47
DEUXIEME PARTIE
ACTIO!\\' CHLOIŒYDRATE DE PROCAINE SUR
LES VAlUATIONS DU COURANT ENTRANT
--:--~~--------
-- -~ - ---.
". ~._~--,I1
L'UNIVERSITÉ DE POITIERS
U.E.R, SCIENCES FONDAMENTALES ET APPLIQUÉE
N° D'ORDRE : 487
"
THÈSE
533
présentée en vue de l'obtention du
Titre de 3e cycle d'Enseignement Supérieur
DOCTEUR DE SPÉCIALITÉ
(Troisième Cycle de PhYSiologie Animale)
par
OFFOUMOU Allé Michel
";:Ij!,:i'wm:;f
,:,:, .::.•.:;..•.::...•.:.•.~;?
•
\\::-:-:.:- ---
Soutenue le 8 novembre 1973 devant la Commission d'Examen
y
M. GARGOuiL
Président
J. DELEZE
Examinateurs
A. PEYRE
J. MIRONNEAU
Invité
CENTRE REPROGRAPHIOUE DE l'ENSEIG:'\\EMENT SUPËRIE~IR· 1~7m
AVANT-PROPOS
Le présent travail a été réalisé au
Laboratoire de
Physiologie Animale et Physiologie Cellulaire des structures
contracti les.
Equipe de Recherche associée au C.N.R.S. nO lll Université
de Poitiers.
(Directeurs: Prof. Y.M. GARGOUIL)
86022 POITIERS.
A mon Cher frère Y APa Léonard
A mon épouse Angeline
avec toute ma tendresse,
A mes enfants et aux miens
très affectueusement
A mes amis.
A mon Cher Professeur TRICOCHE,
qui a suscité en moi, la motivation à la recherche.
[1 a su m'~ICCOr(Jer sa sympathie, sa bienveillance
et sa confiance.
Je mè bis un réd plaisir de lui dédier ce mémoire.
Qu'il
SOit
assuré
de
ma
sincère
ct
respectueuse
reCllnnalssance .
ivlonsieur le Professeur GARGOUIL
a bien voulu m'accepter dans le Laboraroire qu'il dirige
avec compétence et rigueur scientifique.
Je liens à l'assurer de ma profoncle et respectueuse gratitude.
Je remercie [e Professeur PEYRE,
d'être membre de mon Jury. Qu'il soit persuadé de ma
sincère admiration.
Au Docteur DELEZE,
qui a accepté de juger ce mémoire, je me fais un agréable
devoir de lui témoigner ma respectueuse reconnaissance.
Au Docteur ivIIRONNEAU,
qui a dirigé ce travail et qui a su me faire profiter de ses
suggestions pertinentes. Je me fais un plaisir de ['en
remercier sincèrement.
Au Docteur LENFANT,
qui a bien voulu m'accepter dans son équipe de chercheurs,
j'adresse ma profonde gratitude.
A ivlesdames LA VAL et BEZAGU,
dont le dévouement exceptionnel a facilité la réalisation
technique
cie
ce
travail,
j'adresse
mes
plus
vifs
reme rc leme n[ s.
. A Madame REGONDAUD,
clont les conseils m'ont été très utiles,
j'adresse tous mes remerciements.
A tous les membres et à tout le personnel technique
clu Laboratoire, j'exprime ma sincère amitié.
SOMMAIRE
Pages
INTRODUCTION ET POSITION DU PROBLEME
I
CHAPITRE 1 - HISTORIqUE
3
1 - CARACTERISTIQUES ELECTROPHYSIOLOGIQUES
DES MEMBRANES EXCITABLES
.4
A - le potentiel de membrane cie repos
4
b - le potelltiel d'action
S
II - REGULATION HORMONALE DE L'EXClTABILITE
DU MYOMETRE
7
III - ASPECTS GENERAUX DE L'ACTION DES
~\\':'\\Jf~
ANESTHESIQUES LOG:A-UX S\\jR-LA MEMBRANE
~Q
'"
"(.".
"(;'\\
CELL ULA 1RE··· .. ·f"c' ·f,.:·~·Ë·S;.::\\ '(~f'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
8
CHAPITRE Il - MATBR'IELET MEl/HODES
12
\\~, \\ --/., lJ
.1 - MATERIEL I310LOGJQUE
{.,,~
12
'~~
A - Traitement cles animaux utilisés
12
B - Prélèvement et dissection cles faisceaux musculaires
clu myolllètre de raite gestante
:
12
C - Caractéristiques structurales
12
Il - SOLUTIONS PHYSIOLOGIQUES
12
1Il - DISPOSITIF EXPERIMENTAL.
12
A - Cuve expérimentale
12
B - Appareils de mesure et cI'enregistrement
12
C - Techniques cie mesure
12
1 - Mesures cles variations cie potentiel de meembrane.
2 - Mesures cles variations de courants transmembranaires.
3 - Mesures cie la résistance membranaire Ri 1.
o - Montage cles préparations biologiques
12
E - Limites cie la technique de la clouble séparation
cie saccharose
12
II
IV - NOMENCLATURE
12
CHAPITRE III - RESULTATS EXPERIMENTAUX
PREMIERE PARTIE: ACTION DU CHLORHYDRATE
DE I)ROCAINE SUR LES VARIATIONS DU POTENTIEL
DE ,\\IEMI3RANE'
27
1 - LE POTENTIEL D'ACTION
27
A - Solution normale
27
a - Résultats
b - Discussion
B - Solution hypercalcique
27
a - Résultats
b - Discussion
C - Solution sans sodium
27
a - Résultats
b - Discussion
Il - LES REPONSES REPETITIVES
27
A - Conditions cie déclenchement des réponses répétitives
27
1 - Application de courant dépolarisant durable.
a - Résultats
b - Discussion
2 - Application de solution hyperpotassique dépolarisante.
a - Résultats
b - Discussion.
B - Evolution cles réponses répétitives en présence
du chlorhydrate de procaïne
27
1 - Solution normale
. Résultats.
2 - Solution sans sodium
- Résultats.
3 - Solution hypopotassique
III
- Résultats.
III - RESUME - CONCLUSIONS
27
DEUXIEvlE PARTIE: ACTION DU CHLORHYDRATE
DE: PROCAINE SUR LES VARIATIONS DU COURANT
ENTRANT
.46
1 - RELATIONS COURANT-POTENTIEL
.46
A - le courant entrant global.
.46
- Résultats
B - le courant entrant calcique
.46
- Résultats.
C - Discussion
.46
II - ETAT D'INACTIVATION DU COURANT ENTRANT..
.46
A - le courant entrant global..
.46
a - Résultats
b - Discussion
B - le courant entrant calcique
.46
a - Résultats
b - Discussion
III - EVOLUTION DES CONSTANTES DE TEMPS
D'NACTIVATION DU COURANT ENTRANT GLOBAL
OU CALCIQUE..
.46
a - Résultats
b - Discussion
IV - RESUME - CONCLUSIONS
.46
TROISIEMEPARTIE: ACTION DU CHLORHYDRATE
DE PROCAINE SUR LE COURANT DE FUITE ET LE
COURANT SORTANT
65
1 - LE COURANT DU FUITE..
65
a - Résul tats
b - Discussion
IV
Il - LE COURANT SORTANT
65
A - Relation courant-potentiel.
65
a - Résult:its
b - Discussion
G - lé potentiel d'inversion du courant sortant
65
a - Résultats
b - Discussion
C - Evolution de l'état d'activation du courant sortant
en fonction clu potentiel
65
a - Résultats
b - Discussion
D - Evolution des constantes de temps d'activation
clu courant sortant.
65
a - Résultats
b - Discussion
III - RESUME - CONCLUSfONS
65
CHAPITRE IV - CONCLUSIONS GENERALES
80
BIBLIOGRAPHIE
83
v
TABLES DES FIGURES
Pages
- Séchéma montrant les sites d'action cie la caféine et cie
procaïne sur le muscle squelettique cie lapin
IO
2 - Struclure de la couche musculaire longitudinale de l'utérus
de lapin gestant..
15
3 - Séchéma de la cuve expérimentale
18
4 - Schéma clu dispositif expérimental permettant l'enregistrement
des variations cie potentiel de membrane
22
5 - Schéma du dispositif expérimental permettant l'enregistrement
du courant de membrane
24
6 - Influence cie 1;1 procaïne sur le P.A. du myomètre en solution
normale
31
7 - Influence de la procaïne sur le P.A. en solution normale ou
hy percalcique
34
8 - Influence de la procaïne sur le P.A. calcique
36
9 - Evolution des réponses répétitives par application de courant
dépolarisant durable
38
10 - Evolution des réponses répétitives par application de solution
hyperpotassique dépolarisante
.40
II - Abolition des réponses répétitives en présence de la procaïne
42
12 - Evolution du courant entrant calcicosodique en fonction
du potentiel et du temps sous l'effet de la procaïne
:
.49
13 - Variation des caractéristiques du courant entrant calcicosodiq ue
en présence de la procaïne
.49
14 - Courbes comparatives de l'évolution de la relation courant-
potentiel en solution normale ou enrichie en calcium et contenant
de 1a procaïne
49
15 - Variation cles caractéristiques du courant calcique en présence
de la procaine
51
oo
VI
16 - Influence de la procaïne sur l'évolution de l'état d'inactivation
du courant calcicosodique maximal en fonction de l'amplitude
d'une prédépolarisation
56
17 - Evolution cie la courbe cie l'état d'inactivation du couralll
calcicosodiqœ maximal en fonction du potentiel de membrane
sous l'effer cie la Procaïne
56
18 - Evolution cie la courbe cie l'étal d'inactivation du courant calcique
maximal en fonction clu pOlentiel de membrane sous l'influence
de la procaïne
59
19 - Evolution des const:lI1tes de temps d'inactivation en présence
de la procaïne
61
20 - Caractéristiques courant-potentiel du courant de fuite sous
l'effet de la procaïne
68
21 _ Evolution du courant sortant en fonction du potentiel et du temps
en solution normale
70
22 - Influence de la procaïne sur l'évolution des caractéristiques
du courant sOrlant.
70
23 - Evolution du porentiel d'inversion du courant s'Orlant sous
l'effet de la procaïne
73
24 - Courbe de l'état d'activation du courant sOrlant en présence
de la procaïne
75
25 - Evolution des constantes de temps d'activation du courant sortant
sous l'effet de la procal'ne
77
INTRODUCTION ET POSITION
DUPROBLEME
INTRODUCTION ET POSITION DU PROBLEME
Le muscle lisse utérin est un organe spécialisé dans la fonction de
reproduction. Il subit une influence hormonale qui détermine ses états
d'excitabilité.
En obsslétrique, il est parfaitement connu que l'utilisation de la
plupart des substances anesthésiques lors des accouchements, provoque une
diminution cie la force contractile utérine pendant le "travail". Durant ces
dernières années, pour obtenir des accouchements sans douleur, des
analgésies locales sont pratiquées au moyen cie combinaisons de drogues
(CRAFr et coll., 1972; GIUFFRIDA et coll., 1972).
En 1875, Claude BERNARD fut le premier il soupçonner que les
agents anesthésiques pourraient provoquer des variations de la perméabilité
de la membrane cellulaire.
Les résultats de nombreux travaux montrent que les anesthésiques
locaux agissent sur les perméabilités et les conductances membranaires de
divers tissus excitables.
Sur le tissu nerveux SHANES, (1958), SHANES et coll., (1959),
TAYLOR, (1959) et MAENO, (1966) démontrent que ces substances
provoquent une diminution de la perméabilité de la membrane quiescente et
une inhibition des conductances aux ions sodium et potassium de la
membrane active.
Sur le muscle squelettique INOUE et FRANCK (1972) et
AKAIKE et NODA
(1972)
observent une
réduction
similaire de
perméabilité membranaire par les anesthésiques locaux.
En
1963,
FEINSTEIN, utilisant le muscle squelettique de grenouille, précise que la
contracture induite par la caféine peut être inhibée par les anesthésiques
locaux. THORPE et SEEMAN (1971) expliquent cet effet par l'inhibition, à
partir du réticulum sarcoplasmique, du relâchement du calcium induit par la
caféine en présence de la procalne.
L'analyse des effets des anesthésiques locaux sur les muscles
cardiaques (fibres de Purkinje, muscles auriculaire et papillaire) révèle une
diminution de l'activité des ions Na+, Ca++ et K+ (WEIDMAN, 1955 ;
SINGH et WILLIAMS, 1971 ; WASHlZU, 1972).
Les
données
concernant
les
muscles
indiquent
que
les
anesthésiques locaux présentent une inhibition de l'activité électrique et des
contractions de la membrane par un antagonisme avec les ions Ca+ +
(WEISS et coll., 1961 ; FEINSTEIN, 1966 ; W ASHIZU, 1968). Les études
2
des flux ioniques sur ce matériel montrent une diminution de l'efflux
potassique (HURWITZ et coll., 1962) et une réduction de l'efflux calcique
(FElNSTEIN, 1966).
L'cnsemble de ces observations précise que l'action inhibitrice des
substances ancsthésiques locales ne se limite pas aux pem1éabilités sodique et
potassique. Elle alleete également la perméabilité calcique et les
pem1éabilités d'autres ions.
Comple tenu clu fait que les informations sur l'action des
anesthésiques locaux au niveau du muscle lisse utérin concerne l'analyse des
réponses contractiles et cles flux ioniques (FEINSTEIN. 1966), le but de ce
travail est cI'étuclier. il l'aide cie la technique électrophysiologique de la
double séparation cie saccharose, les modalités d'action d'un anesthésique
local (chlorhyclrate cie procaïne) il l'échelle élémentaire.
En effet, GARGOUIL (1969) a précisé l'intérêt de cette technique
pour l'étude des modalités d'action des substances pharmacodynamiques.
Bien que le matériel biologique présente un intérêt médical
indiscutable, les expériences entreprises apportent des connaissances d'ordre
fondamental, qui pourront contribuer il une meilleure compréhension du
mécanisme d'action des clrogues de type anesthésique local.
3
CHAPITRE 1
HISTORIQUE
1· CARACTERISTIQUES ELECTROPHYSIOLOGIQUES
DES MEMBRANANES EXCITABLES.
A - Le potentiel de membrane de repos.
B - Le potentiel d'action.
II· REGULATION HORMONALE DE L'EXClTABILITE
DU MYOMETRE.
III· ASPECTS GENERAUX DE L'ACTION DES ANESTHESIQUES
LOCAUX SUR LA MEMBRANE CELLULAIRE.
4
1 - CARACTERISTIQUES ELECTROPHYSIO-
LOGIQUES DES MEMBRANES EXCITABLES
,\\ -LE POTENTIEL DE i\\mi\\IBRAi'ΠDE REPOS
li est classiquement démolmé l'existence d'une polarisation de la
membrane des tissus excitables comme les fibres nerveuses, squelettiques,
cardiaques et lisses, La présence d'une différence cie potentiel entre
l'intérieur (négatif) et l'extérieur (positif) cI'une membrane cellulaire, est
expliquée, clepuis les travaux cie BERNSTEIN (1902), par l'existence d'une
différence de concentration ioniquc entre les compartiments intracellulaire
et extracellulaire. et cI'une perméabilité sélective pour les ions potassium,
Des travaux ultérieurs ont précisé que la membrane cellulaire au repos,
n'était pas uniquement perméable aux ions potassium, mais également à
d'autres ions.
Aussi, les travaux de BOYLE et CONW AY (1914) indiquent-ils
que la membrane au repos, présente une pem1éabilité à l'ion chlorure. Sur
la plupart des cellules excitables, une perméabilité aux ions Na+ est mise en
évidence (LEVI et USSING, 1948 pour le muscle squelettique; KEYNES,
1951 pour le tissu nerveux).
Ainsi, pour la détermination du potentiel de membrane (P.M.) de
repos, HODGKIN et KATZ (1949) proposent une équation basée sur celle
du champ constant de GOLO MAN (1943) qui tient compte de la distribution
cles ions entre les compartiments intracellulaire et extracellulaire, et de la
perméabilité pour chaque expèce d'ion.
RT
..LI.:.cK,--+--,J..=.e:..:.x_---=a:....c..:lN_':..:.a---=1..=.e:..:.x_+---=-bL[C=-l=----'-]i'--'.n
E = -
Lo"
F
0
[K+lin + a [Na+jin + b[Cl-jex
où E
= Potentiel de membrane;
R
= Constante des gaz parfaits;
T
= Température absolue;
F
= Valeur du Faraday;
[ lex
= Concentration extracellulaire ;
[lin
= Concentration intracellulaire;
a = l'Na
PK
PNa = Perméabilité aux ions sodium;
PK = Pelméabilité aux ions potassium;
5
pC!
b = PK :
PCI = Perméabilité aux ions chlorure.
Depuis les travaux de BOZLER (1948) sur la physiologie du tissu
musculaire lisse cie diverses espèces animales, il est démontré que les
muscles lisses répondent aux propriétés du câble, defénies par HODGKIN et
RUSHTON ( 1946) sur le nerf de crabe. Les infonnations qu'apportent les
travaux de TOlvlITA (1966, a, b) TOMITA. 1967 ; ABE, 1968; ABE et
TOivlITA, 1968 ; BÜLBRING et coll., 1968) pem1ettent de comprendre
que les muscles lisses possèdent les propriétés du câble.
L'utilisation de la technique de microélectrodes intracellulaires a
pennis d'effectuer des mesures du potentiel de membrane des muscles lisses
(BÜLBRING, 1955 ; HOLMAN, 1958 ; MARSHALL, 1959 ; BÜLBRING,
1962 ; MARSHAL.L, 1962 ; CASTEELS et KURIYAMA, 1965). Les
résultats de ces travaux mentionnent que les valeurs du potentiels de
membrane du muscle lisse sont nettement plus faibles (-35 à -65 mY) que
celles observées sur les muscles striés (-80 à -86 mY).
