les milieux intérieur et extérieur résultent d’une perméabilité de la membrane plus importante pour certains ions par rapport à d’autres.

• O5 (Evénement)

  • Pour maintenir ce déséquilibre ionique, un transport actif des ions s’oppose à leur diffusion passive en se faisant vers le milieu où ils sont les plus concentrés.

• O6 (Titre)

  • Le potentiel d’action

• O7 (Etat)

  • Lorsque l’intensité d’une stimulation excitatrice du neurone dépasse une certaine valeur, la polarité électrique de la membrane est momentanément inversée.

• O8 (Etat)

  • Cette inversion de la polarisation initiale est la conséquence d’une altération passagère de la perméabilité membranaire à certains ions.

• O9 (Etat)

  • Quelle que soit l’intensité de la stimulation excitatrice, la réponse du neurone est toujours la même : c’est la loi du tout ou rien.

• O10 (Etat)

  • Les variations d’intensité de la stimulation entraîne des variations de fréquence du signal émis, c’est-à-dire du nombre d’impulsions électriques produites en une seconde.

• O11 (Titre)

  • La repolarisation

• O12 (Etat)

  • Après l’émission de la réponse du neurone à la stimulation, le potentiel électrique de la membrane retrouve progressivement sa valeur normale de repos.

• O13 (Etat)

  • La membrane du neurone redevient ’ imperméable ’ à certains ions, tandis qu’il peut y avoir un excès de perméabilité à d’autres ions.

• O14 (Etat)

  • Si la membrane du neurone revient très rapidement à sa polarisation initiale, les concentrations ioniques des milieux intérieur et extérieur ont été néanmoins modifiées.

• O15 (Evénement)

  • Une pompe située sur la membrane se met alors à fonctionner en accéléré pour rétablir l’état ionique d’origine.

• O16 (Titre)

  • La période réfractaire

• O17 (Etat)

  • Cette période est concomitante au retour progressif à la valeur de repos du potentiel de la membrane.

• O18 (Etat)

  • La période réfractaire qui est constatée au cours d’une seconde stimulation est due au fait que le neurone n’est pas pleinement excitable.

• O19 (Etat)

  • Le neurone ne peut émettre un nouveau signal tant que le potentiel de la membrane ne retrouve pas sa valeur normale de repos, et que l’état ionique initial n’est pas reconstitué.

• O20 (Evénement)

  • En raison de cette période d’inexcitabilité provisoire, le premier signal est ré-émis dans la zone située en aval de celle précédemment stimulée.

ORGANISATEUR ET-/EV+ (plus d’événements que d’états) :

• O1 (Titre)

  • Le potentiel de repos

• O2 (Evénement)

  • Au repos, les ions diffusent passivement à travers la membrane selon leur gradient de concentration, c’est-à-dire vers le milieu où ils sont les moins concentrés.

• O3 (Evénement)

  • Lorsque les ions sont chargés positivement (cations), ils diffusent vers le pôle négatif situé à l’intérieur de la membrane, tandis que les ions négatifs (anions) migrent vers le pôle positif situé à l’extérieur.

• O4 (Evénement)

  • Un transport actif des ions s’oppose à leur diffusion passive en se faisant contre leur gradient de concentration, c’est-à-dire vers le milieu où ils sont les plus concentrés.

• O5 (Etat)

  • Ces mécanismes de transport transmembranaire (la diffusion passive et le transport actif) entretiennent un équilibre ’ dynamique ’ de la répartition inégale des ions entre les milieux intérieur et extérieur.

• O6 (Titre)

  • Le potentiel d’action

• O7 (Evénement)

  • Une stimulation excitatrice agit sur la membrane du neurone en induisant une inversion de sa polarité électrique de repos.

• O8 (Evénement)

  • Cette inversion entraîne l’apparition d’un potentiel de récepteur qui augmente en fonction de l’intensité de la stimulation jusqu’à une certaine valeur.

• O9 (Evénement)

  • Au delà de cette valeur, le potentiel de récepteur déclenche un signal sous la forme d’impulsions électriques dont le nombre (ou la fréquence) varie en fonction des variations d’intensité de la stimulation.

• O10 (Etat)

  • Les variations du potentiel électrique de la membrane sont la conséquence d’une altération passagère de sa perméabilité à certains ions.

• O11 (Titre)

  • La repolarisation

• O12 (Evénement)

  • Dans la milliseconde qui suit l’émission du signal, des canaux situés sur la membrane se ferment, tandis que dans le même temps d’autres s’ouvrent.

• O13 (Evénement)

  • Certains ions passent à travers les canaux ouverts, ce qui rétablit progressivement la polarisation initiale.

• O14 (Evénement)

  • Une pompe située sur la membrane fonctionne en accéléré pour rétablir les concentrations ioniques qui ont été modifiées de part et d’autre de la membrane.

