Anatomie du Système Nerveux

Système nerveux central (SNC) et périphérique (SNP)

• Les fibres motrices agissent comme des efférences du SNC.
• Les fibres sensorielles fonctionnent comme des afférences du SNC.
• Les nerfs spinaux sortent de la moelle épinière par des ouvertures entre les vertèbres, faisant partie du SNP.
• Des axones moteurs émergent de la partie ventrale de la moelle épinière, identifiés par les travaux de Charles Bell.
• Les axones sensoriels proviennent de la partie dorsale de la moelle, étudiés par François Magendie.
• Les corps cellulaires des axones sensoriels sont situés dans les ganglions des racines dorsales, contribuant au SNP somatique.
• 31 paires de nerfs spinaux : 8 cervicaux, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrés, et 1 coccygien.

Nerfs crâniens et système nerveux autonome (SNA)

• 12 nerfs crâniens sont numérotés avec des chiffres romains et nommés (e.g., nerf crânien III ou oculomoteur).
• Exception du nerf crânien II (optique), qui fait partie du SNC.
• Le SNA contrôle divers organes : glandes, cœur, poumons, foie, reins, systèmes digestif et reproducteur.
• Le système sympathique prépare l'organisme à la réponse de lutte ou de fuite.

Neurulation et développement embryonnaire

• La neurulation implique la formation de la plaque neurale et du tube neural entre le 22e et 23e jour de gestation.
• La closure incomplète du tube neural causera des malformations comme la spina bifida (1 naissance sur 500).
• Anencéphalie, une autre malformation, est toujours mortelle.
• La crête neurale dérive d'une portion de l'ectoderme et donne naissances aux structures du SNP.

Vésicules primitives du cerveau

• Le processus de différenciation des cellules du système nerveux commence dans la zone ventriculaire du tube neural.
• Trois vésicules primitives se forment : prosencéphale, mésencéphale, rhombencéphale.
• Le prosencéphale se divise en télencéphale et diencéphale.

Particularités du cerveau humain

• Allométrie positive entre le poids du cerveau et celui du corps, mais des variations existent.
• Taille relativement petite du bulbe olfactif chez l'homme, développements des circonvolutions corticales.
• Le cortex cérébral présente des sulci (creux) et gyri (bosses) qui résultent d'une croissance cérébrale excessive.

Anatomie générale du cerveau humain

• Sillon central divise les lobes du cerveau ; gyrus pré-central associé aux mouvements volontaires et gyrus post-central à la perception somatosensorielle.
• Lobe temporal : traitement auditif (aire de Wernicke) et olfaction.
• Lobe frontal : pensée abstraite et production de langage (aire de Broca).
• Lobe pariétal : intégré à l'attention et à la perception tactile.
• Lobe occipital : principal rôle dans la vision.
• L'insula : impliquée dans les émotions, le dégoût et le goût.

Cellules nerveuses et fonctions

• Le réticulum endoplasmique rugueux est impliqué dans la synthèse protéique.
• Le réticulum endoplasmique lisse synthétise les lipides et régule le calcium, particulièrement dans les cellules musculaires.
• L'appareil de Golgi stocke et classe les protéines nouvellement synthétisées.
• Les axones, uniques aux neurones, émergent du cône axonique; ils n'ont pas de RE rugueux ni de ribosomes.

Potentiel d'action

• La dépolarisation rapide de la cellule entraîne un potentiel de membrane positif de +40 mV.
• La phase descendante voit les canaux sodiques se fermer et les canaux potassiques s'ouvrir, ramenant le potentiel à un niveau négatif.
• Le temps où les canaux sodiques sont inactifs est appelé période réfractaire absolue.
• L'hyperpolarisation atteint un potentiel proche de -80 mV durant la période réfractaire relative.

Introduction à la neuroscience cognitive

• McCullough et Pitts établissent une connexion entre réseaux de neurones simplifiés et machines de Turing.
• Cette avancée a été faite 35 ans avant la reconnaissance officielle de la neuroscience cognitive.

Orientation anatomique

• Antérieur (rostral) : vers l'avant, proche du nez.
• Postérieur (caudal) : vers l'arrière, proche de la queue.
• Ventral : vers le bas.
• Dorsal : vers le haut.
• Visualiser le SNC comme si l'humain était en position de pompes.