KAO (1971) utilisant la technique de double séparation de
saccharose dételll1ine un potentiel de membrane de -49 mY sur le muscle
utérin. Sur cette préparation, le potentiel d'quilibre calculé pour les ions K+
est de -70 à -80 mY (chatte: DANlEL et SINGH, 1958 ; Lapine: KAO et
NISHIMA, 1964 ; Ratte: CASTEELS et KURIY AMA, 1965). Ces auteurs
pensent que le potentiel de membrane peut être expliqué par une
pem1éabilité au sodium plus élevée ou par une perméabilité au potassium
plus faible que dans le muscle squelettique.
L'existence d'une pompe électrogène au sodium est admise pour le
maintien du potentiel de membrane dans un état stable (CASTEELS et
HENDRICKX, 1969; BOLTON, 1971).
B - LE POTENTIEL D'ACTION
Quand une membrane est stimulée électriquement, le potentiel de
membrane évolue d'une façon transitoire. Cette réponse est appelée :
Potentiel d'Action (P.A.).
Les caractéristiques des P.A. du muscle lisse sont les suivantes:
- Une phase de dépolarisation qui amène le potentiel négatif au
repos, à une valeur plus posi tive. Cette dépolarisation est lente par rapport à
celles des P.A. nerveux, ou des muscles cardiaques et squelettiques. La
vitesse maximale de la phase de dépolarisation est, pour le myomètre de
ratte, de 7 à 16 Y/sec. après 15 jours de gestation et de 12 Y/sec. après 19 à
6
20 jours de gestation (MARSHALL, 1959 ; CASTEELS et KURIY AMA,
1965). L'ensemble des travaux effectués sur les muscles lisses précise que
la phase de dépolarisation du P.A. est due à J'existence d'une perméabilité
membranaire accrue ,Ill calcium (HOLMAN, 1957, 1958 ; DANIEL et
SINGH, 1958: KURIYAivIA, 1964; BÜLBRING et KURIYAMA. 1963:
CS.'\\POA ET KURIYAtvlA 1963: ABE, 1969, 1971 : OS.-\\, 1971). Enfin
d'autres auteurs, sur la même préparation, montrent une panicip:.ltion
prépondérante du calcium dans le déclenchement du P.A. sans toutefois
éliminer l'intervention des ions Na+ (MARSHALL, 1963 : ANDERSON et
coll., 1971 ; KAO, 1971 : MIRONNEAU et LENFANT, 1971).
- Une phase cie repolarisation qui ramène le potentiel de
membrane ~l sa valeur cie repos. Elle est due à cieux phénomènes: d'une
part, à l'inactivation du courant entrant calcique et sodique, d'autre part, à
l'augmentation de la perméabilité membranaire aux ions potassiques
constituant le courant sortant (MIRONNEAU et LENFANT, 1972). Le P.A.
clu myomètre de ratte gestante ne présente pas de plateau très marqué
(WOODB UR y et ivlc NTYR E, 1954). Cependant, sur le muscle utérin de
femme et sur l'uretère de cobaye il a été observé des P.A. montrant un
plateau clont le décours peut être rapproché de celui des P.A. cardiaque
(KURIYAMA et TOMITA, 1970 ; NAKAJlMA, 1971). La composante
responsable cie ce plateau serait sodique (KURI y AMA et TOMITA, 1970),
ce qui le clifférencie cie celle responsable du P.A. carcliaque, attribuée aux
ions calcium (BEELER et REUTER, 1970) ou aux ions Ca++ et Na+
(ROUGIER et coll., 1968).
- Des valeurs d'amplitude cie P.A. comprises entre 30 et 60 mY.
L'obseravation d'une inversion de potentiel est rare sur les réponses
menbranaires, néanmoins, MARSHALL (1962) montre ['existence de
potentiels d'action de 70 mY sur l'utérus de rate, ce qui fait penser à la
présence d'une inversion cie potentiel.
- Une durée de P.A. comprise entre 100 à 140 ms pour l'utérus de
rate (DANIEL et SINGH, 1958; MARSHALL, 1962; ABE, 1968).
- Une réduction de la concentration extracellulaire du sodium ne
provoque pas de modification significative des différentes phases et de
l'amplitude du PA (DANIEL et SINGH, 1958).
En conclusion, pour rendre compte des processus assurant le
développement des P.A. des muscles lisses, il est admis d'existence d'une
dépolarisation due à une perméabilité accrue au calcium et au sodium, suivie
d'une inactivation du courant entrant, et d'une augmentation de la
pemléabilité membranaire aux ions K+, reponsable du retour du potentiel
de membrane à sa valeur de repos.
7
11- REGULATION HORMONALE DE L'EXCITA·
BILITE DU MYOMETRE
Le muscle utérin est soumis en permanence il une influence
hormonale. JUNG, en J956 démontm que J'excitabilité du myomètre est
modifiée par les oeslro!.:ènes et les !.:esta!.:ènes.
-
~
~
La croissance de l'utérus et la synthèse du matériel contractile
(actomyosine) et cie phosphates il haut niveau énergétique sont déterminées
par les oestrogènes qui peuvent ramener le potentiel de membrane à-50
mV (CSAPO, 1956 ; GOTO et CSAPO,
1959). Le myomètre sous
l'influence cles oestrogènes devient excitable et capable de répondre à
l'action
cles
substances
pharmacologiques
telles
que
l'ocytocine
(MARSHALL 1963, 1964 ; KAO, 1967 : MIRONNEAU et LENFANT,
1972).
La progestérone provoque un bloc de l'excitabilité du myomètre.
L'activité électrique déclenchée reste localisée il des points précis (CSAPO,
1956). Sous l'influence de la progestérone, la membrane du myomètre se
trouve hyperpolarisée (-65 mY) 'GOTO et CSAPO, 1959).
Les travaux de KURIYAMA (1964) et ceux de CASTEELS et
KURIYAMA (1965) effectués sur l'utérus de rate, démontrent l'évolution
du muscle utérin pendant les différents stades du cycle
oesstrien, de la
gestation et de la parturition. Ces auteurs observent un potentiel de
membrane cie -42 mY au début cie la gestation. Après 15 jours, la valeur
maximale du P.M. passe à -60,5
mY et se maintient pendant un certain
temps, puis elle commence à décroître vers la fin de la gestation (-54 mY).
Une diminution rapide du P.M. est signalée à la mise bas. Puis le potentiel
de membrane revient il sa valeur d'avant la gestation.
Les auteurs qui ont réalisé des études sur les vanatlons de
concentrations ioniques liées aux variations du potentiel de membrane,
pensent que, pendant la gestation, les concentrations ioniques intracellulaires
restent constantes chez la plupart des mammifères (KAO et SIEGMAN,
1963 ; CASTEELS et KURIYAMA, 1965; BÜLBRING et coll., 1968) à
l'exception de la chatte où il y a une augmentation du contenu en ion
chlorure du myomètre. Dans ces conditions, les modifications du P.M. au
cours de la gestation pourraient être attribuées à des modifications de
perméabilités membranaires, en particulier il celle de la perméabilité
potassique. En fin, l'augmentation du P.M. pendant la gesstation peut être
interprétée par l'effet de la progestérone car l'utilisation des traitements
hormonaux à base d'oestradiol et de progestérone associée, entraîne une
évolution du P.M. semblable à celle observée en période de gestation
(KURIY AMA et CSAPO, 1959 ; MARSHALL, 1959).
8
La variations d'excitabilité du myomètre, dues à l'imprégnation
hormonale, montre que J'étude électrophysiologique du muscle utérin
nécessite la détermination de conditions physiologiques standardisées afin
d'obtenir des réponses reproductibles.
III . ASPECTS GENERAUX DE L'ACTION DES
ANESTHESIQUES LOCAUX SUR LA MEMBRANE
CELLULAIRE
Les anesthésiques sont des substances chimiques qui ont le pouvoir
de produire un bloc réversible de la conduction et du potentiel d'action du
nerf ou de
la
cellule
musculaire
sans provoquer de modification
significative du pr--'l. de repos. Il existe deux grands groupes d'anesthésiques
: les anesthésiques généraux et les anesthésiques locaux.
Les expériences ont été réalisées sur un anesthésique local de
synthèse: le chlorhydrate de procaïne.
Les anesthésiques locaux sont connus depuis 1858, année où
NIEMANN isola la cocaïne, alcaloïde de la feuille d'Erythroxylon coca.
V AN AN REP (1980) en a fait l'étude pharmacologique et l'ophtalmologiste
Karl KOLLER en a révélé l'usage thérapeutique. Cependant l'ère des
anesthésiques locaux s'est ouverte avec FOURNEA U (1904) qui découvrit
l'amyléine et EINHORN (1905), la procalne.
La structure chimique d'un anesthésique local comporte un centre
lipophile, une chaîne intemlédiaire et un centre hydrophile. Le chlorhydrate
de procaïne est un ester para-Clminobenzoïde du diéthyl-aminoéthanol dont
la formule chimique présente un système de double liClison conjuguée:
C, Hs
~
Procaïne
-""
/ N - CH2 CH2
-<"--_...:J)-CH
- 0 -
2
C2 Hs
0
La procaïne connaît un large emploi en obstétrique. L'action du
chlorhydré"ate de procaïne est rapide et de courte durée à cause de sa
dégradation dans l'organisme par l'enzyme estérase du plasma et des
microsomes hépathiques.
Les anesthésiques locaux amines (procaïne, tétracaïne, quatacaïne)
sont rapidement absorbés dans les biomembranes (FEINSTEIN, 1963, 1966;
THORPE et SEEMAN, 1971, SEEMMAN, 1972). Pour ces auteurs, le
calcium lié à la membrane serait en compétition avec ces substances
chimiques qui pourraient également déplacer le calcium à partir des sites de
9
fixation de la mebrane (THORPE et SEEMAN, 1971) (Fig. 1). Aucune
étude ne décrit l'interaction entre les anesthésiques locaux et le calcium lié
aux protéines de la membrane, cependant il est observé une interaction avec
les phospholopicies cie la membrane (FEINSTEIN, 1964).
Il esl démolltré qu'à pH == 7,4 ces substances peuvent se trouver
sous forme elliollique et pénétrer dans la membranne cellulaire (SKOU,
1961 ; WILCOX et FUCHS, 1969). Les sites d'action des anesthésiques
locaux SOllt le sarcolemme au niveau duquel ils déplacent le calcium et le
réticulum sarcopiasmique où ils bloquent le relâchement du calcium à partir
des sites internes (THORPE et SEEMAN, 1971). Lorsque le pH est basique
(pH == 8), les anesthésiques locaux provoquent un relâchement de calcium
interne, ce qui peut induire une contracture musculaire (FEINSTEIN,
1966).
1 1
L'imprégnation anesthésique des membranes cellulaires entraîne
une diminution des eftlux potassique et calcique (HURWITZ et coll., 1962 ;
FEINSTEIN, 1966).
Des données électrophysiologiques viennent il l'appui des résultats
obtenus :l partir des études biochimiques et des flux ionique:;. Sur l'axone et
les fibres squelettiques de grenouilles, SHANES (1958), Sl-IANES et al.
(1959), TA YLOR (1959) et AKAIKE et NODA (1972) ont mis en évidence
une diminution des perméabilités membranaires aux ions Na+, K+, Sur les
membranes cardiaques, WEI OMAN (1955) précise une réduction des
perméabilités aux ions Na+ et K+ FEINSTEIN (1966) montre que les
anesthésiques locaux présentent sur les membranes du muscle utérin de rate,
une inhibition compétitive par rapport aux ions calcium. Il observe un bloc
des réponses contractiles en présence d'anesthésiques locaux.
WEISS et coll. (1961) furent les premiers à proposer que le bloc
de la contrJction du muscle lisse serait dû à un antagonisme entre le calcium
et ces substances chimiques.
L'étude des caractéristiques électriques des faisceaux musculaires
du myomètre de rate gestante, imprégnés de chlorhydrate de procaïne,
entreprise :1 l'aide de la technique de la double séparation de saccharose,
devrait permettre de préciser les modalités d'action de cette substance sur
les caractétistiques des P.A. et des courants responsables des P.A.
12
CHAPITRE II
MATERIEL ET METHODES
1 - MATERIEL BIOLOGIQUE
A - Traitement des animaux utilisés
B - Pré lève ment et dissect ion des faisceaux musculaires
du myomètre cie rate gestante
C - Caractéristiques structurales
II . SOLUTIONS PHYSIOLOGIQUES
III . DISPOSITIF EXPERIMENTAL
A - Cuve expérimentale
b - Appareils cie mesure et d'enregistrement
C - Techniques de mesure
1 - Mesures des variations de potentiel de membrane
2 - Mesures de variations de courants transmembranaires
3 - Mesures de la résistance membranaire Ri l
D - Montage des préparations biologiques
E - Limites de la technique de la double séparation de saccharose
IV - NOMENCLATURE
1 3
1 - MATERIEL BIOLOGIQUE
A . TRAITEMENT DES ANIMAUX UTILISES
Les expériences sont réalisées avec des faisceaux musculaires du
mvomèlre de rate geslantc (Ratlus 110rvcgicus) de souch~ Wistar. Les
v·
.....
.....
animaux sont enlrerenus dans des pièces conclitionnées. Pour ellecruer des
manipulations clans des condiLions standardisées, des rates gestantes de 19 à
21 jours sont utilisées.
La déterminai ion cles femelles gestantes s'opère par des frottis
vaginaux qui se permettent l'observation cie spermatozoïdes au microscope,
sur le luiquide vaginal prélevé 6 heures après l'accouplement. Ce qui
permet la datation précise cie la gestation. Cette préparation des rates permet
de réaliser des conditions physiologiques caractérisée par une influence
prédominante cie la progestérone (BEDFORD et coll., 1972).
13 . PRELEVEMENT ET DISSECTION DES FAISCEAUX
DE FII3RES DU i\\IYOMETRE DE RATE GESTATION
Les
animaux
sont
assomés.
Une
laparatomie
pratiquée
immédiatement, permet de mettre il nu, le muscle utérin contenant les
foetus. L'organe isolé est placé clans un bécher contenant du liquide
phyiologique. Une section longitudinale assure le dégagement des foetus. Le
muscle utérin ainsi séparé, est replacé dans un second bécher contenant
également une solution physiologique et soumis il un barbotage d'oxygène.
L'opération de prélèvement doit s'effectuer le plus rapidement possible.
La dissection des faisceaux cie fibres est faite sous une loupe
binoculaire. Une portion du muscle utérin est étalée dans une cave à
dissection, remplie de liquide physiologique. Cette préparation isolée
présente des contractions spontanées lentes. L'endomètre se reconnaît par
ses fonTIations en dentelles. Il apparaît il la surface de l'endomètre, de petits
vaisseaux sanguins. Après séparation cie l'endomètre, le myomètre se
reconnaît
par
des
bandes
musculaires
de
fibres
irrégulièrement
entrecroisées. Les faisceaux musculaires individualisés sont isolés sur une
longueur de 3
il 4 mm et un diamètre de 100 microns environ
; ils
représentent l'unité physiologique du muscle lisse utérin (BOZLER, 1948).
Les faisceaux de fibres disséqués sont alors conservés dans du liquide
physiologique soumis il un barbotage d'oxygène pendant toute la durée de la
manipulation.
C - CARACTERISTIQUES STRUCTURALES
Les faisceaux musculaires lisses sont constitués d'un assemblage
compact de cellules. Leur diamètre varie de 50 il 100 microns. Ils sont
irrégulièrement entrecroisés et entourés d'un important tissu conjonctif, de
1 4
collagène et de structures élastiques (Fig. 2). Les dimensions des cellules
sont relativement faibles (5 à JO microns de diamètre et 100 à 300 microns
de lon\\!ueur) ; sur l'utérus geslant de rate, CSAPO (1962) met en évidence
-
~
des cellules cie 10 J 600 microns cie longueur.
LèS cellules clu
tissu musculaire lisse possècleilt chacune une
membrane excitable (CSAPO, 1962). Elles ont entre elles, des zones de
contacts variés.
BERGÎ\\'IAN (1958) démontre la présence de "bridges" qui
constituent des zones cie contacts au niveau desquelles les membranes des
cellules opposées sont intactes avec une séparation de 100 à 200 Â
(RICHARDSON, 1958. PROSSER, 1960).
RICHARDSON (1962), BENNET et ROGERS (1967) ont décrit
cles inter-pénétrations cellulaires.
De nombreux auteurs ont montré des reglOns d'apposition des
cellules musculaires lisses où il y a une fusion des membranes plasmiques
(DEWEY et BARR, 1962, 1964 ; BENNET et ROGERS,
1967,
BERG MAN, 1968). Ce type de connexion est appelé nexus (DEWEY et
BARR. 1962).
Les nexus sont comparables aux "tight junctions" obsservés dans
d"autres systèmes (FARQUHAR et PALADE, 1963 ; EVANS et EVANS,
1964).
En 1964, FURSHPAN précise que les "tight junctions" ont un rôle
de conduction inlermusculaire.
En rait, les nexus représentent des structures de contacts
privilégiés au niveau desquelles la résistance membranaire est faible. Ce qui
assure une transmission de l'excitation.
Le réticulum sarcoplasmique est peu développé sur les muscles
lisses (CAESAR et coll., 1957 ; SOMLYO et coll., 1971 ; DEVINE et colL,
1971-72).
YAMAUCI-Il (1964) et LANE (1967) ont montré la présence d'un
système tubulaire longitudinal en relation avec les myofilaments des muscles
lisses
14
collagène et de structures élastiques (Fig. 2). Les dimensions des cellules
sont relativement faibles (5 à 10 microns de diamètre et 100 à 300 microns
de longueur) ; sur l'utérus gestant de rate, CSAPO (1962) met en évidence
des cellules de 10 il 600 microns de longueur.
