neuro 4 : Les Neurones et leurs Fonctions

Les Neurones

• L’axone d’un neurone se divise en ramifications appelées terminaisons présynaptiques. Les terminaisons présynaptiques stockent les neurotransmetteurs, qui facilitent la transmission de l’information aux dendrites du neurone suivant.

Types de neurones par fonction

• Il existe trois grandes catégories de neurones: sensoriels, interneurones et moteurs.
• Les neurones sensoriels convertissent les stimuli externes de l’environnement en signaux électriques internes, transmettant l’information du nerf sensoriel vers le cerveau via la moelle épinière.
• Les interneurones assurent la communication entre les neurones sensoriels ou les neurones moteurs et le système nerveux central.
• Les neurones moteurs ont leur corps cellulaire situé dans le tronc cérébral, le cortex moteur ou la moelle épinière. Leur axone se projette soit sur la moelle épinière, soit à l’extérieur, contrôlant les muscles.

Les synapses

• La synapse est une zone de contact fonctionnelle entre deux neurones ou entre un neurone et une autre cellule (comme une cellule musculaire ou un récepteur sensoriel).
• Elle convertit un potentiel d’action (message neuronal) du neurone présynaptique en un signal destiné à la cellule ou au neurone postsynaptique.

Types de synapses

• Deux types de synapses existent :
  • Les synapses chimiques, prédominantes, utilisent des neurotransmetteurs pour transmettre l’information. Les canaux calciques voltage-dépendants s’ouvrent lors de la dépolarisation, provoquant la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane.
  • Les synapses électriques transmettent le signal électriquement grâce à une jonction communicante, permettant le passage d’ions d’un neurone à l’autre.

Zone gâchette

• La zone gâchette est située à l’origine de l’axone, en continuité avec le soma.
• Cette membrane plasmique contient une abondance de canaux sodiques et potassiques.
• Lorsque les dépolarisations somato-dendritiques atteignent ou dépassent le potentiel seuil, tous les canaux sodiques voltage-dépendants s’ouvrent, générant un potentiel d’action (influx nerveux).

La membrane au repos

• Le potentiel de repos de la membrane est la différence de potentiel mesurée entre la surface interne et externe de la membrane d’un axone, généralement -70 mV.
• Le potentiel de repos est un réservoir d’énergie que la cellule peut exploiter.
• Les protéines, chargées négativement, sont présentes en quantité importante dans le milieu intracellulaire (anions).
• Les ions potassium (K+) sont également plus concentrés dans le milieu intracellulaire.
• Les ions chlorure (CI-) et sodium (Na+) sont plus concentrés dans le milieu extracellulaire.
• Le potentiel au repos est négatif car il y a plus de cations (charges positives) à l’extérieur de la cellule qu’à l’intérieur.

Pompe Na/K

• La pompe Na/K expulse 3 ions sodium (Na+) à l’extérieur de la cellule et fait entrer 2 ions potassium (K+) contre leurs gradients de concentration (transport actif).
• La pompe Na/K maintient deux gradients de concentration:
  • La concentration de Na+ est plus élevée dans le milieu extracellulaire que dans le milieu intracellulaire.
  • La concentration de K+ est plus élevée dans le milieu intracellulaire que dans le milieu extracellulaire.

Canaux de fuite

• En raison de leurs gradients de concentration respectifs:
  • Le Na+ tend à entrer dans le milieu intracellulaire via les canaux de fuite (transport passif facilité).
  • Le K+ tend à sortir du milieu intracellulaire via les canaux de fuite (transport passif facilité).
• La membrane est plus perméable aux ions K+ qu’aux ions Na+. Le milieu intracellulaire reste donc plus négatif que le milieu extracellulaire.

L’influx nerveux

Canaux membranaires

• Les molécules chargées et/ou hydrophiles qui ne peuvent pas diffuser passivement à travers la membrane, suivant leur gradient de concentration, utilisent les canaux membranaires pour le transport passif facilité.

Le potentiel d’action

• Le potentiel d’action est une inversion rapide, transitoire et locale du potentiel de repos de la membrane, l’intérieur de la cellule devenant positif par rapport à l’extérieur (dépolarisation).
• Chaque potentiel d’action comprend une phase de dépolarisation et une phase de repolarisation membranaire.
• Le potentiel d’action commence au niveau du neurone présynaptique.
• Les terminaisons axonales du neurone présynaptique libèrent des neurotransmetteurs (ligands) dans la synapse (espace entre deux neurones).
• Les neurotransmetteurs se fixent sur les canaux sodiques ligand-dépendants et déclenchent le potentiel d’action.

Phases du potentiel d’action

• Phase 1: Dépolarisation :

  • Au repos, les canaux voltage-dépendants sont fermés.
  • Lorsqu’une stimulation atteint le seuil d’excitation (-40 mV environ), des canaux voltage-dépendants s’ouvrent, permettant l’entrée d’un nombre significatif d’ions Na+ dans le milieu intracellulaire.
  • Cette entrée massive dépolarise le neurone (l’intérieur devient positif).

• Phase 2: Repolarisation :

  • Les canaux potassium voltage-dépendants s’ouvrent, permettant la sortie du potassium intracellulaire, tandis que les canaux Na+ se ferment.
  • La sortie des ions potassium repolarise la membrane (l’intérieur redevient négatif).