• O15 (Etat)

  • La membrane du neurone retrouve son potentiel électrique de repos, et redevient ’ imperméable ’ à certains ions.

• O16 (Titre)

  • La période réfractaire

• O17 (Evénement)

  • En raison de l’inexcitabilité du neurone qui persiste au cours de la période réfractaire, le signal émis disparaît de la zone ayant répondu initialement.

• O18 (Evénement)

  • Le signal est alors ré-émis dans la zone du neurone située en aval de celle précédemment stimulée.

• O19 (Evénement)

  • Vers la fin de la période réfractaire, seules des stimulations d’intensité supérieure à celle ayant entraîné le signal initial viennent de nouveau exciter le neurone.

• O20 (Etat)

  • La période réfractaire subsiste tant que le potentiel de la membrane ne retrouve pas sa valeur normale de repos, et que l’état ionique initial n’est pas reconstitué.

ORGANISATEUR EV+ (avec uniquement des événements) :

• O1 (Titre)

  • Le potentiel de repos

• O2 (Evénement)

  • Au repos, les ions diffusent passivement à travers la membrane selon leur gradient de concentration, c’est-à-dire vers le milieu où ils sont les moins concentrés.

• O3 (Evénement)

  • Lorsque les ions sont chargés positivement (cations), ils migrent passivement vers le pôle négatif situé à l’intérieur de la membrane.

• O4 (Evénement)

  • Lorsque les ions sont chargés négativement (anions), les charges positives les attirent à l’extérieur de la membrane du neurone.

• O5 (Evénement)

  • Un transport actif des ions s’oppose à leur diffusion passive en se faisant contre leur gradient de concentration, c’est-à-dire vers le milieu où ils sont les plus concentrés.

• O6 (Titre)

  • Le potentiel d’action

• O7 (Evénement)

  • Une stimulation excitatrice agit sur la membrane du neurone en induisant une inversion de sa polarité électrique de repos.

• O8 (Evénement)

  • Cette variation de la polarisation initiale qui est appelée potentiel de récepteur, augmente en fonction de l’intensité de la stimulation jusqu’à une certaine valeur.

• O9 (Evénement)

  • Au delà de cette valeur, le potentiel de récepteur déclenche un signal sous la forme d’impulsions électriques qui se propagent le long de la membrane du neurone.

• O10 (Evénement)

  • Les variations d’intensité de la stimulation entraîne des variations de fréquence du signal, c’est-à-dire des variations du nombre d’impulsions électriques émises en une seconde.

• O11 (Titre)

  • La repolarisation

• O12 (Evénement)

  • Dans la milliseconde qui suit l’émission du signal, des canaux situés sur la membrane se ferment, tandis que dans le même temps d’autres s’ouvrent.

• O13 (Evénement)

  • Certains ions passent à travers les canaux ouverts, ce qui rétablit progressivement la polarisation initiale.

• O14 (Evénement)

  • Une pompe située sur la membrane fonctionne en accéléré pour rétablir les concentrations ioniques qui ont été modifiées de part et d’autre de la membrane.

• O15 (Evénement)

  • Le potentiel électrique de la membrane diminue alors pour retrouver sa valeur normale de repos.

• O16 (Titre)

  • La période réfractaire

• O17 (Evénement)

  • En raison de l’inexcitabilité du neurone qui persiste au cours de la période réfractaire, le signal émis disparaît de la zone ayant répondu initialement.

• O18 (Evénement)

  • Le signal est alors ré-émis dans la zone du neurone située en aval de celle précédemment stimulée.

• O19 (Evénement)

  • Vers la fin de la période réfractaire, seules des stimulations d’intensité supérieure à celle ayant entraîné le signal initial viennent de nouveau exciter le neurone.

• O20 (Evénement)

  • Une fois l’état ionique initial totalement reconstitué, la période réfractaire s’achève et une nouvelle stimulation vient exciter le neurone.

ORGANISATEUR ET+ (avec uniquement des ETATS) :

• O1 (Titre)

  • Le potentiel de repos

• O2 (Etat)

  • Au repos, la membrane du neurone se comporte comme un générateur de courant électrique dont le pôle négatif est à l’intérieur de la membrane et le pôle positif à l’extérieur.

• O3 (Etat)

  • La polarisation électrique de repos est la conséquence d’un équilibre dynamique de la répartition inégale de certains ions de part et d’autre de la membrane.

• O4 (Etat)

  • Ces différences de concentration ionique entre les milieux intérieur et extérieur résultent d’une perméabilité de la membrane plus importante pour certains ions par rapport à d’autres.

• O5 (Etat)

  • La perméabilité de la membrane à certains ions s’explique par la présence de canaux ou pores de la membrane qui restent ouverts durant cette période de repos.

• O6 (Titre)

  • Le potentiel d’action

• O7 (Etat)

  • Lorsque l’intensité d’une stimulation excitatrice du neurone dépasse une certaine valeur, la polarité électrique de la membrane est momentanément inversée.