Les cellules du rissu musculaire lisse possèdent chacune une
membrane excirable (CSAPO, 1962). Elles ont entre elles, des zones de
contacts variés.
BERGMAN (1958) démontre la présence de "bridges" qui
constituent des zones de contacts au niveau desquelles les membranes des
cellules opposées sont intactes avec une séparation de 100 à 200 A
(RICHARDSON, 1958, PROSSER, 1960).
RICHARDSON (1962), BENNET et ROGERS (1967) ont décrit
des inter-pénétrations cellulaires.
De nombreux auteurs ont montré des reg IOns d'apposition des
cellules musculaires lisses où il y a une fusion des membranes plasmiques
(DEWEY et BARR,
1962, 1964 ; BENNET et ROGERS,
1967,
B ERG MAN, 1968). Ce type de connexion est appelé nexus (DEWEY et
BARR, 1962).
Les nexus sont comparables aux "tight junctions" obsservés dans
d"autres systèmes (FARQUHAR et PALADE, 1963 ; EVANS et EVANS,
1964 ).
En 1964, FURSHPAN précise que les "tight junctions" ont un rôle
de conduction intermusculaire.
En fait, les nexus représentent des structures de contacts
privilégiés au niveau desquelles la résistance membranaire est faible. Ce qui
assure une transmission de l'excitation.
Le réticulum sarcoplasmique est peu développé sur les muscles
lisses (CAESAR et coll., 1957; SOMLYO et coll., 1971 ; DEVINE et coll.,
1971-72).
YAMAUCHI (1964) et LANE (1967) ont montré la présence d'un
système tubulaire longitudinal en relation avec les myofilaments des muscles
lisses
15
Figure 2 : Structure de la couche musculaire longitudinale
de l'utérus de lapin gestant.
(d'après CSAPO, 1962).
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1 6
Sur celte préparation, ROGERS (1964) met en évidence
l'existence de tubes orientés transversalement.
Des mitochondries et des microsomes sont observés. Ils peuvent
jouer un rôle clans les réserves et la libération des ions calicum dans des
conditions précises de l'activation des structures contractiles \\SOivILYO et
coll., 1971)
Les protéines contractiles des myofibrilles des muscles lisses sont
mOins orientés que celles ùes muscles striés (SHOENBERG, 1958 ;
PANNER Cl HONIG. 1967, SOMLYO et coll., 1971 ; SMALL et SQUIRE,
1972). Quand la gestation s'établit, il y a une augmentation des
myofilaments dans les cellules (MARK. 1956).
Il - SOLUTIONS PHYSIOLOGIQUES
Le liquide physiologique est cie type Mac Ewen. Il est thermostaté
à 30°C, grâce à un thermocirculateur Churchill. Il est soumis à un
barbotage c1'oxygène.
La solution normale de type ['v!Jc Ewen présente la composition
suivante, mM :
N'ICI
130
KCl..
,
5,6
CaCI2
,
2,16
Mg CI2
,
0,24·
Tris
8,3
Le pH de la solution est ajusté à 7,4 avec du HC 1.
Le glucose est dissout fraîchement dans le liquide physiologique
juste avant l'utilisation.
Les solutions dépourvues de sodium sont préparées par
remplacement de la quantité de NaCl par du saccharose tout en respectant
l'osmoIarité du liquide physiologique.
Les solutions hypercalciques sont réalisées par augmentation de la
concentration du CaCl2 (300 %).
Dans la solution hyperpotassique (KCl 135 mM) le NaC1 est
remplacé par du KCI.
Le manganèse (Mn++) est utilisé à la concentration de 5 mM.
Le chlorhydrate cie procaïne est de fabrication Merck. Son poids
moléculaire est de 272,78 g. Il est ajouté au liquide physiologie à la
concentration de 2 ou 4 mM.
La concentration de la solution de saccharose utilisée pour réaliser
le noeud artificiel est de 102 g/l pour maintenir l'isotonicité. Cette solution
esl privée d'ions. par conséquent elle est non-conductrice. Sa résistance
élevée est clé l'ordl'e de 3 mégohms.
III - DISPOSITITF EXPERIMENTAL
,.\\ . CUVE EXPERIMENTALE (Fig. 3)
Il Y a 5 compartiments. Les compartiments extrêmes 1 et 5 sont
remplis de liquide physiologique (Solution de type Mac Ewen ou solution
isotonique de chlorure de potassium 135 mM). Dans ces compartiments 1 et
5, la grande surface de contact entre la préparration et le liquide de survie
développe une l'ésistance membranaire négligeable. Les compartiments 2 et
4 (200 microns cle largeur) sont baignés en permanence par la solution
isotonique de saccharose qui détennine, à l'aide des cloisons étanches de
vaseline, un noeud artificiel au niveau duquel, la petite surface de contact
des faisceaux musculaires montés, permet par l'intennédiaire de l'électrode
centrale, l'enregistrement de phénomènes
bioélectriques (ROUGIER et
coll.. 1966).
Le compartiment 3 ou compartiment test, de 50 à 100 microns de
largeur, est irrigué continuellement par la solution dont on veut étudier les
effets.
L'adaptation d'un robinet à VOles
multiples sur la cuve
expérimentale, permet d'effectuer un changement rapide du liquide
physiologique grâce au faible volume mort du dispositif (KILB et
STÀMPFLl, 1955).
De fins tubes de cathéter de polyvinyle reliés aux compartiments
(2, 3 et 4) par l'intermédiaire du robinet assurent l'écoulement des
sol utions.
Trois électrodes d"argent, chlorurés, sont enfennées dans une
gaine protectrice de gel d'agar-agar KCr 3 M. Ces électrodes sont de faible
résistance et fixées sur la cuve expérimentale dans les compartiments (1, 3
et 5). Elles sont reliées aux appareils de mesure.
1 8
Figure 3 : Schéma de la cuve expérimentale.
r
: robinet
év
: évacuai ion des solutions physiologiques
1 et 5
: compartiments de référence
2 et 4
: compartiments de saccharose (200 microns cie largeur)
3
: compartiment test (50 il 100 micron cie largeur)
g, c et d
: électrodes de gauche, centrale et de droite
A et B
: panie centrale de la vue expérimentale représentée
il échelle supérieure.
A
: préparation disposée sur la cuve.
B
: cloisons de vaseline réalisées.
(d'après MARTIN, D.E.A., Poitiers, 1970).
1
1
1
1
1
1
1
1
1
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1
1
1
1,
1 9
B - APPAREILS DE MESURE ET D'ENREGISTREMENT
1 . Thermocirculateur Churchill
La température clu liquide physiologique circulant dans le
companement centrale cie la cuve expérimentale, est maintenuf: constante il
~CfC. ~r~\\ce au IhernlmOcil"CLilateur. CCl appareil ré8:chauffe une cuve clans
laquelle som disposés cles serpentins, par lesquels s'écoulent les solutions.
2 - Pompe Braun
L'utilisation d'une pompe Braun permet d'obtenir un écoulement
il volume consU\\nt (0.750 ml/mn) de la solution test. Elle climinue les effets
de robinet qui peuvent interférer avec les variations de potentiel de
membrane ou de COllrélnt.
3 - Chaîne cie stimulation
LI chaîne de stimulation est composée de 3 unités Tektronix du
type 161 représenrant des générateurs de signaux rectangulaires réglables en
durée et en amplitude. II est également possible de régler le délai entre les
impu lsions.
Cette chaîne comprend également 2 unités TEKTRONIX du type
162 réglant la fréquence de la stimulation et la synchronisation avec les
appareils d'enregistrements.
4 - Potentiomètre à plots
Le potentiomètre à plots adapté à la sortie du stimulateur peut
servir au réglage de l'amplitude des impulsions.
5 - Boîte de tarage
Le circuit électrique comporte une boîte de tarage pouvant
délivrer une tension stable et durable. Il est possible de déclencher des
dépolarisations et des hyperpolarisations de la membrane il l'aide de la boîte
de tarage.
6 - Oscilloscopes cathodiques
Les oscilloscopes utilisés sont des Tektronix de type 502 et 564 à
mémoire. La photographie des enregistrements est réalisée à l'aide d'une
caméra Cathomatic-Alvar adaptée à l'écran de l'oscilloscope 502. Un
appareil de photo de type Nikon permet la photographie des enregistrements
mis en mémoire.
20
7 - Amplificateur opérationnel
Le principe de mesure est basé sur les propriétés caractéristiques
cie l'amplificateur. On distingue:
- une tension d'entrée nulle (offset ou tension de décalage).
- un système il contre-réaction externe totale ("!~<:ga(ive feed-
bad:").
- un courant d'entrée (courant gille) inférieur à 10- 11 Ampère,
- un g:tin élevé: 80 0 B,
- une entl'ée invcrseuse (signe -) connectée à l'électrode droite
(compartiment 5 de la cuve expérimenwle).
- une entrée non inverscuse (signe +) reliée au potentiel "terre"
(zéro). Aucune différence de potentiel ne s'établit entre les deux entrées de
l'amplificateur. Ainsi le point S, représentant un point intérieur à la
préparation biologique est virtuellement mis à la "terre".
Toutes ces caractéristiques sont fondamentales pour la réalisation
des mesures ell courant imposé et en potentiel imposé.
C . TECHNIQUE DE MESURE
La technique de la double séparation de saccharose est basée sur
les mesures de dérivations extr,aeeHu,laires effectuées sur certaines
~-\\"At""11...4·'
préparations, présentant des d~I;!\\e~sions.-i1ii,~les par rapport à l'axone de
Céphalopodes utilisé par 1-IOqGKIN et HUX'~EY (1952, a, b, l', d). Cette
technique a été mise en évident'è::::phr1 t:ap~ITJation de
l'''air gap" dû à
'T ASSAK 1 (1939). Des perfediorineme~t~.:Qdt ,élé apportés et ont conduit à
la mise au IJoint du "sucrase gap-"'caractérisé:p.:t~r le lavage d'un segment de
----------
......
~ )/
......
la pr~paration biologique par une solL!.\\\\9n~è'''saccharose (fibres myélinisées
: ST AMPLI, 1954, 1956 ; axone: J Uel"A'N et colL 1962 a, b) muscle lisse
: BERGER, 1963 : muscle squelettique: ROUGTER, 1964 ; muscle utérin
ANDERSON,
1969 ; ANDERSON et coll.,
1971
; KAO,
1971
;
MIRONNEAU ct LENFANT, 1971).
Cette technique consiste à enregistrer des variations de potentiel et
de courant grâce à des électrodes extracellulaires, sur Lme préparation qui
présente un noeud artificiel, dû aux ponts de saccharose à haute résistivité.
1 - Mesures des variations de potentiel
de membrane (Fig. 4)
Dans le montage électronique qui permet d'effectuer des mesure
en courant imposé, l'amplificateur est connecté selon la méthode de
STÂMPPFLI (1963). Le circuit équivalent de la contre-réaction externe
négative est disposée entre le compartiment 3 (électrode centrale) et le
compartiment 5 (électrode de droite). Le générrateur de tension est branché
entre le compartiment 1 (électrode de gauche) et la "terre". Il développe
2 1
une tension V qui s'établit aux bornes de la résistance Ri 1 de valeur fixe.
Le courant qui circule dans la résistance Ri 1 est constant tant que
la tension développée par le génératue est maintenue J une valeur constante.
v
1 = - . . Ri 1 est fixe
RI!
Cc courant arrrive au point de sommation S intérieur à la
préparralion biologique et porté au potentiel zéro et traverse la résistance
membranaire Rm. Aucun courant ne passant dans Ri2, puisque le courant
d'entrée de l'amplificateur est nul, tout le courant délivré par le générateur
est enregistré il la sanie de l'amplificateur sous fomle de variation de
potentiel aux bornes de la résistance membranaire (Rm), c'est-à-dire aux
bornes cie l'impédance Zm :
Zm
Vo=Zmxl=-Vx Ril
Zm
Ri 1 représente le gain de l'amplificateur en circuit fermé.
La tens ion Va enregistrée J la sortie de l'amplificateur est
proponiennelle il la variation du potentiel de membrane établie aux bornes
de la résistance variable (Zm). L'application d'un courant l à Zm entraîne
une évolution du potentiel de la membrane.
Ce dispositif électronique permet également d'enregistrer
l'activité
répétitive des membranes cellulaires par l'intermédiaire de la
boîte de tarage qui peut délivrer une tension constance et durable.
a
,~
u
c
23
2 • Mesures de variations de courants
transmembrranaires (Fig. 5)
Les mesules réalisées clans les conditions cie potentiel imposé
s'effeclLlent cI,ms un montage électronique dérivé cie celui d'ADAtvl et coll.
(1966) ct par GERGivlAN et STAMPFLI (1966) pour le noeud de Ranvier.
Le circuit équlv,t1ent cie la contre-réaction externe négative est connectée
entre le compartiment 1 (électrode de gauche) et le compartiment 5
(électrocle de cli'oite). Le générateur de tension est disposé entre le
comparriement ~ (électrocle centrale) et la "terre". Il délivre une tension V
qui provoCJue au niveau cie Rm. l'apparition d'un courant lm.
V
1 m = Z
' V étant fixe (potentiel imposé) et Zm variable.
~m
Le potentiel au point S étant poné au potentiel de la "terre" (zéro)
la membrane est maintenue au potentiel développé par le générateur. Ce
potentiel est maintenu constant par l'amplificateur qui fournit un courant
approprié.
Le courant lm arrive au point S, s'écoule intégralement à travers
Ri 1 et provoque une tension à la sonie de l'amplificateur qui est égale à la
clifférence de potentiel aux bornes de Ri 1.
V o = - Ri] X lm, Ri] fixe.
Le potentiel Vo est directement pr,oportionnel à lm, courant qui
circule à travers la membrane en réponse à une valeur V du potentiel
imposé.
Ri!
V o = - V -
Zm
Dans le montage en boucle fermée, le gain de l'amplificateur est
fourni par le rapport :
Ri 1
Zm
3 - Mesures de résistance membranaire Ri 1
Les préparations biologiques étant constituées de faisceaux
musculaires pluricellulaires, il a été possible d'estimer la résistance interne
longitudinale à travers laquelle s'écoule le courant transmembranaire.
Dans les conditions de potentiel imposé, l'application d'une
impulsion V est enregistrée sous forme Vo à la sortie.
24
Figure 5 : Schéma clu clispositif expérimental permettant l'enregistrement
du courant cie membrane en voltage imposé sur les faisceaux musculaires du
myomètre de rale gestanle.
a : Schéma du montage. ], 2. 3, 4 et 5 : compartiments précédemment
décrits: A : ampl ificateur opérationnel d'mpédance Z ;
V : générateur d'impulsions rectangulaires: Vo : oscilloscope cathodique.
b et c : circuit équivalent et schéma conventionnel du montage; Rm
résistance de membrane du compartiment 3 ; Ri] et Ri2 : résistances de
série correspondant essentiellement à la résistance intracellulaire dans les
compartiments 2 et 4 : S : point de sommation; lm : courant de membrane
dont les variations sont suivies par le courant 1].
(d'après lLDEFONSE, 1970).
a
_.L
b
Lvvwv\\ s
R·11
c
\\
. ,
....}
i
1
1-
l
25
R'I
Vo = - y Zl
__ m Cl)
L'incorporation clans le circuit électrique cl'une résistance (Ri2) cle
100 KD. cntre l''électrocle de gauche et la sortie de l'amplificateur, peut
provoquer une variation du signal il la sortie:
R 1 + R'I
V '-
V
1
1-
0 - -
(2)
Zm
Le rappon membre il membre cle ces deux équations donne:
Vo
Ril
Vo' - Ril + Ri2
__V----"'o__
Ri 1 = Ro x
,
Vo
- Vo
Des mesures cle Ri l effectuées dans les. conditions expérimentales
donnent des valeurs comprises entre 0,2 et 0,4 MQ
D . MONTAGE DES PREPARATIONS BIOLOGIQUES
Les faisceaux musculaires du myomètre sont utilisés 30 à 60 mn
après la dissection afin de permettre la circulation. Toutes les précautions
sont prises pour éviter le dessèchement des fibres. La réalisation des
cloisons de vaseline il la mise en place des faisceaux musculaires pennet
cl'isoler, par l'intemlédiaire de la solution de saccharose qui s'écoule dans
les compartiments 2 et 4 de la cuve expérimentale, un noeud artificiel.
Enfin, pour effectuer les enregistrements, il est nécessaire
d'équilibrer les 3 électrodes: c'est-à-dire les porter au potentiel grille de
l'am pli fica teu r,
E - LIMITES DE LA TECHNIQUE DE LA DOUBLE
SEPARRATION DE SACCHAROSE
Il est classiquement connu que les possibilités d'investigations de la
technique de la double séparation de saccharose ne s'ouvrent pas à l'étude
précise de certaines caractéristiques électriques, telles que la détennination
du P.M. L'existence de 3 compartiments de liquide physiologique, séparés
simplement par des cloisons de vaseline peut entraîner des fuites de solution
qui provoqueraient des variations de résistance dans le compartiment
central. Cette situation laisse penser à d'éventuelles erreurs dans
l'appréciation des observations.
26
Il existe également entre la solution et l'électrode centrale, une
résistance de jonction qui peut entraîner des variations de potentiel de
jonction au niveau de la colonne de liquide.
