Concepts de base en biologie moléculaire

Généralités du Système Nerveux

• Le système nerveux est divisé en système nerveux central (SNC) et système nerveux périphérique (SNP)
• L'intégralité du SNC comprend : substance grise (corps cellulaires des neurones et fibres nerveuses) et substance blanche (uniquement des fibres nerveuses de conduction)

Constituants et Rôles du SNC

• Le cerveau est constitué des lobes frontal, pariétal, occipital et temporal
• Le SNC inclut aussi le cervelet, le tronc cérébral et la moelle épinière
• Le SNC est baigné dans le liquide céphalorachidien (LCR), présent également dans les ventricules cérébraux
• Le SNC est responsable du traitement et du transport de l'information.

Organisation de la Substance Grise et Blanche

• Dans le cerveau, la substance grise est en périphérie (cortex) et au centre (noyaux gris centraux)
• Tandis que la substance blanche se trouve entre ces régions
• Dans la moelle épinière, la substance grise est au centre et la substance blanche en périphérie

Constituants et Rôles du SNP

• Les racines nerveuses issues de la moelle épinière forment des plexus qui donnent naissance aux nerfs périphériques
• Le SNP transporte uniquement l'information
• Le corps cellulaire du neurone sensitif se situe dans un ganglion rachidien

Composantes Sensitives et Motrices du SNP

• Les afférences sensitives proviennent des récepteurs sensitifs, comme les récepteurs cutanés
• Les efférences motrices sont destinées aux fibres musculaires via les motoneurones α ou spinaux, avec leur corps cellulaire situé dans la corne antérieure de la substance grise

Barrière SNC/SNP

• La barrière se situe à la limite de la moelle épinière
• Anatomiquement, cette limite est à l'interface entre la substance blanche médullaire et la branche sensitive/motrice
• En physiologie, la limite est définie par la synapse entre un interneurone spinal et une racine nerveuse (sensitive/motrice)
• Physiologiquement, les motoneurones spinaux appartiennent intégralement au SNP

Composition en Volume du SNC

• 40% neurones (cellules excitables)
• 40% cellules gliales (cellules non excitables)
• 20% espaces extracellulaires, incluant le LCR, tissus conjonctifs et vaisseaux

Rôles du Système Nerveux (Traitement et Distribution d'Information)

• Traitement de l'information repose sur un triangle à 3 composantes.
• Système nerveux végétatif : maintien de l'homéostasie (glycémie, circulation, respiration)
• Système nerveux somatique : phénomènes de motricité et sensibilité (vie de relation)
• Fonctions supérieures : cognition (intelligence, langage, etc.)

Interconnexion et Capacité du Système Nerveux

• Les éléments du système nerveux fonctionnent en réseaux pour traiter et distribuer l'information
• Le système possède environ 10^11 neurones et 5x10^15 synapses
• La synapse du SNP somatique se trouve à la jonction neuromusculaire
• La majorité des synapses se situe dans le SNC

Voies de Transport de l'Information

• Voies nerveuses se caractérisent par une distribution rapide (1-100 m/s), précise, hiérarchisée, et un mode de transmission électrique (potentiels d'action)
• Circulation sanguine (voie endocrine): distribution lente (1-100 mm/s), diffuse, généralisée, via des molécules (hormones)
• Voies nerveuses et circulation sanguine se complètent

Généralités sur les Neurones

• La morphologie des neurones varie selon leur localisation
• On distingue les neurones bipolaires (deux prolongements) et en T (ganglion rachidien)
• Presque tous les neurones sont présents à la naissance, leur nombre diminuant avec l'âge

Structure Générale d'un Neurone

• Le neurone comprend trois parties principales : le corps cellulaire (soma ou péricaryon), les dendrites et l'axone

Corps Cellulaire (Soma ou Péricaryon)

• Taille comprise entre 5 et 120 μm, plus il est petit, plus le neurone est excitable
• Contient tous les organites nécessaires à la cellule
• Le noyau cellulaire est en interphase et ne se divise pas
• Reçoit et intègre l'information des dendrites/axones afférents et effectue la synthèse

Dendrites

• Afférences du neurone, arborisation importante, souvent courtes (mais parfois longues >1m)
• Peuvent être myélinisées si elles sont grosses
• Capables de synthétiser des protéines
• Présence d'épines dendritiques pour augmenter la surface réceptrice
• Les surfaces dendritiques sont riches en récepteurs post-synaptiques pour les neurotransmetteurs
• Permettent la formation de synapses et la réception de l'information

Axone

• Efférence unique du neurone, diamètre de 1 à 15 μm, longueur pouvant dépasser 1 m
• Souvent myélinisé, et possède une partie initiale enflée appelée le collet (cône d'émergence)
• Forte densité de canaux sodiques voltage-dépendants au niveau du collet
• Un potentiel d'action est déclenché au niveau du collet si la dépolarisation est suffisante
• L'axone peut émettre une collatérale récurrente à rôle régulateur
• L'extrémité de l'axone prend la forme d'une arborescence terminale permettant la projection sur plusieurs cellules

Synthèse et Transport des Neurotransmetteurs

• Il n'y a aucune synthèse protéique dans l'axone
• La synthèse des neurotransmetteurs (NT) est initiée dans le corps cellulaire
• Transport des NT non matures le long de l'axone par le cytosquelette axonal jusqu'à la terminaison synaptique pour maturation
• La libération de NT dans la fente synaptique et la transmission d'information a lieu lorsqu'un potentiel d'action arrive au niveau de l'arborescence terminale

CytoSquelette Axonal

• Les deux principaux rôles de l'axone sont la propagation des potentiels d'action et le transport des vésicules de neurotransmetteurs
• Pour transporter ces vésicules, l'axone possède un cytosquelette très développé

Microfilaments, Neurofilaments et Microtubules

• Microfilaments (5nm) : double hélice d’actine globulaire, rôle de structure et filaments en lien avec la membrane axonale
• Neurofilaments (10nm) : fibrilles tressées proches kératine: résistance de l'axone
• Microtubules (28nm) : tubuline disposée longitudinalement, transport axonal

Kinésine et Transport Axonal

• Molécules de kinésine présentes à la surface des microtubules
• La kinésine se déplace le long des microtubules en consommant de l'ATP
• Vitesse de déplacement d'environ 1 cm/h

Types Principaux de Cellules Gliales

• Astrocytes
• Cellules microgliales
• Cellules myélinisantes (oligodendrocytes et cellules de Schwann)
• Cellules épendymaires

Astrocytes

• Taille d'environ 10 μm, forme étoilée, non excitables
• Possèdent des prolongements appelés pieds astrocytaires
• Constituent une interface obligatoire entre les neurones et les capillaires
• Guidage des axones, établissement des synapses, contrôle des échanges entre le sang et les neurones, transmission d'informations (lente: 20 μm/s)
• Ont un rôle immunitaire (production de cytokines)

Ce contenu aborde des concepts fondamentaux en biologie moléculaire, notamment la vitesse des kinésines, la signification de certaines notations et la représentation de la radiation alpha par une lettre grecque. Les exemples numériques sont isolés.