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Les poissons sont-ils aptes à générer de l’électricité ?

 

Pour tenter d'y  répondre, nous allons premièrement aborder les organes électriques,puis la façon dont ils créent le courant. Nous traiterons ensuite la manière dont le courant passe de l'intérieur du corps du poisson à son environnement extérieur.

 

Des batteries atypiques !

 

 

 

 

 

 

 

L’organe électrique provient de neurones modifiés, et doit donc être considéré comme un muscle profondément modifié, généralement situé à la surface de l’épiderme, mais  diffère en fonction de l'espèce.

 

Cet organe est composé de cellules spécialisés appelés « électrocytes ». Ces cellules musculaires modifiées, placées sous la peau,  sont capables de faire circuler le courant électrique, possédant la faculté de produire des potentiels d’action (à l’instar des neurones), signal électrique généré par des échanges d'ions entre l'intérieur et l'extérieur des électrocyte.

 

Néanmoins, elles différent des neurones par leur organisation pour agir soit en série, soit en parallèle. 

 

En série, l’arrangement permet l’addition de toutes les tensions des potentiels d’actions produit par l’organe, et l’envoi d’une décharge électrique.

En parallèle, l’arrangement additionne les courants ce qui permet la création d’un champ électrique autour du corps de l’animal ; champ électrique qui lui permet de se localiser et d’analyser les alentours.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comment l'organe créé-t-il le courant ? 

 

 

Le secret de l’activité des électrocytes réside dans leur membrane cytoplasmique (aux cellules). Au repos, leur membrane est chargée négativement à l’intérieur, et positivement à l’extérieur. Cette différence de polarité permet une neutralité de l’organe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lorsque le poisson veut émettre un courant électrique, son cerveau va alors produire un influx nerveux qui va permettre à l’organe de conduire ce courant. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comment le courant passe-t-il de l’intérieur à l’extérieur ?

 

Lorsque l’influx nerveux passe par les synapses, la membrane plasmique  (des  électrocytes) devient immédiatement perméable aux ions sodium Na+ (conducteurs), qui font alors irruption dans la cellule. Au niveau de cette région, la polarité change.

 

La membrane cellulaire est excitable c’est-à-dire  qu’un influx nerveux peut-être déclenché suite à une stimulation électrique, chimique, ou mécanique. Celle-ci agit comme un circuit électrique. Par son rôle de « condensateur », elle peut être chargée électriquement de part et d’autre puisqu’elle possède une grande surface, et qu’elle est constituée de lipides (gras) très imperméables aux charges électriques.

La tension est formée par la différence entre la distribution des charges électriques de part et d’autre de la membrane cellulaire. La source de cette différence de répartition des charges électriques provient des pompes échangeuse d’ions ; et les canaux ioniques présents dans la membrane permettent le passage du courant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les pompes échangeuses d’ions :

chargeur de batterie membranaire

 

 

Tout comme les cellules du corps, les électrocytes génèrent une différence de concentration d’ions entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule grâce à des protéines introduite dans la membrane cellulaire que l’on nomme « pompe échanges d’ions », considérée comme des chargeurs électriques de cette membrane.

La pompe Na+/K+,  sort les ions sodium (conducteurs), alors concentrés dans le milieu externe du neurone, et fait entrer les ions potassium, alors concentrés à l’intérieur des cellules. De manière similaire, les ions calcium (Ca++), provenant d'une autre pompe échangeuse d'ion mais ayant le même principe, sont concentrés hors des cellules.

Pour chaque type d’ion, un gradient de concentration est créé : un coté de la membrane est fortement plus concentré que l’autre.

 

Gradient électrochimique : gradient de potentiel pour un ion qui peut se déplacer à travers une membrane, et qualifie ainsi la différence de concentration et de charge électrique d'une substance de part et d'autre d'une membrane.

 

 

 

 

 

 

Etant donné que la membrane cellulaire est faite de lipides, elle agit comme une barrière imperméable aux ions, ce qui les empêche de repartir du coté moins concentré.

Néanmoins, l’ouverture d’une brèche dans la membrane laisserait les ions libres de circuler de l’autre côté ; ce qui se traduirait par un petit courant électrique à travers la membrane.  Chacune des différences des concentrations ioniques générées par les pompes correspond donc à une « pile électrique » de part en part de la membrane, et peut produire un courant électrique spécifique pour l’ion qui le compose.

Les gradients aux ions Na+ et Ca++ peuvent produire des courants, alors que le gradient aux ions potassium K+ forme un courant sortant.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les canaux ioniques 

 

 

Les canaux ioniques sont à la base de la génération, et de la propagation de l’influx nerveux ; ils se retrouvent à la surface des électrocytes.

Protéines transmembranaires, c'est-à-dire traversant la membrane, les canaux ioniques forment un pore dans la membrane cellulaire, lorsqu’ils sont activés, devenant alors un passage ouvert laissant les ions traversé la membrane cellulaire des électrocytes ; tandis que fermés, les ions ne peuvent  passer de part et d’autre de la membrane.

Ce passage d’ions n’étant ni plus ni moins qu’un courant électrique, se fait dans le sens du gradient électrochimique de l’ion concerné (comme il est vu plus haut).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Afin de contrôler l’ouverture des canaux ioniques, des segments spécialisés de ces protéines agissent tel des senseurs (dispositif sensible à un phénomène déterminé et traduit cette grandeur physique en signal), et détectent la différence de tensions électriques de part et d’autre de la membrane cellulaire.

Ainsi, un canal ionique s’ouvre suite à un changement de potentiel électrique de la membrane, laisse passer un courant, puis se referme.

Les canaux ioniques sont spécifiques à un ion en particulier qu’il laissera passer à travers du pore ionique.

En résumé, en percevant le voltage membranaire, les canaux ioniques laissent passer sélectivement des courants d’ions, en fonction des gradients électrochimiques d’ions établis par les pompes échangeuses d’ions établis par les pompes échangeuses d’ions.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Récapitulons ensemble

 

Les poissons électriques possèdent des organes électriques formés de cellules appelées "électrocytes", leur permettant de générer un courant électrique.  Lorsqu'un *P.E souhaite en générer un,  un influx nerveu est envoyé par le cerveau et arrive jusqu'à l'organe électrique. Pour passer de l'intérieur à l'extérieur du corps du poisson, différents mécanismes interviennent. La pompe échangeuse d'ion consiste à accumulé un tas d'ions de part et d'autre de la membrane, et dès lors que les canaux ioniques s'ouvrent (par la commande du cerveau), les ions de part ét d'autre de la membre passent de l'autre coté, c'est-à-dire que les ions du côté interne passent du côté externe

et inversement. Ainsi est créée une différence de potentiel générant le courant électrique.

 

Ainsi, on peut en conclure qu'en effet, les poissons sont aptent à générer de l'électricité.

 

*P.E : Poisson(s) Electrique(s)