Les faisceaux musculaires utilisés sont constitués de plusieurs
cellules. ee qui suppose la présencc c1'un seuil J'excitabilité pour chaque
cellule. Il devient alors difficile de savoir si les réponses il des stimulations,
correspondent il une réponse globale ou partielle des fibres,
Compte tenu cie certaines difficultés d'ordre pratique telles que les
faibles dimensions des cellules musculaires lisses (5 il la microns de
diamètre et 50 il 100 microns cie longueur, CSAPO, 1962) et les délicates
mesures cles concentrations ioniques intracellulaires, l'application des
équation phénoménologiques d'HODDGKIN et HUXLEY (1952, a, b, c, d)
doit s'opérer avec beaucoup de réserves.
Cependant, le large éventail d'avantages de cette technique de
double séparation cie
saccharose, permet d'envisager de manière
approfonclie, l'exploration des courants et des paramètres des conductances
membranaires.
II est toujours souhaitable d'effectuer des études comparatives à
l'aide de techniques différentes.
IV . NOMENCLATURE
La nomenclature suivante est employée:
P.A.
= Potentiel cI'action
PM
= Potentiel cie membrane cie repos
mM
= Concentration millimolaire
lmax
= Courant entrant maximal
h' et h'oo
= Variables d'inactivation du courant entrant lent
h et h 00
= Variables d'inactivation du courant sodique
1h'
= Constantes de temps d'inactivation du courant
entrant
Poo
= Variable d'activation du courant sortant
1p
= Constante de temps d'activation du courant
sortant
DB
= Décibel.
27
CHAPITRE III
RESULTATS EXPERIMENTAUX
PREivllERE PARTIE: ACTION DU CHLORHYDRRATE DE PROCAINE
SUR LI~S V;\\ TRIXrlONS DU POTENTIEL DE rvlEivlI3RANE
1 - LE POTENTI EL D'ACTION
A - Solution normale
a - Résultats
b - Discussion
13 - Solution hypercalcique
a - Résultats
b - Discussion
C - Solution sans sodium
II - LES REPONSES REPETITIVES
A - Condit ions de déclenchement des réponses répétitives
1 - Application de courant dépolarisant durable
a - Résultats
b - Discussion
2 - Application de solution hyperpotassique dépolarisante
a - Résultats
b - Discussion
13 - Evolution des réponses répétitives en présence du
chlorhydrate de procaïne
1 - Solution nom1ale
- Résultats
2 - Solution sans sodium
- Résultats.
3 - Solution hyperpotassique
- Résultats
4 - Discussion
III - RESUME - CONCLUSIONS
28
PREMIERE PARTIE
ACTION DU CHLORHYDRATE DE PROCAINE SUR LES
Vr\\RIATrONS DE POTENTIEL DE MEMBRANE
1 - LE POTENTIEL D'ACTION
Les étucles effectuées sur les tissus nerveux, cardiaques et
squelettiques montl'ell[ que les anesthésiques locaux ont une action clirecte
sur la membrane cellulaire. Bien que le potentiel de membrane de repos ne
soit pas moclifié de façon significative en présence cie ces substances
chimiques, il est incliqué que les caractéristiques cles potentiels d'action sont
affectées (muscles carcliaques: WEIDMANN, 1955; SINGH et WILLAMS,
1971 ; WASH IZU, 1972 ; axone: Sl-IANES, 1958 ; SHANES et coll., 1959 ;
TAYLOR. 1959 : BLAUSTEIN et GOLDf\\1AN, 1966 ; MANDEL et
BIGGER. 1971 : muscle squelettique de grenouille: AKAINE et NaDA,
1972). Ces auteurs observent sur les préparations imprégnées de procaïne,
cocaïne, liclocaù1e ou cie quatacaïne, les variations suivantes sur les
caractéristiques du potentiel cI'action :
- une augmentation clu seuil cie déclenchement des P.A.,
- un ralentissement cie la phase de dépolarisation,
- une diminution de l'amplitude du P.A.
- une augmentation cie la clurée du P.A. due à un allongement de la
phase de repolarisation.
L'établissement de l'effet de l'agent anesthésique local, cocaïne,
sur les fibres de Purkinje est progressif (WEIDMANN, 1955). Il entraîne
un changement progressif des conditions physiologiques des préparations.
Aucun état stable n'est atteint.
Les effets des agents anesthésiques locaux sont résersibles
(MANDEL et BIGGER, 1971 sur le tissu auriculaire cie chien et de lapin).
L'action cie ces substances provoque une abolition de l'activité
spontanée et une augmentation cie la résistance membranaire (WEIDMANN,
1955, sur les fibres de Purkinje; AKAIKE et NaDA, 1972, sur le muscle
squelettique de grenouille).
Pour
WEIDMANN
(1955)
sur
les
fibres
de
Purkinje,
l'augmentation du seuil de déclenchement des réponses membranaires serait
due à une action stabilisante de membrane attribuée aux anesthésiques
locaux.
29
Pour SHANES et coll., 1959, et TAYLOR, 1959, sur l'axone,
l'inhibition de la clépolarisation de la membrane est due à un antagonisme
entre les anesthésiques locaux et le courant sodique entrant. Mais il apparaît
que l'action des substances anesthésiques locales n'est pas réduite à une
influence spécifique sur la perméabilité du sodium, mais il y a également
une influence sur les mouvements d'autres cations tels que le calcium et le
potassium. Sur l'axone, SI-IANES el coll., 1959, TAYLOR, 1959 et
tvIAENO, 1966 précisent une diminution des perméabilités sodique et
potassique. Sur le muscle squelettique de grenouille, FEINSTEIN (1963)
montre une inhibition par la procaïne, de la contracture musculaire induite
par la caCéine. THORPE et SEEtvlAN (1971) expliqueraient cette action par
une inhibition clu ('elftchement du calcium interne à partir du réticulum
sarcoplasmique. il. KA 1KE et NODA (1972) démontrent une réduction des
perméabilités sodique et potassique par la quatacaïne (anesthésique local) sur
le muscle squelettique de grenouille. En 1961, WEISS et coll., suggèrent
que l'an'et des contractions cles muscles lisses est dû à un antagonisme entre
le calcium et les anesthésiques locaux. Les études des flux ioniques
radioactiCs afCectuées par HURWITZ et coll., (1962) précisent que la
cocaïne diminue l'efflux du potassium du muscle lisse intestinal. En 1966,
FEINSTElN indique une suprression des contractions spontanées et une
diminution de l'et'flux calcique du muscle utérin de rate en présence de
proc,ùne. Pour FEI NSTEIN (1966) l'effet de l'anesthésique local implique
un antagonisme vis il vis cles ions calcium.
Devant toutes ces données, il apparaît intéressant d'étudier les
modifications des caractéristiques des P.A. du myomètre de rate en présence
du chlorhydrate de procaïne.
Les expériences sont réalisées soit en solution normale de type
Mac Ewen, soit en milielL cie concentration ioniques modifiées afin d'étudier
de préférence, la composante électrique envisagée.
Les variations des caractéristiques électriques sont étudiées après
10 à 20 minutes d'imprégnation de procaïne à 2 ou 4 mM.
A - SOLUTION NORMALE
a • Résultats (Fig, 6)
L'application d'un courant dépolarisant durable (1 sec.) permet
d'observer l'évolution de la résistance membranaire qui est proportionnelle
à la variation cie potentiel enregistré (Fig. 6-1). Le passage d'une solution
normale il une solution contenant du chlorhydrate de procaïne à 2 mM,
nécessite l'application d'un courant dépolarisant plus important pour obtenir
la réponse électrique.
L'application de courant cathodique bref et supraliminaire, fait
apparaître un P.A. en milieu normal (Fig. 6-2 A). Le P.A. a une amplitude
30
de 30 à 60 m V et une durée de 100 à 150 ms. Il comporte une phase
ascendante de cinétique lente, suivie d'une phase de repolarisation ne
présentant pas cie plateau très marqué. La phase de repolarisation ramène le
potentiel cie membrane à sa valeur de repos.
QU~lI1c1 on applique la solution clu chlorhyclrate de procaïne à 2
mM, le potentiel cie membrane subit une dépolarisation de +4 à +5 mV. La
phase cie clépolarisation paraît ralentie. L'amplitude du P.A. diminue de 25
90. La phase cie repolarisation du P.A. est ralentie, ce qui augmente
notablemeI1l la durée clu P.A. Il est également noté un décalage du pic du
P.A. vers LI clroite. cn plésence du chlorhydrate cie procaïne.
L'utilisation d'une concentration de 4 mrvl de chlorhydrate de
procaine (I~ig. 6-2 B), entrraîne une diminution plus importante de
l'amplitude clu
P.A. (50 %).
L'application cI'une hyperpolarisation
maintenue ne restitue pas les valeurs nom1ales des réponses électriques.
Lorsque les prép;lrations sont à nouveau irriguées par la solution
normale. le poteI1liel cie membrane de repos retrouve sa valeur préalable
b - Discussion
L'augmentation du courant
stimulant requise pour retrouver un
P.A. cl'amplitude comparable à celui obtenu en milieu normal montre une
augmentation du seuil cie déclenchement des réponses électriques
membranaires. Ceci est lié il une résistance membranaire accrue en présence
de la substance anesthésique locale, Ce résultat est en accord avec les
observations cie WEroMANN (1955) sur les fibres de Purkinje et
d'AKAIKE et NüDA (1972) sur le muscle squelettique de grenouille.
WEIDMANN (1955) précise que l'augmentation du seuil électrique de la
membrane indique que la procaïne ou la cocaïne jouent un rôle stabilisant au
niveau cie la membrane.
3 1
Figure 6 : Influence de la procaïne sur le P.A. du myomètre en solution
norma le.
1 - Van,nion de résistance membranaire
a : P.A. déclenchement en solution normale par un courant
dépolarisant.
b : Suppression du P.A. en solution contenant la procaïne à 2 mM,
avec la même intensité de courant dépolarisant. Remarquer
l'évolution du potentiel électronique.
Echelle verticale: 10 mY.
Echelle horizontale: 200 ms.
2 - Modification du PA.
A - Superposition des tracés:
a : P.A. normal
b : P.A. en présence de procaïne à 2 mM.
!3 - Superposition des tracés du P.A.
a : P.A. normal
b : P.A. en présence de la procaïne à 4 mM.
Echelle verticale: 10 mY.
Echelle horizontale: 50 ms.
31
1
f\\1
!/ l/"------- ~.'-
~ ...-;'""~,---.:::
=
2
[{
)~ ~~~
B
_ _
__
FIGURE 6
32
La variation clu potentiel cie membrane cie repos (+4 à +5 mY) par
l'application cI'une solution cie chlorhyclrate cie procaïne paraît trop faible
pour expliquer seule,
la
climinution
cie
l'amplitucle
clu
P.A.
La
dépolarisation de LI membrane peut être interprétée par une inactivation du
système transponant les ions responsables cie la phase cie clépolarisation du
PA
La climinution cie l'amplitucle clu P.A. pourrait être associée à une
inhibition clu courant entrant. En effet, les résultats des travaux
cI'ANDERSON et coll. (1971) et MIRONNEAU et LENFANT (1971) ont
montré que sur le muscle utérin. les ions responsables de la phase de
dépolarisation sont le calcium et le sodium. Un rôle prépondérant est
reconnu au calcium dans l'initiation clu P.A. (iv1IRONNEAU et LENFANT,
1971 )
La récluction cie l'amplitude est une fonction directe de la
concentration de procaùle utilisée.
Le décalage clu pic du P.A. en solution contenant la procaïne
indique un effet qui serait à un ralentissement de la vitesse de la phase
ascendante. Ce résultat concorde avec les observations de WEIDMANN
(1955), de SINGH el WILLIAl'v\\S, (1971), et de WASHIZU (1972) obtenues
en appliquant les anesthésiques locaux sur les muscles cardiaques.
Le ralentissement de la phase de repolarisation provoque une
, augmentation de la clurée clu P.A. en présence de la procaïne. De nombreux
auteurs ont observé des effets similaires en utilisant la proca'ine, la cocaïne,
le lidocaïne ou la quatacaïne sur d'autrres préparations (WEIDMANN,
1955, MANDEL et BIGGER, 1971, SINGH et WILLIAMS, 1971, et
WASHIZU, 1972, sur les muslces cardiaques; AKIKE et NODA, 1972, sur
le muscle squelettique de grenouille). La phase cie repolarisation, pour
MIRONNEAU et LENFANT (1972) serait due à une diminution du courant
entrant et il une augmentation du courant sortant essentiellement potassique;
le ralentissement de cette phase en solution contenant de la procaïne,
pourrait être dû à une diminution de la perméabilité de la membrane aux
ions potassium. Celte hypothèse serait en accord avec les observations d'une
diminution de conductance potassique en présence d'anesthésique locaux
(sur l'axone: SI-IANES et coll., 1959, TAYLOR, 1959, MAENO, 1966; et
sur le muscle squelettique de grenouille: AKAIKE et NODA, 1972).
L'étucle de l'évolution clu P.A. dans un milieu hypercalcique
contenant de la procaïne devrait pemleltre de montrer la relation qui existe
entre le calcium et l'anesthésique local.
33
B . SOLUTION HYPERCALCIQUE
a • Résultats (Fig. 7).
Lorsqu'on applique à la membrane Ulle solution hypercalcique
(300 % cie CaC12). il se développe un P.A. clonr l'amplitude augmente
cI'environ 20 C:1c. : la durée est légèrement accrue (Fig. 7 A).
~
~
L'utilisation
d'une
solution
hypercalcique
contenant
du
chlmhyclrate de proclïne il 2 mM, entraîne une climinution cie l'amplitude
du P.A. d'environ 7 % lorsque cette amplitucle est comparée à celle obtenue
en solution normale cie type Mac Ewell. Il y a également un décalage du pic
clu P.A. en présence cie chlorhydrate de procaïne. La phase cie repolarisation
est très peu alleclée (Fig. 7 B).
L'enploi c1'une concentration plus forte (4 mM) cie la substance en
milieu hypercalcique a un effet plus important sur les caractéristiques clu
P.A. En plus c1'ulle climinution de l'amplitude clu P.A. (30 %) il faut noter
un ralentissement plus important cie la phase de repolarisation (Fig. 7 Cl.
Les réponses électriques sont, dans tous les cas, déclenchées par un
courant stimulant cI'amplitucle plus élevée.
b - Discussion
En solution hypercalcique les P.A. enregistrés présentent une
. amplitude nettement plus importante qu'en milieu normal (ANDERSON et
coll., ]97] : ivlIRONNEAU, 1973, a).
Si l'on considère l'action du chlorhydrate de procaïne en milieu
normal, il est noté une diminution de 25 % de l'amplitude du P.A. Par
contre, clans la solution hypercalcique, cette réduction d'amplitude n'est plus
que de 7 % env iron. Il apparaît clone possible cie restaurer l'amplitude du
P.A. par une augmentation de.la concentration externe en calcium. Cette
observation est en accord avec l'effet compétitif des anesthésiques locaux vis
à vis du calcium, démontré par un certain nombre d'auteurs (utérus de rate
: FEINSTEIN, 1966: axone: BLAUSTEIN et GOLDMANN, ]966).
34
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1
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....--==-=:.,...:.:oC<._..-. '<-._ _
s
•
p,
•
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c
FIGURE 7
35
FEINSTEIN (1966) travaillant sur des lambeaux utérins dans des
solutions hypercalciques a montré que l'action de l'anesthésique local
(tétracaïne) était rapidement compensée. Il précise l'existence d'une
inhibition compétitive entre le calcium et les anesthésiques locaux.
Le ralentissement important de la phase de repolarisation observé
en milieu hypercalcique contenant du chlorhydrate de procaïne à 4 mM,
pourrait être lié à une modification de l'amplitude du courant sortant. La
diminution de l'amplitude du P.A. pourrait suggérer que les perméabilités
des ions sont impliquées dans les modifications du développement de la
. réponse électrique membranaire (SHANES et coll., 1959 ; TAYLOR, 1959
; AKAIKE et NODA, 1972).
L'augmentation du courant stimulant pour le déclenchement des
P.A. explique le rôle stabilisant du calcium et des anesthéques locaux mis en
évidence par WEIDMANN (1955).
L'action du chlorhydrate de procaïne étant en rapport avec le
calcium, il apparaît intéressant d'étudier son effet sur les caractéristiques du
P.A. calcique.
C - SOLUTION SANS SODIUM
Sur les muscles lisses, le rôle déterminant attribué aux ions
calcium dans l'initiation du P.A. a été confirmé par les résulats de
nombreux travaux (HOLMAN,
1957, 1958 ; BÜLBRING et TOMITA,
1969; MARSHALL, 1963; CSAPO et KURIYAPA, 1963 ; ANDERSON
et coll., 1971 ; MIRONNEAU et LENFANT, 1971). La diminution ou la
suppression des ions sodium n'empêchent pas la possibilité du
déclenchement des P.A. d'amplitude appréciable. Les réponses électriques
obtenues dans les solutions privées de sodium sont appelées : potentiels
d'action calciques.
a - Résultats (Fig. 8)
L'adddition de chlorhydrate de procaïne à 2 mM à la solution sans
sodium, entraîne une dépression nette des caractéristiques du P.A. Après 10
minutes d'imprégnation de la substance, le P.A. de la membrane utérine
présente une amplitude diminuée de 33 % et une durée accrue.
36
Figure 8 : Influence de la procaïne sur le P.A. calcique du myomètre
a : en solution sans sodium
b : en solution sans sodium contenant la procaïne à 2 mM.
Echelle verticale: la mV.
Echelle horizontale: 50 ms.
36
§\\
"'
,
'-'
:1
:i
.;- ....., ....
FIGURE 8
37
b - Discussion
Les faisceaux musculaires clu myomètre montés clans les milieux
dépourvus de sodium sont capables de développer une activité électrique.