Terminologie de position

• Médian : structures proches de la ligne médiane.
• Latéral : structures éloignées de la ligne médiane.
• Ipsilatérales : structures du même côté de la ligne médiane.
• Controlatérales : structures de côtés opposés de la ligne médiane.

Plans de coupe

• Plan sagittal : coupe verticale du corps.
• Plan coronal : coupe perpendiculaire au plan sagittal.
• Plan horizontal : coupe parallèle au sol, divisant le cerveau en partie dorsale et ventrale.

Système nerveux central et périphérique

• 31 paires de nerfs spinaux (8 cervicaux, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrés, 1 coccygien).
• 12 nerfs crâniens, dont le nerf optique (SNC) et les autres (SNP).

Système nerveux autonome

• Cible toutes les régions du corps (glandes, cœur, bronches, fonctions digestives, organes génitaux, système immunitaire).
• Système sympathique : prépare le corps à la réponse de lutte ou de fuite.

Développement du cerveau

• Vésicules télencéphaliques et optiques émergent du prosencéphale, séparées par le diencéphale.
• Télencéphale : cortex cérébral et télencéphale basal (ganglions de la base, amygdale).
• Diencéphale : thalamus et hypothalamus.

Matière blanche

• Substance blanche corticale : axones servant à la communication dans le cortex cérébral.
• Corps calleux : relie les hémisphères cérébraux.
• Capsule interne : relie le cortex au thalamus et structures du tronc cérébral.

Cytoarchitectonie

• Korbinian Brodmann a divisé le cortex en 52 aires basées sur l'organisation cellulaire.
• Densité, taille des neurones et organisation des fibres influencent la fonction.

Système ventriculaire

• Ventricules latéraux émergent comme des "bois de cerf" du 3ème ventricule.
• Comprend le troisième ventricule (thalamus), l'aqueduc cérébral (mésencéphale) et le quatrième ventricule (cervelet, pont, bulbe).

Fonctionnement électrophysiologique

• La fréquence des potentiels d'action dépend du voltage du courant injecté.
• Période réfractaire absolue : impossibilité de générer un potentiel d'action immédiatement après.
• Période réfractaire relative : phase durant laquelle un nouveau potentiel d'action peut être plus difficile à déclencher.

Origine du potentiel d'action

• Au repos, la membrane est perméable principalement aux ions K+ (potentiel d'équilibre -80 mV).
• Lors de la dépolarisation, les canaux sodiques s'ouvrent, permettant l'entrée rapide des ions Na+.
• Retour au potentiel de repos après l'activation par actions de diffusion et voltage.

Antoni van Leeuwenhoek

• Commerçant et scientifique néerlandais, pionnier de la microbiologie et de la biologie cellulaire.
• Améliorations significatives du microscope optique monoculaire, atteignant un facteur de grossissement de 300x.
• Ses lentilles de microscope étaient exceptionnellement polies, révélées grâce à des examens en 2018.
• Découvertes notables au cours de ses observations, y compris les protozoaires et les spermatozoïdes dès 1674.

Histologie

• Branche de la biologie étudiant les tissus biologiques.
• Utilisation de techniques de fixation, comme le formol, pour préserver les tissus.
• Les coupes nécessitent un microtome pour obtenir des lamelles très fines, facilitant la microscopie.
• Faible contraste des tissus, nécessitant des colorations pour une meilleure visualisation des structures.

Colorations de Nissl et Golgi

• Franz Nissl développe la coloration de Nissl, révélant les corps cellulaires et le réticulum endoplasmique rugueux dans les neurones.
• Camillo Golgi découvre la coloration noire, permettant d'identifier les neurites (axones et dendrites).
• Golgi propose une théorie réticulaire, suggérant que les neurites forment un réseau continu.
• Santiago Ramón y Cajal, avec une technique affinée de Golgi, soutient que les neurones sont des cellules distinctes, établissant la théorie neuronale.

Neurones et Types de Cellules

• Neurones : cellules de transmission de l'information nerveuse, généralement de 20 µm de diamètre.
• Environ 85 milliards de neurones dans le cerveau, chacun formant 1000 à 10 000 synapses.
• Cellules gliales, ces "oubliées des neurosciences", jouent un rôle crucial dans la protection et le soutien des neurones.