• O8 (Etat)

  • Cette inversion de la polarisation initiale est la conséquence d’une altération passagère de la perméabilité membranaire à certains ions.

• O9 (Etat)

  • Quelle que soit l’intensité de la stimulation excitatrice, la réponse du neurone est toujours la même : c’est la loi du tout ou rien.

• O10 (Etat)

  • De fait, tout accroissement de la force de la stimulation n’a aucun effet sur l’amplitude du signal (le potentiel d’action) qui est émis par le neurone.

• O11 (Titre)

  • La repolarisation

• O12 (Etat)

  • Après l’émission de la réponse du neurone à la stimulation, le potentiel électrique de la membrane retrouve progressivement sa valeur normale de repos.

• O13 (Etat)

  • La membrane du neurone redevient ’ imperméable ’ à certains ions, tandis qu’il peut y avoir un excès de perméabilité à d’autres ions.

• O14 (Etat)

  • Si la membrane du neurone revient très rapidement à sa polarisation initiale, les concentrations ioniques des milieux intérieur et extérieur ont été néanmoins modifiées.

• O15 (Etat)

  • Pendant un bref moment, l’intérieur du neurone peut être alors plus négatif qu’il ne l’est lorsque la membrane est au repos.

• O16 (Titre)

  • La période réfractaire

• O17 (Etat)

  • Cette période est concomitante au retour progressif à la valeur de repos du potentiel de la membrane.

• O18 (Etat)

  • La période réfractaire qui est constatée au cours d’une seconde stimulation est due au fait que le neurone n’est pas pleinement excitable.

• O19 (Etat)

  • Durant cette période, certains canaux ioniques sont encore ouverts, alors que d’autres sont maintenant fermés et inactivables.

• O20 (Etat)

  • Le neurone ne peut émettre un nouveau signal tant que le potentiel de la membrane ne retrouve pas sa valeur normale de repos, et que l’état ionique initial n’est pas reconstitué.

ORGANISATEUR-contrôle :

• O1 (Titre)

  • Le corps cellulaire du neurone

• O2 (structure)

  • Le corps cellulaire est la partie centrale du neurone qui a la forme d’une sphère ou d’une pyramide.

• O3 (structure)

  • Le corps cellulaire possède un noyau volumineux qui est détenteur de l’information génétique.

• O4 (structure)

  • Le corps cellulaire renferme également des mitochondries qui fournissent de l’énergie nécessaire à la cellule.

• O5 (structure)

  • La taille du corps cellulaire est très variable : le corps cellulaire des grains du cervelet ne dépasse pas 5 micromètres de diamètre, il est donc plus petit qu’un globule rouge.

• O6 (Titre)

  • Les dendrites du neurone

• O7 (structure)

  • Les dendrites sont de fines et courtes extensions tubulaires qui tendent à se ramifier en touffes autour du corps cellulaire.

• O8 (structure)

  • Les ramifications des dendrites comportent près de leur extrémité un nombre considérable de saillies ou ’ épines ’ dendritiques qui représentent autant de points de contact avec les neurones voisins.

• O9 (structure)

  • C’est au niveau des épines dendritiques que se situent les récepteurs des signaux chimiques (les neuromédiateurs) en provenance des autres neurones.

• O10 (structure)

  • Les épines dendritiques contiennent des ribosomes dont la propriété est de synthétiser des enzymes.

• O11 (Titre)

  • L’axone du neurone

• O12 (structure)

  • L’axone est le prolongement long et unique du corps cellulaire, et possède à son extrémité des ramifications.

• O13 (structure)

  • Ces ramifications qui forment l’arborisation terminale, apparaissent parfois très loin du corps cellulaire d’origine, près d’un mètre pour certains neurones.

• O14 (structure)

  • L’arborisation terminale est au contact d’un ou de plusieurs neurones avec lesquels elle forme des synapses.

• O15 (structure)

  • Certains axones sont entourés d’une gaine de myéline - un isolant électrique - qui est interrrompue à intervalles réguliers (on appelle ces portions d’axone dénudées les noeuds de Ranvier).

• O16 (Titre)

  • La membrane du neurone

• O17 (structure)

  • La membrane du neurone, comme la membrane externe de toute cellule animale, a une épaisseur de 5 nanomètres.

• O18 (structure)

  • Les constituants de la membrane sont lipidiques et protéiniques, certaines protéines dites membranaires périphériques étant seulement fixées à la surface de la membrane.

• O19 (structure)

  • La membrane est percée de canaux ou pores de différentes tailles qui laisse passer des ions à l’intérieur du neurone.

• O20 (structure)

  • La membrane des ramifications de l’axone qui correspondent à la synapse s’appelle membrane pré-synaptique, celle du neurone avec lequel l’axone est en contact s’appelle membrane post-synaptique.