Dans ce eas la phase cie clépobrisation résulterait uniquement de l'entrée de
c;\\Icium dans la membrane cellulaire. Cette phase ascendante déprimée, en
présence de la-;ubslanœ ancsrhésillue locale, permet de dire que celle-ci
inhibe le courant calcium. Ce résu!at concorde avec les observations des
auteurs qui ont démontré que les anesthésiques locaux ont une action
antagoniste sur la perméabilité de membrane aux ions calcium (muscle
utérin: W[ISS et coll., 1961 : FEINSTEIN, 1966 : muscles cardiaques:
WAS H lZU, 1972). Ces observations justifieraient l'effet inhibiteur des
anesthésiques locaux sur la force contractile de l'utérus (CRAFT et coll.,
1972).
Une étude de l'évolution des réponses répétitives devrait
permettre de préciser l'action du chlorhydrate de procaïne sur j'activité
répétitive du mouvemen1.
II . LES REPONSES REPETITIVES
A - CONDITION DE DECLENCHEMENT DES
REPONSES REPETITIVES
1
Application de courant dépolarisant durable
a - Résultats (Fig, 9)
Dans les conditions de courant imposé, l'application d'un échelon
de courant dépolarisant supraliminaire de 12 secondes de durée à la
membrane cellulaire, induit en solution normale, une variation de potentiel
de membrane qui provoque le déclenchement des réponse répétitives (1 c/s),
L'amplitude et la fréquence des réponses répétitives augmentent avec
l'intensité de la stimulation. Après un maximum, l'amplitude décroît pour
des stimulations plus intenses.
Lorsque les faisceaux musculaires du myomètre sont irrigués par
une solution sans sodium, un courant dépolarisant durable développe
également une variation de potentiel de membrane qui induit des réponses
répétitives (0,7 c/s). La fréquence des potentiels d'action de cette activité
spontanée paraît plus faible (de 30 %) que celle obtenue en solution
normale. L'amplitude des P.A. constituant les réponses répétitives diminue
avec l'intensité du courant dépolarisant jusqu'à l'annulation.
38
Figure 9
Evolution des réponses répétitives par application de courant
dépolarisant durable.
A : en solution nomwle
B : CIl solution sans sodium
E:chcllc verlic,i1e : 10 mV.
Echelle horizontale: 2 s.
1
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39
b - Discussion
Les faisceaux musculaires du myomètre sont doués d'une activité
rrépéritive similaire ~l celle de !'automutisme cardiaque de batraciens et de
mammifères étudiée par LENFANT et coll., (1971).
Les résultats de IvllRONNEAU et LENFANT (1972) sur le
myomèrre de ratte, précisent que l'activité est due à une dépolarisarion liée à
l'inactivation d'un courant calcico-sodique et à la déactivation d'un courant
essentiellement potassique qui pemlet l'activation d'un courant entrant de
nature calcico-sodique (LENFANT et coll., 1971). Dans les solutions
dép0lll'vues de sodium. le courant entrant serait uniquement calcique.
L'observation d'une diminution d'amplitude des P.A. en fonction de
l'intensité du courant stimulant est en accord avec celle de MIRONNEAU et
LEN FANT (1972) sur la même préparation. Néanmoins, d'autres moyens
permettent de déclencher "activité répétitive.
2 • Application de solution hyperpotassique
dépolarisante
a - Résultats (Fig. 10 A)
Des observation sont également faites sur des faisceaux de fibres
du myomètre dépolarisés par le lavage dans des so/urions hyperpotassiques
(KCI 135 mM). L'application de ces solutions, provoque une dépolarisarion
du potentiel de membrane dont la valeur tend vers le zéro électrique.
L'application de solurion nonnale provoque le retour au potentiel de repos.
Il est important de signaler qu'il est possible d'observer le
déclenchement d'une activité spontanée pendant la dépolarisation induite par
la solution hyperpotassique, pour des valeurs de porentiel comprises entre
+10 et +20 mM. Pour des valeurs supérieures il y a une contracture
potassique (BREEMAN et DANIEL, 1966; KATASE et TOMITA, 1972).
b - Discussion
Il apparraît que les réponses répétitives des faisceaux musculaires
du myomètrre peuvent se développer dans un milieu hyperpotassique.
40
Figure 10 : Evolution des ['é[Jonses répétitivves par application de solution
hyperporassiq ue,
A : en milieu hyperpotassique
B : en milieu hyperpotassique contenant la procaïne à 2 mM,
Echelle venicale : la mM,
Echelle horizontale: 2 s,
40
:'J ::--; '/
!,
._-
- - - - - - -
-----,-,---...
FIGURE 10
41
La solution étant dépourvue de sodium, l'activité spontanée
implique le développement d'un courant entrant calcique. Ces réponses
répétitives en milieu sans sodium indiquent le rôle déterminant du calcium
dans la genèse des P.A. des muscles lisses (HOLMAN, 1958: BRADING
BÜLBRING et TQrvIITA, 1969 ; MIRONNEAU et LENFANT, 1971).
L',lITêt cie l',\\ctivité spontanée il + 20 mV pendant l'appiication de la
solution l1yperpotassique peut être expliqué par la courbe d'inactivation du
courant entrant (!vlIRONNEAU et LENFANT, 1971). L'inactivation du
courant entrant étant totale il + 20 mV, aucune réponse ne peut se
déclencher.
Le chlorhydrate de procaïne modifiant les caractenstlques des
P.A .. pourrail avoir un effet sur les réponses répétitives du myomètre de
ra Ile.
B . EVOLUTION DES REPONSES REPETITVES DU
MYO~'lETRE EN PRRESENCE DU CHLORHYDRATE
DE l'ROCA INE
1 . Solution normale
Résultats (Fig. 11 Al
Lorsque'une solution de chlorhydrrate de procaïne est apl1iquée à
des faisceaux musculaires du myomètre, il apparaît immédiatement un arrêt
complet des réponses répétitives obtenues par un courant dépolarisant
supraliminaire. Cet arrêt des réponses est suivi d'une faible dépolarisantion
de la membrane. Il apparaît toujours un premier P.A. qui a une amplitude
diminuée.
2 . Solution sans sodium
Résultats (Fig. Il Bl
Les réponses répétitives développées par un courant dépolarisant
suffisant, sur les préparations baignant dans llne solution dépourvue de
sodium, sont abolies par l'mprégnation de chlorhydrate de procaïne d'une
façon immédiate. L'établissement de l'action de la substance est rapide
(quelques secondes d'action).
a
b
10mlf
L
1s
a
b
42
Figure 11 : Abolition des réponses répétitives en présence de la procaïne
il 2 mM.
A - liquide physiologique normal
a : solution normale
b : solution contenant la procaïne il 2 mM
B - liquide physiologique sans sodium
a : solution sans sodium
b : solution sans sodium en présence de la procaïne à 2 mM
Echelle verticale: 10 mV
Echelle horizontale 1 s.
43
3 . Solution hyperpotassique
Résultats (Fig. 10 il)
L'activilc' spontanée déclenchée par l'application d'une solution
hyperpowssique eSl abolie en présence de l'anesthésique local. Il est
simplement observé une dépolarisarion de la membrane conduisant il une
inexcitatbilité cie la pl'éparalion biologique.
4 - Discussiun
En 1971, ivllRONNEAU et LENFANT mettent en évidence
l'existence d'une activité répétitive sur les faisceaux musculaires du
myomètre de raite. Ils démontrent que les facteurs responsables du
cléveloppement cie cette activité spontanée sont attribués il ['apparition d'un
courant entrant cie cinétique lente et il la déactivation clu courant sortant qui
provoque une clépolarisation lente de la membrane. Cette observation nous
pem1et cie dire que l'arrêt cles réponses répétitives pourait s'expliquer, soit
par l'inhibition du courant entrant calcico-sodique ou calcique, soit par un
ralentissement du processus de dépolarisation lente due il une déactivation
trop faible du courant sortant. L'allongement important de la phase de
repolarisation pourrait renclre compte d'une réactivation plus tardive de la
membrane.
L'observation d'un arrêt de l'activité répétitive des fibres utérines
,en solution dépourvue d'ions sodium pourrait signifier que le chlorhydrate
de procafne présente un antagonisme vis il vis des ions calcium au niveau de
la membrane utérine. Cette hypothèse est en accord avec les démonstrations
cie nombreux auteurs qui ont indiqué que les anesthésiques locaux ont une
action compétitive avec les ions calcium sur la membrane plasmique
(FEINSTEIN, 1963, sur le muscle squelettique de grenouille; BLAUSTEIN
et GOLDMAN, 1966, sur l'axone; FEINSTEIN, 1966, sur l'utérus de
ratte).
En résumé, le chlorhydrate de procaïne pourrait agir de façon
compétitive avec le calcium et diminuer l'amplitude des P.A. L'arrêt de
l'activité répétitive pourrait s'expliquer par une diminution de la
déactivation du courant sortant ou par un déplacement du potentiel
d'inversion du courant sortant vers des valeurs plus positives (BROWN et
NOBLE, 1969 a, b; LENFANT et coll., 197] ; LENFANT, 1972).
44
III . RESUME· CONCLUSIONS
Le chlorhydrate de procaïne exerce un rôle stabilisant sur la
membrane lItérine, puisqu'il est requis des courants dépolarisants plus
importants pour le déclenchement cles P.A, (WEIOivlAN, 1955, sur les
fibres cie Purkinje).
La diminution de l'amplitude du P.A, est fonction de la
concentration de procalne utilisée, Elle indique que la substance inhibe
partiellement le courant responsable cie la clépolarisation de la membrane,
en agissant tout particulièrement sur la composante calcique, Cette
diminution d'amplitude pourraÎt être liée à une variation des gradients de
concentration pour les ions sodium et calcium, ce qui modifierait le
potentiel électrochimique ("driving force") cles ions transportant le courant
~\\ travers la membrane, Néanmoins, la réduction de l'amplitude du P.A.
poulTait être, également, attribuée à une diminution cles perméabilités
calcico-sodique ou calcique cie la membrane.
Le décalage du pic du P.A. en solution contenant la procaïne,
impliquerait une cinétique d'activation plus lente du courant entrant.
Le ralentissement de la vitesse de la phase de repolarisation sous
l'influence de la substance anesthésique locale, pourrait être interprété par
une diminution
clu courant sortant potassique (MIRONNEAU et
LENFANT, 1972. sur le myomètre de ratte) ou par un ralentissement de la
phase cie l'inactivation du courant entrant calcico-sodique ou calcique.
L'intervention de ces deux facteurs peut être envisagée pour expliquer
l'augmentation cie la durée clu P.A.
L'existence cI'une action competItIve entre le calcium et le
chlorhydrate cie procaïne peut expliquer la restauration de l'amplitude du
P.A. sur les fibres utérines imprégnées cie la substance dans des solutions
enrichies en calcium (BLAUSTEIN et GOLO MAN , 1966, sur l'axone;
FEINSTEIN, 1956, sur l'utérus de ratte).
L'abolition des réponses répétitives en présence de l'anesthésique
local utilisé, concorde avec les observations de WEIDMANN (1955) sur les
fibres cie Purkinje. La suppression de l'activité répétitive sur les fibres du
myomètre peut être interprétée, soit par une diminution du courant sortant
dont la déactivation ne serait pas suffisante pour dépolariser la membrane
jusqu'à une valeur de potentiel pour laquelle le courant entrant soit
susceptible cie s'activer, soit par une variation clu potentiel d'inversion du
courant sortant. En effet, les travaux cie BROWN et NOBLE (1969, a, b), et
de LENFANT et coll., (1971) montrent que le déclenchement de l'activité
répétitive n'est possible que lorsque le potentiel d'inversion du courant
sortant retardé a une valeur négative par rapport au potentiel pour lequel
4S
une activité répétitive est induite. Donc l'hypothèse d'une variation du
potentiel cI'inversion clu courant sOrtant vers des valeurs plus positives
représenterait un facteur important clans l'abolition des réponses répétitives
en présence cie la proc~ùne.
L'examen en voltage imposé cles moclifications cles c:aractéristiques
des courants ci<:: membrane, devrait permettre de préciser l'action de
l'anesthésique local au niveau cles pem1éabilités responsables des P.A.
46
DEUXIEME PARTIE
ACTION DU CHLORHYDRATE DE PROCAINE
SUR LES VARlr\\TIONS DU COURANT ENTRANT
1 - RELATIONS COURANT-POTENTIEL
A - Le courant entrant global
Résultats
B - Le courant calcique
Résultats
C - Discussion
Il - ETAT D'INACTIVATION DU COURANT ENTRANT
A - Le courant entrant global
a - Résultats
b - Discussion
B - Le courant entrant calcique
a - Résultats
b - Discussion
III . EVOLUTION DES CONSTANTES DE TEMPS
D'INACTIVATION DU COURANT ENTRANT GLOBAL
a - Résultats
b - Discussion
IV - RESUME - CONCLUSIONS.
48
courant entrant potassique qui se déclenche dans ces conditions. Lorsque
toutes ces précautions sont prises, l'élaboration des caractéristiques courant-
potentiel nécessite la correction des points expérimentaux, représentant les
pics clu courant entrant maximum, par rapport au courant de fuite. Ce
courallt de fuite éLant représenté par une droite, l'intersection de celte droite
é\\\\'tC la courbe du courant eIHrant obtenue il partir des points expérimentaux
est considéré comme un point caractéristique. Sa projection sur l'axe des
potentiels détermine le potentiel pour lequel il ya une inversion de courant
(ANDERSON. 1969 ; ANDERSON et coll., 1971 ; MIRONNEAU et
LENFANT. 1971)
1 - RELATIONS COURANT·POTENTIEL
A - LE COURANT ENTRANT CLOBAL
a - Résultats
En milieu normal. des impulsions dépolarisantes d'amplitude
variable et de durée constante (100 ms) provoquent l'apparition de courants
membranaires (Fig. 12 A). Les dépolarisations supérieures à + 5 fi V font
apparaître. après un courant capacitif dont la constante de temps est de 3 il 9 .
ms. un courant entrant calcico-sodique de cinétique lente. Le courant
entrant évolue en fonction du potentiel et du temps. L'intensité du courant
croît avec le potentiel. Pour une dépolarisation donnée, développant un
courant entrant, on distingue une phase d'activation qui atteint son
maximum au bout de 10 il 30 ms, suivie d'une phase d'inactivation pendant
laquelle le cour,lllt diminue jusqu'à l'annulation, puis il apparaît un courant
sortant (Fig. 13-1).
La construction des caractéristiques courant-potentiel est obtenue
à partir des valeurs maximales des courants entrants ou minimales des
courants sortants (Fig. 13-2).
Figure 12
Evolution du courant entrant calcicosodique en fonction du
potentiel et du temps sous l'effet de la procaïne.
A (a, b. c ct cl) : enregistrements de courants effectués pour des
ckpol:lrisations croissantes en solution normale.
B (a, b, c ct cl) : enregistrements de courants effectués pour des
c1épolarisalions croissantes en solution contenant la procaïne.
Echelle verticale: 50 mV : 10-7A
Echelle horizontale: 20 ms.
Figure 13
Variation
des
caractéristiques
du
courant
entrant
calcicosodique en présence de procaïne :
1 - Superposition des tracés du courant pOLir Line dépolarisation
de 22 /il V.
a : en milieu nOlll1al
b : en milieu contenant la procaïne à 2 mM
Echelles verticales: 50 mV ; 10-7A
Echelle horizontale 50 ms
2 - Relation courant-potentiel
a : en solution normale
b : solution contenant la procaïne à 2 mM
Figure 14
Courbes comparatives de l'évolution de la relation courant-
potentiel en solution normale ou enrichie en calcium
contenant la procaïne
a : en liquide physiologique norrmal
b : en liquide physiologique enrichi en calcium contenant
la procalne 2 mM.
49
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a
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0 -
b
FIGURE 13
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<3
- 0 - _ 0 _
b
FIGURE 14
50
Ces valeurs sont corrigées par soustraction du courant de fuite mesuré en
fin d'impulsion. L'activation du courant entrant se déclenche pour des
potentiels supérieures à + 5 mV. Le maximum de courant développé par la
membrane est obtenu pour un potentiel de + 22 mV ; le courant s'inverse
pour des potentiels compris entre + 70 et + 80 mV. Pour des potentiels plus
élevés, le courant est sonant.
Lorsqu'une solution contenant du chlorhydrate de procaïne à 2
mtvl. est appliquée aux faisceaux musculaires lisses du myomètre, un
courant enrrant est développé par des impulsions dépolarisantes (Fig. 12-B).
Ce couralll est diminué d'environ 17 %. La phase d'activation paraît
légèrement ralentie. Ce qui implique un décalage de pic en présence de
procaïne pour un potentiel donné. La phase d'inactivation du courant
entrant global montre un faible r3lentissement.
La courbe courant-potentiel obtenue comme précédemment
indique des variations de ses caractéristiques sous l'influence de la procaïne.
La cinétique des phases d'activation et d'inactivation est modifiée par une
diminution de la vitesse de ces phases. Le potentiel pour lequel le maximum
de courant est enregistré est de+23 à +25 mV. Enfin le courant entrant
global s'inverse pour des potentiels plus positifs, soit un déplacement de + 5
mV.
L'utilisation d'une solution enrichie en calcium contenant du
chlorhydrate de procaïne à 2 mM, montre une certaine restauration du
courant entrant global. Le maximum de ce courant est enregistré, en
solution normale de type Mac Ewen pour une dépolarisation de + 20 mV
(Fig. 14). Quand on passe en milieu de procaïne, enrichi en calcium le
potentiel déclenchant le maximum de courant est de + 30 mV. Il y a un
décalage du pic du courant et le potentiel d'inversion en milieu procaïne,
enrichi de calcium, est légèrement déplacé vers des valeurs plus positives
(de + 65 on passe à + 70 mV).