Organites Neuronaux

• Noyau : siège du matériel génétique, entouré d'une enveloppe nucléaire.
• Mitochondries : produisent de l'énergie (ATP) pour la cellule, utilisant le glucose et l'oxygène.
• Réticulum endoplasmique rugueux : impliqué dans la synthèse des protéines.
• Appareil de Golgi : gère le stockage et l’acheminement des protéines produites.

Axones et Dendrites

• Axones : prolongements neuronaux transmettant les signaux nerveux, générés au cône axonique.
• Dendrites : récepteurs qui reçoivent les signaux d'autres neurones, parfois avec des épines dendritiques augmentant les connexions synaptiques.

Synapses

• Composées du bouton terminal (élément présynaptique) et d'un espace synaptique.
• Transmission synaptique par libération de neurotransmetteurs sur les récepteurs d’un neurone post-synaptique.

Potentiel de Repos et Potentiel d’Action

• Potentiel de repos : différence de charge entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule, typiquement autour de -65 mV.
• Les ions contribuant au potentiel de repos incluent Na+, K+, Cl- et Ca2+.
• Potentiel d'action : signal nerveux se traduisant par une dépolarisation transitoire, atteignant +40 mV, suivi d'une période de retour au repos.

Pompes Ionique et Équilibre Électrolytique

• Pompe sodium-potassium pompe activement 2 K+ dans la cellule et 3 Na+ à l'extérieur, principalement responsables des gradients électrolytiques.
• Pompe calcium régule le calcium intracellulaire, maintenant une concentration très basse dans le cytoplasme.

Modèle de Hodgkin et Huxley

• Ils ont proposé un modèle mathématique du potentiel d'action, utilisant des techniques de clamp de voltage pour analyser la conductance ionique des membranes axonales.### Méthode du patch-clamp
• Développée par Sakmann et Neher au milieu des années 1970 pour tester l'hypothèse des canaux sodiques.
• Permet d'enregistrer les courants ioniques à travers un canal unique.
• Utilise une électrode de verre de 1-5 µm de diamètre pour se sceller à la membrane d'un neurone.
• A reçu le prix Nobel de physiologie en 1991 pour cette découverte.

Conductance sodique et potentiel d'action

• Les canaux sodiques s'ouvrent rapidement lorsque le voltage passe de -65 mV à -40 mV sur une durée d'environ 1 ms, suivis par une inactivation rapide.
• Les canaux sodiques ne peuvent pas se rouvrir tant que le potentiel membranaire n’atteint pas un niveau proche du potentiel de repos.

Tétrodotoxine (TTX)

• Neurotoxine présente dans le poisson Fugu qui bloque les canaux sodiques dépendants du potentiel.
• L’ingestion de TTX est mortelle, mais le poisson est apprécié en sushi au Japon.

Phases du potentiel d'action

• Seuil : Potentiel nécessaire pour ouvrir suffisamment de canaux sodiques, favorisant l'entrée de Na+.
• Phase ascendante : Dépolarisation rapide due à l'entrée de Na+ lorsque le potentiel est négatif.
• Dépassement (overshoot) : Potentiel atteint 40 mV, proche de l'équilibre des Na+ (62 mV).
• Phase descendante : Fermeture rapide des canaux sodiques et ouverture des canaux potassiques (K+), entraînant une repolarisation.

Périodes réfractaires

• Période réfractaire absolue : Les canaux sodiques ne peuvent pas ouvrir pendant qu'ils sont inactivés après une dépolarisation.
• Hyperpolarisation (undershoot) : Potentiel devient proche de l'équilibre des K+ (~-80 mV) avant de revenir au potentiel de repos.
• Période réfractaire relative : Difficulté accrue à dépolariser la cellule tant que les canaux potassiques restent ouverts.

Ce quiz explore les nerfs spinaux et la distinction entre les fibres motrices et sensorielles dans le système nerveux central et périphérique. Testez vos connaissances sur la structure de la moelle épinière et son fonctionnement. Une bonne compréhension de ces concepts est essentielle pour maîtriser l'anatomie du système nerveux.