B - LE COURANT ENTRANT CALCIQUE
Résulta ts
Le liquide physiologique est dépourvu de sodium. Ce dernier est
remplacé par du saccharose isotonique. Pour des dépolarisations supérieures
à + 10 mV, un courant calcique est déclenché. Il évolue également en
fonction du potentiel et du temps. Pour un potentiel donné, le décours du
courant présente une phase d'activation amenant celui-ci à sa valeur
maximale, puis une phase d'inactivation dont l'évolution ramène le courant
à une valeur nulle (Fig. 15-1). Les courbes courant-potentiel établies
montrent que la valeur maximale du courant est atteinte pour un potentiel
de +35 mV (Fig. 15-2). Le potentiel d'inversion du courant calcique est de
+12 mV.
5 1
Figure 15
Variations des caractéristiques du courant calcique
en présence de la procaïne :
- Superposition des tracés du courant calcique pour
une dépolarisation cie 40 mV
a : en milieu sans sodium
b: en milieu sans sodium contenant la procaïne à 2 mM
Echelles verticale: 50 mV ; 10-7A
Echelle horizontale: 50 ms.
2 - Relations courant-potentiel du courant calcique
a : en solution sans soclium
b : en solution sans sodium contenant la procaïne à 2 mM.
51
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a
- 0 - - 0 -
b
FIGURE 15
52
Quand on applique la solution sans sodium contenant de la
procaïne à 2 mM, à la membrane utérine, l'amplitude du courant est
climinuée cie 30 à 47 %. Les phases c1'activation et d'inactivation présentent
une moclification de cinétique. Leurs vitesses paraissent légèrement
ralènlies.
Ll construction des caractéristiques courant-potentiel indique que
sous l'influence cie la procaïne. le maximum de courant calcique est
déclenché par un potentièl de + 40 mY. Il existe un décalage du pic du
maximum cie courant. Le pOlentiel pour lequel le courant calcique s'inverse
est cie + 100 mY en présence de la procalne.
C - DISCUSSION
L'observation d'une diminution du courant entrant global prouve
qu'en présence clu chlorhydrate de procaïne, la quantité d'ions traversant la
membrane est diminuée. Il s'agirait cles ions sodium et calcium mis en
évidence par tvllRONNEAU et LENFANT (971) sur le myomètre de ratte.
L'effet de la substance pourrait affecter, soit le potentiel électrochimique
pour ces ions, soit la perméabilité cie la membrane aux ions sodium et
calcium. L'examen de la relation courant-potentiel indique un léger
déplacement clu potentiel cI'inversion vers des valeurs plus positives,
lorsqu'on passe en solution de procaïne. Ce décalage de potentiel d'inversion
étant faible (+ 5 I11Y), il est possible d'envisager une modification de
pemléabililés membranaires comme responsable en partie de la diminution
de courant observée en solution de procaïne. Ce résulat concorde avec ceux
des auteurs qui ont utilisé d'autres préparations pour montrer l'effet des
anesthésiques locaux sur la membrane cellulaire (WEIDMANN, 1955, sur
les fibres de Purkinje ; SI-fANES et coll. 1959; TA YLOR, 1959; MAENO,
1966, sur l'axone; AKAIKE et NODA, 1972, sur le muscle squelettique de
grenouille).
Pour SHANES et coll. (1959), TAYLOR (1959) et MAENO
(1966) sur l'axone, les effets de la procaïne sont interprétés comme une
diminution de la pelméabilité sodique, ce qui impliquerait une inactivation
de la plupart des transporteurs du sodium à travers la membrane.
Sur le muscle squelettique de grenouille, AKAIKE et NODA
(1972) ont observé une réduction de la perméabilité sodique sur la
membrane active. Cette observation est similaire à celle d'INOUE et
FRANCK (1962) sur le muscle squelettique de grenouille qui montre une
inexcitabilité complète des fibres musculaires lorsqu'elles sont irriguées par
des solutions contenant des concentrations élevées de procaïne (10-3 g/ml).
Les travaux effectués sur le coeur, indiquent que les anesthésiques
locaux (procaïne, cocaïne, xylocaïne) exercent un effet inhibiteur sur
53
l'influx sodique rapide des membranes cardiaques (WEIDMANN, 1955, sur
les fibres de Purkinje ; KHOLHARDT et coll., 1972, sur les trabécules
ventriculaires de chat; WASHIZU, 1972, sur l'oreillette droite de cobaye).
Néanmoins sur le muscle papillaire ventriculaire de cobaye, il est démontré
que la procalne réduit également l'influx calcique (WASHIZU, 1972).
L'action des anesthésiques locaux sur le calcium a été précisée par
FE1NSTE1N (1963, 1964, 1966). En effet en 1963, sur le muscle
squelettique de grenouille, FE1NSTEIN observe une inhibition de la
contrêlcture musculaire induite en présence de caféine. En 1964 il décrit
l'interaction entre le calcium et les amesthésiques locaux au niveau des sites
de fixation sur les phospholipides des membranes. L'étude sur les flux
ioniques révèlent en particulier, une diminution de l'eftlux calcique sur
l'utérus cie ratte en présence de procaïne. Cette importante observation
pourrait nous permettre d'émettre l'hypothèse d'une modification du
gradient de conceIllrêltion pour l'ion calcium sous l'influence de la procaïne
comme un factcur intel'venant dans la réduction du courant entrant global
du myomètre.
Les expériences réalisées en solution privée de sodium indiquent
des modifications particulières. En fait le courant obtenu dans ces conditions
est uniquement calcique. La réduction importante (30 à 47 %)de ce courant
en présence du chlorhyclratc de procaïne montre que l'anesthésique local
joue un rôle inhibiteur prononcé sur le courant calcique. Cet effet pourrait
être interprété soit par une variation de gradient de concentration, soit par
,une modification de perméabilité membranaire aux ions calcium. L'examen
de la courbe courant-potentiel, indique que le potentiel d'inversion du
courant calcique a varié en présence de la procaïne. Il est décalé vers des
valeurs plus négatives dc potcntiel. Cette variation du potentiel traduit une
modification du potentiel électrochimique pour les ions calcium, ce qui
pourrait constituer une cause de la diminution du courant calcique.
L'observation cI'une l'éduction de l'd'flux calcique cn présence de procaïne,
faite par FEINSTEIN (1966) concorde avec ce résultat.
II apparaît que, sur les décours des courants et des courbes
courant-potentiel, la procaïne diminuerait la vitesse des phases d'activation
et d'inactivation du courant entrant calcico-sodique ou calcique. Le
ralentissement de la phase d'activation du courant pourrait être responsable
de la réduction de la vitesse de la phase ascendante du P.A. Enfin le
ralentissement de la phase d'inactivation pourrait expliquer l'augmentation
de la durée du I)A. observée en présence de procaïne.
Lorsque la solution contenant la procaïne est enrichie en calcium,
l'observation d'une restauration du courant avec une intensité très peu
différente de celle du courant entrant obtenue en milieu nomlal de type Mac
Ewen, permet de mentionner l'existence d'une relation d'inhibition
54
competltlve entre le calcium et l'anesthésique local. Ce résultat concorde
avec les clémonstrations cie BLAUSTEIN et GOLDMANN (1966) sur
l'axone: et cie FEINSTEIN (1966) sur l'utérus cie ratte.
n:INSTEIN (1966) utilisant la procaïne, a constaté la suppression
des cOI1tr:IClions spont:lnées cles lambeaux cI'utérus imprégnés cie la
Subst:lllce. En obstétrique. l'us:lge des anesthésiques locaux révèle une
climinution cie la force contractile utérine (CRAFr et coll., 1972). Ces effets
inhibiteurs de substance anesthésique locale pourraient être interprétés, soit
par une climinution cles échanges cie calcium il travers la membrane
(FEINSTEIN, 1966), soit par une inhibition clu relâchement clu calcium à
parrir cles sites intemes : réticulum sarcoplasmique (THORPE et SEEMAN,
1971, sur le muscle squelettique de lapin). En effet, il est classiquement
connu que les réponses contractiles sont clues à une activation cles
myofibrilles par le calcium (SANDOW, 1965 ; CAILLE, 1971 sur le
muscle squelettique: LEOTY et coll., 1970 ; RAYMOND et coll., 1971 ;
LEOTl' et RA l'Î\\'IOND, 1972, sur la fibre myocarclique ; MIRONNEAU,
1973 a, et b, sur le myomètre).
L'analyse cles paramètres régissant la concluctance membranaire
pourrait apporter cles inclications sur les modifications cie la cinétique clu
courant entrant en présence cie procaïne.
II - ETAT D'INACTIVATION DU COURANT
ENTRANT
Le courant entrant clu muscle lisse clu myomètre a été étuclié par
MIRONNEAU et LENFANT (1971) sur la base cI'un processus cie cinétique
lente clont les caractéristiques peuvent être analysées par les équations
phénoménologiques cI'HODGKIN et HUXLEY (1952 b) prévues pour
l'axone cie Céphalopocles.
Sur la base cie ces résultats, l'évolution cie la courbe cI'inactivation
clu courant entrant est étucliée en fonction clu potentiel cie membrane sous
l'influence cie l'anesthésique local utilisé.
A - COURANT ENTRANT GLOBAL
Une impulsion Y2 cléveloppant le maximum cie courant entrant est
appliquée il la membrane il partir clu potentiel cie référence cie la membrane
(Fig. 16). Cet échelon cie potentiel Y2 est cie 100 ms cie clurée et cie +20 mY
cI'amplitucle. Ce courant entrant est mesuré au pic cie sa valeur maximale
parce que la variation cl'inactivation h' a atteint sa valeur h' 00 qui
corresponcl il un état cI'inactivation minimale clu courant entrant. Une
préimpulsion clépolarisanre YI cie 120 ms cie clurée est imposé à la
55
membrane. Le courant développé par le potentiel V2 est maximal lorsque la
préimpulsion V 1 a une valeur voisine de zéro. Par contre, l'intensité du
courant diminue lorsque l'amplitude de VI augmente progressivement.
L'analyse de l'évolurion du courant maximal obtenu au potentiel V2 e"
fonction de l'amplitude de V 1 représente l'évolution de la variation de
mCl1lbl·,ll1c. Selon HODGKIN et HUXLEY. (1952 b), l'état d'inactivation du
courant correspond à (I-h oo ) pour l'axone. Lorsque la variation hoo = 1,
l'inactivation est nulle puisque le courant est maximum.
a - Résultats
En milieu physiologique nomlal, le courant entrant maximum
étant dévcloppé par l'impulsion dépolarisante V2 =+20 mV, l'application
d'une
S6
Figure 16
Influence de la procaïne sur j'évolution de l'état d'in:lctivation
du courant calcicosodique maximal en fonction de l'amplitude
d'une prédépolarisation,
A (a, b, c, d et e) : enregistrements en liquide physiologique nom1al.
B (a, b, c, d et e) : enregistrements en liquide physiologique contenant
la procaïne ù 2 mM.
Echelle verticale
: 50 mV ; 10-7A.
Echelle horizonta le
: 100 ms.
Figure 17
Evolution de la courbe de l'état d'inactivation du courant
calcicosodique maximal en fonction du
potentiel de
membmne sous l'effet de la procaïne.
a : en solution normale
b : en solution conten:lnt la procaïne ù 2 mM.
56
A
B
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a
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a
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b
b
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56 bis
a
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·-o--~~!-
b
10
20
v m'J
FIGURE 17
57
préimpuJsion hyperpolarisante provoque une diminution du courant Fig.
J6), ce qui implique que tous les sites responsables du courant entrant sont
activées par le potentiel dépolarisant Y2. Dans ces conditions l'état
cI'inactivation est nul. La courbe rC/JI"ésenranr l'état cI'inactivation est établi;:;
en fonction du potentiel (Fig. 17). Elle a une allure sigmoïde. L'inactivation
du cour~l!1t esl complète pour un IJotenlic! de +16 mY, puisque le courant est
nul.
En présence du chlorhydrate de proca"ine, l'intensité du courant
maximal est réduite cie 15 Ù 17 % (Fig. 17) la pente de la cOLlrbe cie J'état de
l'inactivation semble légèrement ralentie.
Le potentiel pour lequel
l'inactivation est complète est clécalé vers des valeurs plus positives (+20
mY).
Il - DisclIssion
[tant décalé le potentiel pour lequel l'inactivation complète du
courant entrant vel's cles valeurs plus positives, sous l'influence de la
procaïne, peut être interprété par les modifications du décours du P.A. Ce
décalage pourrait, en d'fet, expliquer en partie l'allongement de la phase de
repolarisation du P.A. en présence du chlorhydrate de procaïne, car le
courant entrant, s'inactivant plus lelllement, provoquerait une augmentation
de la durée du P.A. (WElDMANN, 1955 ; SHAN ES et coll., 1959 ;
TA YLOR, 1959 : \\V ASHIZU, J972).
La gamme de potentiel pour lesquels il est possible de déclencher
une activité répétitive sur les fibres du myomètre est comprise entre +5 et +
20 mY (~illRONNEAU et LENFANT, 1972). Les réponses répétitives ne
pouvant pas se développer pour des potentiels pour lesquels Je système
entrant lent est complètement inactivé (BROWN et NOBLE, J969 a, b ;
LENFANT et coll., 1971) on peut penser que sous l'action du chlorhydrate
de procalne. le potentiel + 20 mY pour Jequel l'inactivation est totale joue
en faveur du déclenchement de l'activité répétitive, puisqu'en principe le
développement des réponses répétitives doit être possible jusqu'à + 20 mY.
L'auromaticité étant supprimée en présence de J'anesthésique local utilisé
(WElDMANN, 1955), les facteurs responsables de cette abolition de
réponses peuvent être attribuées soit à la diminution du courant entrant, soit
à l'action cie la procaïne sur le courant sortant.
fi . LE COURANT ENTRANT CALCIQUE
La même méthode est appliquée à l'établissement de la courbe
représentalll l'évolution de l'état d'inactivation du courant entrant calcique.
58
a - Résultats
QU'Incl la solution clépourvue de sodium est appliquée à la
membrane utérine. la courbe cie l'état d'inactivation a également une allur~
sigmolcle cie (ICig. 18). L'inactivation clu courant est complète pour un
potel1liel cie + 18 mV.
Lorsqu'il est ajouté :1 cette solution, du chlorhyclrate de procaïne à
2 m1\\'1. des modifications cles caractéristiques de la courbe de l'état
d'inactivation se meltent en évidence (Fig. 18). 1) apparaît une diminution
cie 30 à 47 %) cie l'intensité maximale clu courant calcique (après 10 à 20
mn d'action cie la procaïne). La pente cie la courbe semble très ralentie. La
valeur de potentiel pour laquelle l'inactivation du courant est totale est de
+22 mV.
b - Discussion
La diminution cie l'intensité maximale du courant calcique
pourrait être attribuée à l'effet compétitif entre les ions calcium et les
molécules cie procaïne à l'entrée dans la membrane (FEINSTEIN, 1966).
Sous l'influence de la procaïne, le courant calcique est partiellement
inactivé, ce qui pourrait impliquer une diminution de la perméabilité
membranaire aux ions calcium.
Le courant calcique étant totalement inactivé, pour des valeurs de
potentiel plus positives, il est possible de penser à un rôle de stabilisation de
la membrane développé par la procaïne (WEIDMANN, 1955). En fait, il est
requis des potentiels plus importants pour inactiver totalement le courant
calcique sur les faisceaux musculaires imprégnés de la substance chimique.
Le ralentissement de la cinétique d'inactivation du courant
calcique pourrait être attribué au décalage du potentiel d'inactivation
complète. Ce ralentissement pourrait être responsable de ['allongement
significatif cie [a phase de repolarisation du potentiel d'action calcique, ce
qui impliquerait, également, sa durée accrue en présence de la procaïne.
59
Figure 18
Evolution de la courbe de l'état d'inactivation du courant
calcique maximal en fonction clu potentiel de membrane sous
l'inlluence de la procaïne.
a : en milieu sans sodium
b : en milieu sans sodium contenant la procaïne à 2 mM.
- < ! l - - o -
a
- 0 - - 0 -
b
10
20
V
mv
60
Pour MIRONNEAU et LENFANT (1972), l'activité répétitive est
possible sur la membrane du myomètre, pour la gamme des potentiels
comprise entre + 5 et + 20 mY. En solution dépourvue de sodium et
conten~lI1t la IJroc~lïne, l'observation d'une inactivation complète du courant
calcique pour un potentiel de + 22 mY devrait être favorable au
déclenchemenl des réponses répétitives: car scion BRO\\VN et NOBLE
(1969 a, b) LENFANT et coll., (1971) et LENFANT (/972) des réponses
répétitives pourraient se déclencher jusqu'à + 22 mY potentiel pour lequel
l'inactivation du courant calcique est complète; or il y a une abolition de
l'auromaticité en IJI"ésence de la drogue. Les causes de la suppression de
cette activité devraient donc étre attribuées, soit à une diminution du
courant calcique. soit il une modification de l'évolution du courant sortant
sous l'influence de la pl'Ocaïne.
Afin de préciser les modifications de la cinétique d'inactivation du
courant entrant, il semble intéressant d'analyser ses constantes de temps
d'i nacti val ion.
III - EVOLUTION DES CONSTANTES DE TEMPS
D'INACTIVATION DU COURANT ENTRANT
GLOBAL ET DU COURANT CALCIQUE
Les travaux de BESSEAU (1971) sur la fibre cardiaque de
grenouille démontrent que pour chaque clépolarisation, le décours du
courant entrant lent après son maximum, indique l'évolution de la variation
d'inactivation h'oo en fonction du temps. Pour déterminer les valeurs des
constantes de temps d'inactivation pour chaqùe dépolarisation, les valeurs du
courant après son maximum sont analysées en coordonnées semi-
logarithmiques en fonction du temps.
a - Résultats
Les valeurs des constantes de temps mesurées sont les suivantes
(Fig. 19) : pour un potentiel dépolarisant donné, la valeur cie la constante de
temps d'inactivation (<:h') est accrue de 15 à 16 % en solution normale
contenant le chlorhydrate cie procaïne (Fig. 19-1). Par contre en solution
sans sodium, ces valeurs sont accrues de 30 à 45 % en présence de la
substance chimique (Fig. 19-2).
6 1
Figure 19
Evolution cles constantes cie temps cl'inactivation en présence
de la procalne.
: clu courant calcico-sociique en Mac Ewen normal et en Mac
Ewen + procalne.
2 : du courant calcique en milieu sans sodium et en milieu
sans sociium + procaïne.
62
Mac Ewen + Procaïne
Mac Ewen Normal
Y(mY)
111' (ms)
111' (ms)
18
14
12
78
12,6
10.6
74
12
10.74
23
11.6
9.6
46
11
9
2
Mac Ewen sans Sodium
Mac Ewen sans Sodium
+ Procaïne
Y(mY)
111' (ms)
111' (ms)
17
26
18
31
24
17
3S
20
14
41
16
12,8
Fig. 19
63
b - Discussion
Sous j'inlluence de la procaïne. la légère augmentation des
constante de temps d'inactivation du courant en milieu normal et
l'accroissement plus prononcé de ces valeurs en solution dépourvue de
sodium, implique un ralentissement de la cinétique d'inactivation du courant
calcico-sodicjue ou calcique (8ESSEAU. 1971), Ce ralentissement pourrait
expliquer
la
diminution
des
pentes
des
courbes
d'inactivation,
L'augmenrèltion de la durée du P.A. normal ou calcique en présence de
procaïne. pourrait être illlel"jJrétée par cette modification de cinétique
d'inactivation du courant entrant.
IV - RESUME - CONCLUSION
La diminution clu courant entrant global ou du courant calcique
indique. qu'en présence de la procaïne, ces courants seraient partiellement
inactivés. L'inactivation affecte de façon significative le courant entrant
calcique. L'effet inhibiteur de l'anesthésique local peut être lié soit à une
modificat ion du gradient de concentration pour jes ions Na+ et Ca++ soit à
une variation des perméabilités membranaires à ces ions, soit à ces deux
phénomènes. L'analyse des caractéristiques courant-potentiel montre une
très légère variation dup6tentiel d'inversion du courant global vers des
valeurs plus positives, sous l'influence de la procaïne. Ceci indique que la
perméabilité de la membrane aux ions Na+ et Ca++ serait réduite. Ce
résultat est en accord avec ceux de WEIDMANN (1955), sur les fibres de
Purkinje, Sl-IANES et coll., 1959 ; TAYLOR, 1959; BLAUSTEIN et
GOLDMAN, 1966, MAENO, 1966, sur l'axone) pour les ions Na+ et de
(WEISS et coll.. 1961; FEINSTEIN, 1966, sur le muscle lisse) pour les
ions Ca++ La courbe courant-potentiel établie pour le courant calcique
montre un décalage important du potentiel d'inversion vers des valeurs plus
négatives en présence de la procaïne. La modification du potentiel
électrochimique pour les ions Ca++ doit être un facteur essentiel de la
diminution du courant calcique. Néanmoins une diminution de la
perméabilité
membranaire
calcique
pourrait
être
responsable
de
l'inactivation plus prononcée du courant calcique sous l'influence de
j'anesthésique local.
La restauration du courant entrant global dans une solution
enrichie en calcium et contenant la procaïne, suggère l'existence d'une
relation de compétition entre les ions calcium et l'anesthésique local
(BLAUSTEIN et GOLDMAN, 1966 sur l'axone; FEINSTEIN, 1966, sur
l'utérus de ratte).
64
L'observation cl'une climinution cle la force contractile utérine
(CRAFT et coll., 1972) et cl'une suppression cles contractions spontanées
cléveloppées par cles lambeaux cl'utérus sous l'influence cles anesthésiques
locaux confirme l'cxistence cl'une diminution cle l'influx calcique. Les
étucles effectuées par FEINSTEIN (1963) sur le muscle squelettique
mOl1lrCnl ljue la procùne inhibe les contractures indu ires par la caféine.
THORPE: CI SEEi'vIAN expliquent cet effet inhibiteur par une inhibition clu
relâchement
clu
calcium
il
partir
des
sites
internes
(réticulum
sarcoplasmiCjue). D'autres effets cle la procaïne ont été indiqués par
FEINSTE:IN (1966) qui précise que l'efflux calcique diminue en présence
cie celte substance. La réduction du courant et cle l'l'l'flux calcique, et
l'empèchement clu relâchement clu calcium en présence cle la procaïne
pourraient expliquer l'inhibition des réponses contractiles car de nombreux
auteurs attribuent au calcium, un rôle essentiel cl'activation de myofibrilles
(LEOTY et coll.,
1970 : RAYMOND et coll.
1971
: LEOTY et
RAYrvIOND, 1972; ivIIRONNEAU, 1973 a, b).
Le ralentissemel1l de la cinétique d'activation du courant entrant
global calcillue serail responsable cle l'allongement clu P.A. nom1al ou
calcique observé en présence cle la procaïne (WASH[ZU, [972, sur le
coeur).
Les courbes d'inactivation clu courant entrant global ou calcique
précisent Cjue les potentiels pour lesquels l'inactivation est complète sont
favorables au déclenchement cie l'activité répétitive (BROWN et NOBLE,
1969, b : LENFANT et coll. 1971). Néanmoins J'observation d'une
abolition des réponses répétitives sous l'influence de la procaïne pourrait
être due soit à la diminution du courant entrant soit, à une moclification des
caractéristiques clu courant sortant. Il apparaît clonc la nécessité d'étudier
l'action cle la drogue sur le courant retardé.
~
.
65
TROISIEME PARTIE
ACTION DU CHLORHYDRATE DE PROCAINE SUR
LE COURANT DE FUITE ET LE COURANT SORTANT
1 - LE COURANT DE FUITE
a - Résultats
b - Discussion
"
. LE COURANT SORTANT
A - Relations courant-potentiel
Cl - Résultats
b - Discussion
8 - Le potentiel d'inversion du courant sortant
a - Résultats
b - Discuss ion
C - Evolution de l'état d'activation cJu courant sortant
en fonction du potentiel
a - Résultats
b - Discussion
D - Evolution des constantes de temps cJ'activation
du courant sortant.
a - Résultats
cl - Discussion
III - RESUME - CONCLUSIONS.
66
TRüISIEME PARTIE
ACTION DU CHLORHYDRATE DE PROCAINE SUR
LE COUI~ANT DE FUITE ET LE COURANT SORTANT
1 . LE COURANT DE FUITE
Des impulsions dépolarisantes (V) et hyperpolarisantes de faibles
valeurs (V <+40 mV) el de durée de l'ordre de 60 à 100 ms déclenchent un
coul'am constitué d'ions (Na+, Ca++, K+, CI-) qui traversent la membrane
sans sélectivité. Ce courant est appelé: courant de fuite ou "leak current".
Pour FRANKENHAEUSER et HUXLEY (1964), [vIOORE et coll. (1964)
sur l'axone: ANDERSON (1969) sur l'utérus de ratte: CHANDLER et
1'.'IEVES (1970) sur l'axone: ANDERSON et coll. (1971) sur l'utérus de
ralle, J'évolution du courant de fuite serait linéaire pour les faibles valeurs
de dépolarisai ion et d'hyperpolarisations. D'aurres auteurs pensent que le
courant de fuite n'est pas linéaire pour certains potentiels vers les
dépolarisations (ADELMAN et TAYLOR,
1961
: GOLDMAN et
BINSTOCK, 1969). C'est pour cela que de f,libles valeurs de potentiels sont
utilisées dans l'étude du couranl de fuite envisagée. Cette étude pourrait
permettre cie préciser le rôle du courant de fuite sur le développement des
P.A. et du coural1l entrant.
L'élucle du courant cie fuite nécessite dans une solution nom1ale,
des impulsions de 60 à 100 ms pour éliminer l'activation du courant sortant
'qui s'effectue plus tardivement. Pour les dépolarisations, après l'inactivation
complète du courant cntrant, le tracé du courant revient à un niveau
stationnaire. Le courant déterminé entre le niveau de référence et ce niveau
stationnaire clu courant cn fin d'impulsion représente le courant de fuite.
Pour les hyperpolarisations, après l'activation d'un courant entrant
potassique associé à un courant capacitif, le tracé du courant revient à un
état stationnaire. Le courant existant entre le niveau de référence et le
niveau de l'état stationnaire en fin d'impulsion constitue le courant de fuite
pour les hyperpolarisations. Les mesures effectuées peIll1ettent d'établir la
caractéristique de l'évolution du courant de fuite en fonction du potentiel,
qui est représentée par une droite.
a - Résultats
La caractéristique courant-potentiel établie pour le courant de
fuite, indique que, pour les faibles valeurs de potentiels utilisées (V <+40
mV), le courant de fuite est linéaire aussi bien pour les hyperpolarisations
que pour les dépolarisations (Fig. 20). Du côté des hyperpolarisations le
courant de fuite est entrant (négatif), par contre du côté des dépolarisations,
ce courant est sor1ant (positif).
67
Lorsqu'une solution physiologique contenant de la procaïne est
appliquée aux faisceau musculaires lisses du myomètre, il apparaît une
diminution du courant de fuite à la fois pour les hyperpolarisations et pour
les dépo larisat ions (F"ig 20).
b - Discussiun
Le Cour~111t entrant déclenché par cles impulsions dépolarisantes
cI'amplirucle sutlisante et de 50 à 100 ms cie durée, pourrait être masqué par
le cléveloppement cI'un mouvement de charges électriques à travers la
membrane, sans sélectivité. En effet ANDERSON et coll. ([971) utilisant
des préparations du myomètre cie ratte dans un milieu dépourvu cie calcium,
observent une réduction du courant net due à une augmentation du courant
de fuite. Donc la diminution clu courant constatée en présence de la
procaïne, poulTail être favorable au développement du courant entrant;
néanmoins ce courant est réduit sous l'influence de cette substance chimique.
Celte observaI ion permet cie penser que l'action inhibitrice de la procaïne se
développe de façon plus prononcée sur le courant entrant que l'effet
favorable que constitue une diminution du courant de fuite.
La récluction clu courant de fuite pourrait intervenir dans
l'allongement cie la phase cie repolarisation clu P.A., ce qui détemline une
augmentation de la durée du P.A. En effet, pour les dépolarisations, le
courant de fuile est sOrlant (positif), il devrait paniciper à la repolarisation
,membranaire (N ARGEOT, 1973).
La climinution du couram cie fuite pourrait être due au fait que le
chlorhydrate cie procaïne à pH = 7. 4 pénètrerait dans la membrane
cellulaire sous forme cationique (SKOU, 1961). Les molécules de procaïne
forment des complexes avec les phospholipides de la membrane
(FEINSTElN, j 964). Ceci change la conformation moléculaire à l'intérieur
de la membrane. Celte modification de configuration pourrait fermer
certains porcs il travers lesquels peuvent s'effectuer des mouvements de
charges électriques. Ceci pourrait conduire à une diminution du courant de
fuite sous l'influence de l'anesthésique local utilisé
68
Figure 20 : Caractéristiques courant-potentiel du courant de fuite
sous l'effet de la procaïne.
a : en liquide physiologique normal
b : en liquide physiologique contenant la procalne à 2 mM.
68
-20
20
40
V
i!1l,t
- ' - - i ; - a
- 0 - - 0 -
b
FIGURE 20
69
II - LE COURANT SORTANT
Sur les faisceaux musculaires du myomètre, MIRON NEAU et
coll. (1971) ont clémontré l'existence d'un courant sortant de naturf'
essentiellcment potassique. Ce courant sortant évolue en fonction du
potel1liel el clu temps (Fig. 21). Il est comparable au courant sortant décrit
par cI'aulrcs auteurs sur des
préparations biologiques différentes
(HODGKIN et HUXLEY, 1952 a, sur l'axone de Céphalopode ; NOBLE et
'l'SIEN, 1969, sur les membranes cardiaques; ADRRLAN et coll., 1970 a,
b, sur les fibres musculaires squelettiques), Le courant sortant du myomètre
a une phase cI'inactivation qui évolue de façon exponentielle et dont la
constante de temps est de l'ordre de 3 secondes (MIRONNEAU et
LENFANT, 1972). Ce processus d'inactivation peut être rapproché de celui
observé sur les muscles cardiaques et squelettiques (ILDEFONSE et
ROUGIER, 1968; ADRLAN et coll., 1970 a, b, sur le muscle squelettique;
OJEDA et ROUGIER, 1971, sur le muscle cardiaque),
Sous l'influence cie la procaïne, l'allongement de la phase de
repolJrisation du P.A. et l'abolition des réponses répétitives montrent
l'intérêt d'examiner l'action de cette substance chimique sur l'évolution du
courant sortant.
A· RELATIONS COURANT·POTENTIEL
L'utilisation d'une solution physiologique contenant du manganèse
(Mn++) permet de supprimer, pratiquement, le courant entrant lent calcico-
sodique, sur les faisceaux musculaires du myomètre (MIRONNEAU et
LENFANT, 1971).
a - Résultats
L'application des dépolarisations de 400 à 500 ms de durée et
d'amplitude
suffisante sur la membrane du
myomètre, provoque
l'appari tion
70
Figure 21 : Evolution du courant sortant en fonction du potentiel et du
temps en solution normale.
(a, b. c, cl. e et 0 : enregislrements clu courant sortant pour
(!cs clépolarisations croissantes.
Echelles verticales: 20 111V : 2.10-7A
Echelle horizontale 200 ms.
Figure 22 : Influence de la procaïne sur l'évolution des caractéristiques
clu courant sortant en milieu contenant du manganèse.
1 - Superposition des tracés du courant
A : pour une dépolarisation de 25 mV
a : en solution normale
b : en solution contenant la procaïne
B : pour une dépolarisation de 40 m V
a : en liquide physiologique nom1al
b : en liquide physiologique contenant la procaïne
Echelle verticale: 2.10- 7A
Echelle horizontale: 200 ms.
2 - Relations courant-potentiel du courant sortant sous l'effet
de la procaine
a : en milieu nonnal
b : en mil ieu contenant la procaine.
70
'JOrnv l
-
;.-. 200 cns
~. . . . . . ---<
d
a
- - -
~"---r----
-~
i
e
b
1 - -
- - -
r.......-=.-.::>..:::1<·-
c
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2.;0 A
FIGURE 21
7'J bis
1
•
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B
a
~
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2 5 m v J Y - - v
.,
2.:0 A
200 rn S
7
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O
25
50
75
'1
my
'1
1
_ 0 _ 0 _
a
_ 0 _ 0 _
b
FIGURE 22
7 1
d'un courant sortant en solution normale. Pour un potentiel dépolarisant
donné. ce courant d'active jusqu'à un maximum puis s'inactive lentement en
fonction du temps (Fig. 22-1). Le passage en solution physiologique
contenant la procaïne il 2 m ivl montre une réduction du courant sortant
d'environ 30 %. IJour un potentiel dépolarisant cie +25 mV. la réduction est
de 33 '70. Cl pOUl' +40 mV. clle est de 2S %. La phase ci'activation du
courant sonant sèmble légèrement ralentic sous l'anion de l'anesthésique
local.
L'étude de la clractérislique courant-potentiel en solution nonnal
indique le développement d'un processus de rectification normale
caractérisé par l'augmentation progressive du courant potassique pour des
clépolarisations cie plus en plus élevées (Fig. 22-2), ce qui correspond à un
accroissement progressif de la conductance du courant sortant comme l'ont
démontré HODGKIN et HUXLEY (1952, c) sur l'axone de CéphaJopode.
Cette courbe indique égaleme11l une réduction du courant sortant d'environ
30 %.
b - Discussiun
L'observation d'une diminution du courant sortant concorde avec
les résultats des auteurs qui ont étudié l'action des substances de type
procaïne sur divers tissus excitables. WEI DMANN (1955) montre une
réduction de la perméabilité potassique sur les fibres de Purkinje
imprégnées de procaïne ou de cocaïne. SHANES et coll. (1959), TA 'l'LOR
(1959) et MA ENO (1966), sur l'axone, observent une réduction de la
conductance potassique sous l'action de procaïne. Sur le muscle lisse,
HURWITZ et coll. (1962) précisent une diminution de l'eftlux potassique en
présence de cocaïne. Ces observations confirment l'effet de la procaïne sur
le courant sortant du myomètre. La réduction du processus de rectification
nonnale implique une diminution de conductance potassique (HODGKIN et
HUXLEY, 1952, cl.
Une diminution du courant étant liée, soit à une modification de la
"driving force" ou du gradient de concentration pour les ions, soit à une
variation de perméabilité membranaire aux ions K+, il serait intéressant
d'étudier, l'évolution du potentiel d'inversion du courant sortant en
présence de la procalne, pour obtenir des précisions.
La réduction du courant sortant peut expliquer en partie le
ralentissement de la phase de repolarisation et l'augmentation de la durée du
PA
72
13 . LE POTENTIEL D'INVERSION DU COURANT SORTANT
La valeur absolue du potentiel d'inversion du courant sortant du
myomètre est voisine du potentiel de repos évalué à -49 m V par KAü
(1971). La détemination du potentiel d'inversion du courant sortant
s'effectue en étudiant, en fonction du potentiel, l'évolution du courant de
queue ("tail-current") correspondant il la déactivatioll de cette phase de
courant à la rupture de l'impulsion. Pour une dépolarisation donnée,
l'amplitude du courant de queue dépend de la conductance maximale
développée pendant cette dépolarisation et du gradient de concentration
pour les ions K+. Pour une impulsion dépolarisante donnée, le courant de
queue est sortant quand le niveau de repolarisation (V) est positif par
rapport au potentiel d'inversion (Vi) du courant et dans le cas inverse il est
entrant, et s'annule pour V = Vi.
Lorsqu'un potentiel dépolarisant de 400 ms de durée et +40 mV
d'amplitude V 1 est appliqué à la membrane (Fig 23) la repolarisation de
cette membrane par l'intermédiaire d'un second potentiel dépolarisant (V2),
jusqu'à l'annulation du courant de queue permet de mesurer le potentiel
d'inversion du courant sortant, car la valeur (V2) pour laquelle le courant
de queues'annu.le est assimilée au potentiel d'inversion (Vl) du courant
sortant.
a - Résultats
En milieu physiologique contenant du manganèse, le potentiel
d'inversion mesuré est de l'ordre de -7 à -10 mV par rapport au potentiel
de référence. En solution contenant la procaïne, cette valeur passe à + 3 à +
5 m V par rapport au potentiel de référence.
b - Discussion
L'observation du potentiel d'inversion du courant sortant qui est
positif par rapport au potentiel de référence de la membrane, en présence
de la procaïne, pourrait expliquer la suppression de l'activité répétitive sous
l'action de cet anesthésique local. En effet, les résultats de BROWN et
NOBLE (1969 a, b) eet de LENFANT et coll. (1971), montrent que le
déclenchement de l'activité répétitve n'est possible que lorsque le potentiel
d'inversion du courant sortant a une valeur négative par rapport au
potentiel de membrane.
73
Figure 23 : Evolution du potentiel d'inversion du courant sortant
sous l'effet de la procaïne :
Membrane dépolarisée par VI. La repolarisation par V2
permet d'inverser ou d'annuler le courant de queue ..
Le potentiel pour lequel le courant de queue s'alillule est assimilé
au potentiel d'inversion du courant sortant.
A : en liquide physiologique normal
B : en liquide physiologique contenant la procaïne à 2 mM.
Echelles verticales: 20 mY. ; 2.10-7 A.
Echelle horizontale: 200 ms.
73
A
B
Y2
V2
2QOms
--.
t~"'-.,--
1 , _ - -
Ir
FIGURE 23
74
La déactivation du courant entraîne alors une dépolarisation de la
membrane nécessaire au développement des
réponses répétitives.
L'impossibilité de déclencher l'automaticité de la membrane du myomètre
même pour des courants dépolarisal1ts élevés pourrait clonc être attribué il 1<\\
variarion (lu potentiel cl'inverrsion du courant sortant qui représente un
facteur dél·~\\\\'orable.
Sous J'action de la procaine, la diminution du courant potassique
devrait être liée il la moclilïcarion clu potentiel électrochimique pour les ions
K+, néanmoins cette diminution peut être aussi due il une réduction de la
perméabilité membranaire au potassium comme l'ont montré (SHANES et
coll. 1959; Tf\\ l'LOR, 1959, sur l'axone, AKAIKE et NODA, 1972, sur le
muscle sq uelettique cie grenou iIle).
II serait intéressant d'étudier l'activation clu courant sortant pour
l'analyse cie l'évolution clu système de transport du potassium sous
l'influence de la substance chimique.
C . EVOLUTION DE L'ETAT D'ACTIVATION DU COURANT
SOWL-\\NT EN FONCTION DU POTENTIEL
En solution physiologique contenant clu manganèse (Mn++), des
impulsions dépolarisantes de 200 ms et d'amplitude variable sont
déclenchées il panir du potentiel de repos. Pour des potentiels compris entre
+ 10 et + 60 mV le courant de queue augmente avec le potentiel et atteint
une intensité maximale.
Pour chaque dépolarisation, l'analyse en coordonnées seml-
logarithmiques de l'intensité du courant de queue en fonction du temps
permet d'obtenir une droite. La valeur d'intensité maximale obtenue au
temps t = 0 est directement proportionnelle il l'état cl'activation du courant
sorrant (NOBLE et TSIEN. 1959 : LENFANT, 1972). Les valeurs
extrapolées sont portées en fonction des dépolarisations et la courbe ainsi
obtenue représente l'évolution de l'état d'activation du courant sortant en
fonction du potentiel de membrane, comme l'ont établi HODGKIN et
HUXLEY (1952 b) pour l'axone de Céphalopode avec la variable noo.
a . Résultats
La courbe de l'état d'activation du courant sortant obtenue en
solution physiologique normale a une allure sigmoïde (Fig. 24). Le potentiel
de demi-activation du courant est de + 25 mV. Le potentiel pour lequel
l'activation est maximale est de l'ordre de + 48 à +50 mV.
75
Figure
24 Courbe cie l'état cI'activation clu courant sortant
en présence de la procaïne.
a
: en solution nom1aJe
b
: en solution contenant la procaïne
Vi
: potentiel d'inversion du courant sortant
Poo
: variable d'activation clu courant sortant.
75
'Ii
20
20
40
60
If
mv
l''_
_ ? _ _
3
- 0 - - 0 _
b
FIGURE 24
76
En milieu physiologique contenant la procaïne, la caractéristique
de l'état d'activation du courant est également sigmoïde (Fig. 24). Le
maximum d'activation du courant sortant est diminué sous l'influence de la
substance anesthésique. Le potentiel de demi-activation est accru (de +25
III V, il passe il + 40 mV). L'activation maximale est obtenue pour un
potentiel plus élevé (+ 55 mV).
b - Discussion
La diminution de l'amplitude de l'activation maximale sous l'effet
de la procaïne, peut être due à une diminution de la perméabilité potassique
(SHANES et coll., 1959 ; TA YLOR, 1959 ; AKAIKE et NODA, 1972).
L'augmentation du potentiel de demi-activation sous l'action de
l'anesthésique local utilisé indique une diminution des possibilités avec
lesquelles les sites appartenant au système de transport du courant sortant
sont activés.
L'accroissement du potentiel pour lequel l'activation est maximale
en solution contenant la procaïne et l'augmentation du potentiel de demi-
activation du courant sortant entraînent un décalage de la courbe
d'activation vers des potentiels plus positifs, en pésence de la procaïne.
La caractéristique en milieu contenant cette substance présente un
ralentissement de pente. Cette observation jouerait un rôle important sur
l'allongement de la phase de repolarisation du P.A. et sur l'abolition des
réponses répétitives sur les faisceaux musculaires de myomètre imprégnés
du chlorhydrate de procaïne .
. li apparaît la nécessité d'envisager l'étude des constantes
d'activation
du
courant
sortant
pour
éclaircir
l'hypothèse
d'un
ralentissement de sa phase d'activation sous l'action de la substance
chimique.
D • EVOLUTION DES CONSTANTES DE TEMPS
D'ACTIVATION DU COURANT SORTANT
Pour une dépolarisation donnée, le courant sortant a une phase
d'activation qui évolue en fonction du temps. L'analyse en coordonnées
semi-logarithiques, de l'intensité du courant en fonction du temps permet de
tracer une droite qui sert à la détermination de la constante de temps ("rp).
Pour chaque impulsion, la valeur de cette constante caractérise la variation
de la cinétique de la conductance potassique (HODGKIN et HUXLEY, 1962
b).
77
Figure 25 : Evolution des constantes de temps d'activation
du courant sortant sous J'effet de la proca'ine
- en milieu normal
- en milieu contenant la proca'ine à 2 mM.
78
a - Résultats
Les constantes de temps d'activation du courant sortant ('rp)
mesurées en solution normale diminuent lorsque les dépolarisatiom;
augmentent progressivement. Sur les faisceaux musculaires du myomètre
imprégnés du chlodlyclr'ate de procalne. la diminution des valeurs de ('rp)
avec
le potentiel est
observée.
Néanmoins, pour une impulsion
clépolarisante donnée. la constantre de temps d'activation clu courant sortant
augmente de 10 il 20 %.
Solution Normale
Solution contenant
V(I11V)
la Procaïne
1p (ms)
1p (ms)
28
114
128
40
52
65
42
50
60
50
43
51
Fig. 25
b - Discussion
L'observation d'une augmentation des cOnstantes de temps
d'activation du courant sortant peut être interprétée par un ralentissement
de la cinétique d'activation de ce courant. Ce qui traduit une diminution de
la perméabilité potassique de la membrane du myomètre en présence de
procaïne (SHANES et coll., 1959 ; TA YLOR, 1959). Le ralentissement de
la cinétique cI'acl ivation pourrait êlre responsable en partie de l'allongement
de la phase de repolarisation du P.A. (\\V ASH IZU, 1972) sur le muscle
cardiaque de cobaye. Ce ralentissement de cinétique pourrait aussi
provoquer une augmentation de la constante de temps de réactivation. Cette
hypothèse impliquerait une modification de l'excitabilité de la membrane du
myomètre sous l'action cie l'anesthésique local utilisé.
IV - RESUME - CONSLUSIONS
L'observation d'une iégère diminution du courant de fuite, sous
l'action de la procaïne est un facteur favorable à l'augmentation de la durée
du potentiel d'action. NARGEOT (1973), sur la fibre cardiaque de
grenouille observe une augmentation du courant de fuite en présence du
D.N.P., qui serait liée il la repolarisation de la membrane cardiaque.
79
La climinution du courant sortant du myomètre sous l'action du
chlorhyclrr,lte cie Pmcaïne peut être interprétée par une diminution de la
perméabilité l11el11branaire aux
ions K+ (SHANES et coll .. 1959 ;
TAYLOR. 1959. iv1A[NO. 1966 sur l'axone: f\\Kf\\IKE et NODA, 1972,
sur le l11usd: squekllique cie grenouille). Ceci se justifie par la nature
essentiellement potassique clu courant sort:lI1t de la membrane utérine. mise
en éviclence par ivllRONNEAU et coll. \\ 1(71).
Le passage clu pOlentiel d'inversion du courant sortant des valeurs
négatives à cles valeurs positives par rapport au potentiel de référence, sous
l'action cie la procaine, serait responsable de J'abolition cles réponses
répétitives sur les faisceaux musculaires clu myomètre. Les travaux de
BROWN el NOBLE (1969 a, b) de LENFANT et coll. (1971) et de
LENFANT (1972) indiquent. en cllet, que J'<lLliomaticité ne peut se
déclencher que lorsque le potentiel cI'inversion du courant sortant est négatif
par rappon au potentiel cie rélërence.
Cette variation du potentiel d'inversion du courant implique une
modification du gradient de concentraation pour les ions K+. HURWITZ et
coll. (1962) utilisant le muscle lisse intestinal, observent une diminution dde
l'efflux potassique en présence de la cocaine, ce qui expliquerait la variation
du gradient cie concentration pour les ions K+
L'ac\\ ion inhibitrice de la procaïne sur la perméabilité potassique,
s'accompagne d'une diminution de l'activation du courant sortant et d'un
ralentissement de la cinétique de cc courant. Le décalage de la courbe
d'activation clu courant sortant vers des valeurs plus positives peut être
interprété par une mise en jeu du système transportant les ions K+,
s'effectuant pour cles potentiels plus' élevés. En fait le potentiel de demi-
activation et le porentiel d'activation maximale du courant sont augmentés
sous l'effet de la procaine. Le ralentissement de la cinétique d'activation
serait responsable en partie cie l'allongement cie la phase cie repolarisation
clu P.A. (WEIDivIANN. 1955, sur les fibres de Purkinje; SHANES et coll.,
1959; TAYLOR, 1959, sur l'axone; WASHIZU, 1972, sur le muscle
clrdiaque de cobaye).
80
CHAPITRE IV
CONCLUSIONS GENERALES
Dans ce ll-:lvail, l'utilisation cI'un sèul agent anestllbique local (le
chlorhydrate'
de
procalne)
ne
donne
pas
la possibilité cI'étendre
J'interprétation des observations il cles données géréraiisées, Néanmoins,
l'ensemble dcs résult:lts, rapproché cie ceux cles auteurs qui ont étuclié
J'action cI'autres anesthésiques locaux de type proclùne, sur cles préparations
clifférentes, a permis cI'incliquer les moclifications des propriétés électriques
clu myomètre de ratte. Pour cette étucle, GARGOUlL a précisé en 1969,
l'intérêt cie Ja technique de la double séparation cie saccharose, utilisée pour
l'analyse des modalités cI'action des substances pharmacoclynamiques.
Dans les conditions de courant imposé, la membrane utérine est
légèrement dépolarisée (+4 il +5 illY) sous j'effet du chloryhdrate de
procaïne. Cette clépolarisation peu significative, ne peut pas seule, expliquer
les variations des caractéristiques électriques des faisceaux musculaires de
l'utérus qui seraient provoquées par l'imprégnation cie la procaïne. La
dépolarisation cie la membrane non excitée est associée à un état stable qui se
caractérise par l'exigence cie courant dépolarisant plus important pour le
déclenchement cles P.A. Ceci définit le rôle stabilisant des anesthésiques
locaux indiqué par WEIDMANN (1955) sur les fibres de Purkinje.
Les modifications des P.A. du myomètre en présence de procaïne
sont réversibles; elles comportent:
- un ralentissement de la phase de dépolarisation,
- llne diminution de 25 % de l'amplitude du P.A. normal, et de 33
% de celle du P.A. calcique.
- un allongement de la phase de repolarisation et une augmentation
de la durée clu P.A. normal ou calcique.
Les réponses répétitives déclenchées en solution normale ou
dépourvue cI'ions sodium sont abolies sous l'effet de la procaïne.
L'étude des courants membranaires a permis d'éclaircir les causes
cles variations des composantes électriques.
Le courant entrant lent calcico-sodique ou calcique est réduit. La
réduction du courant calcique est plus importante. Cela indique qu'une étude
des réponses contractiles en présence du chlorhydrate de procaïne,
apportera des renseignements sur l'origine du calcium nécessaire à
l'activation cles protéines contractiles (LEOTY et coll., 1970 ; RAYMOND
et coll., 1971 ; LEOTY et RAYMOND, 1972 ; MIRON NEAU, 1973 a, b).
8 1
Le potentiel d'inversion du courant entrant calcico-sodique
apparaît peu affecté et la diminution de ce courant peut être attribuée à une
diminution de la perméabilité membranaire aux ions Ca++ et Na+, Par
contre pour le Ca++ il y a un important cléplacement du potentiel
cl'inversion vel's cles valeurs plus négatives. Cette variation du gradient de
concentr~\\lion pour les ions Ca++ serait repons~\\blt', en grande parrie. de
l'importante climinution clu courant calcique. La mise en évidence d'une
climinution de l'elilu\\ calcique p~\\l' FEINSTEIN (1966) sur l'utérus de ratte
en présence de procaïne. contïnne l'observation de la modification du
potentiel d'inl'CI'sion clu courant calcique. Néanmoins il est important de
noter que l'elle 1 cie la substance chimique sur ce couranr pourrait également
être attribué il une climinution cie la perméabilité membranaire aux ions
Ca++. Si cette hypothèse est vraie, elle sera en accord avec les résultats de
FEINSTEIN (1966) qui précisent l'existence d'un antagonisme à l'entrée des
ions Ca++ clans la membrane utérine avec la procaïne.
Le ralentissement cie la vitesse de la phase cI'inactivation du
courant entrant calcico-soclique serait
responsable, en
partie, de
l'allongement cie la phase cie repolarisation et de l'augmentation de la durée
du P.A. normal ou calcique.
Le courant sortant. réduit d'environ 30 %, présente une
diminution de son itctivation maximale, un ralentissement de sa cinétique
cl'activation et une v~tri~ltion cle son potentiel d'inversion.
L'abolition complète cles réponses répétitives sur les faisceaux
musculaires du myomètre imprégnés de procaine ne peut pas être expliquée,
uniquement par:
- une diminution d'environ 17 % du courant global et de 30 à 47 .
% du courant calcique,
- un allongement de la phase de repolarisation du P.A. nonnal ou
calcique en rapport avec la diminution de la perméabilité potassique.
Le facleur essentiel de la suppression totale de l'automalicité serait
dû au passage du potentiel d'inversion du courant sortant à une valeur
positive par rapport au potentiel cie référence, car pour BROWN et NOBLE
(1969 a, b), LENFANT ET COLL. (1971) el LENFANT (1972) le
déclenchement des réponses répétitives n'est possible que lorsque le
potentiel d'inversion du courant sorrant est négatif par rapport au potentiel
de référence.
Une étude approfondie dans les conditions de voltage imposé
pourrait être envisagée pour quantifier les modifications des conductances
82
sodique, calcique et potassique, et pour déterminer l'influence du
chlorhydrate de procaïne sur les sites du système de transport du courant
entrant.
L'inhibition compétitive entre le calcium et la procaine démontrée
par
FEINSTEIN
(1966)
constituerait
un
objet
cI'étude
en
électrophysiologlC[ue.
L'établissement
des
courbes
doses-réponses
apporterait cIes inclicatiuns sur l'évolution des caractéristiques électriques
cIes préparations clu myomètre.
Lïnhibirion du calcium à panil" des sites internes montrée par
THORPE et SEEivlAN (1971) et l'importante réduction du courant calcique
en présence cie procaïne, ouvrent une voie à l'analyse de l'origine du
calcium nécessaire à J'activation des myofibrilles (LEOTY et coll. 1970 ;
RAYMOND et coll., 1971; LEOTYetRAYMOND, 1972; MIRONNEAU,
1973 a, b)
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- The Pharmacological Basis of Therapeutics·'
3e Ed. LOUIS S. GOOOlvlAN et Alfred GIUvlAN.
Sect Ill. Local anesthetics p. 367. où sont cités: NIEMANN (1858) ;
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- Manuel cie Pharmacologie l\\'Iasson & Cie par HAZARD, R. et coll.
Ch. III. Anesthésiques locaux p. 60. où sont cités:
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