• Phase 3: Hyperpolarisation :

  • Les canaux potassium restent ouverts plus longtemps que les canaux sodium.
  • Plus de K+ sortent du neurone que de Na+ n’y sont entrés, provoquant une hyperpolarisation de la membrane (la négativité est davantage importante qu’au repos).
  • Cette phase est appelée réfractaire, empêchant un autre potentiel d’action de se produire immédiatement après le premier.

• Phase 4: Retour au potentiel de repos :

  • Les concentrations au repos sont rétablies grâce à l’action des pompes Na+/K+.

L’influx nerveux

• L’influx nerveux est composé d’une série de potentiels d’action le long de l’axone du neurone.
• La dépolarisation d’une zone déclenche la dépolarisation de la zone voisine.
• Pendant que la première zone se repolarise, la zone adjacente se dépolarise puis se repolarise, la repolarisation correspondant à une dépolarisation simultanée de la zone suivante.
• Chaque potentiel d’action déclenche un nouveau potentiel d’action au niveau d’une partie adjacente de l’axone.
• Le potentiel d’action ne se déplace pas le long de l’axone, mais est généré à différents endroits de l’axone, de proche en proche.

Myéline ou non myéline ?

• Les neurones peuvent être myélinisés (recouverts d’une gaine de myéline) ou non myélinisés.
• Le potentiel d’action est relativement lent dans les neurones non myélinisés (30 m/s).
• La gaine de myéline accélère considérablement le potentiel d’action dans les neurones myélinisés (120 m/s).

La gaine de myéline

• Structure lamellaire résultant de la superposition de plusieurs tours de membrane plasmique de la cellule de Schwann ou de l’oligodendrocyte (jusqu’à 300 couches de membranes), la gaine de myéline compacte son cytoplasme et le milieu extracellulaire situé entre ces tours de membrane.
• Dans le système nerveux périphérique, la cellule de Schwann (jaune) génère la gaine de myéline autour de l’axone (bleu).
• Dans le système nerveux central, ce sont les oligodendrocytes qui produisent la gaine de myéline.

La conduction saltatoire

• La gaine de myéline isole la partie du neurone qu’elle recouvre.
• Les nœuds de Ranvier, riches en canaux Na+, sont suffisamment proches pour que les ions Na+ d’un nœud de Ranvier atteignent le nœud suivant.
• En conduction saltatoire, les messages nerveux « sautent » d’un nœud de Ranvier à l’autre le long de l’axone, sans perte d’ions Na+.
• Les potentiels d’action parcourent ainsi le même trajet beaucoup plus rapidement (de 10 à 75 m/s) que sur un axone non myélinisé.

Protéines graduées

• Les neurones présynaptiques peuvent avoir soit:
  • Une action activatrice sur le neurone postsynaptique en déclenchant une dépolarisation de la membrane (entrée massive de Na+ et/ou de Ca+) : c’est le potentiel postsynaptique excitateur (PPSE).
  • Une action inhibitrice sur les neurones postsynaptiques en déclenchant une hyperpolarisation de la membrane (sortie massive de K+, entrée de CI-) : c’est le potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI).

L’intégration des messages nerveux

• Deux types de sommations :
  • Sommation temporelle : un stimulus est appliqué plusieurs fois de suite, de manière très rapprochée sur un seul site de stimulation. La variation du potentiel de membrane s’amplifie car la réponse s’additionne dans le temps.
  • Sommation spatiale : deux sites de stimulations, proches l’un de l’autre, sont stimulés par deux stimuli différents. L’application simultanée de ces stimuli entraîne une sommation des réponses dans l’espace.

Les cellules gliales

• Il existe 5 classes de cellules gliales :
  • Les oligodendrocytes
  • Les microglies
  • Les cellules épendymaires
  • Les astrocytes
  • Les cellules de Schwann
• Chaque type de cellule gliale remplit une fonction précise.

Les oligodendrocytes et les cellules de Schwann

• Ces deux types de cellules gliales fournissent la myéline aux axones des neurones.
• Les neurones myélinisés transmettent l’information beaucoup plus rapidement que les neurones non myélinisés.
• Les oligodendrocytes fournissent la myéline aux axones du cerveau et de la moelle épinière.
• Les cellules de Schwann fournissent la myéline aux axones du système nerveux périphérique.

Les cellules épendymaires

• Situées sur la paroi des ventricules cérébraux, les cellules épendymaires sécrètent le liquide céphalo-rachidien dans lequel baigne le cerveau.
• Le liquide céphalo-rachidien a plusieurs fonctions :
  • Amortissage des chocs et protection du cerveau
  • Élimination des déchets
  • Refroidissement du cerveau
  • Nourrir certaines parties du cerveau situées à proximité des ventricules

Les astrocytes

• Les astrocytes (aussi appelés astroglies) constituent la structure de soutien dans le système nerveux central.
• Leurs prolongements sont en contact avec les neurones, les vaisseaux sanguins et les enveloppes du cerveau, créant un échafaudage.
• Ils jouent un rôle de barrière entre les vaisseaux sanguins et les neurones, la barrière hémato-encéphalique, empêchant la pénétration de nombreuses substances toxiques dans le cerveau.
• Ils permettent aussi la dilatation des vaisseaux sanguins en cas d’augmentation de l’activité cérébrale.
• Ils contribuent au processus de cicatrisation en cas de lésion.

Les microglies

• Les microglies sont des cellules du système immunitaire, provenant du sang et migrant jusqu’au cerveau.

Ce quiz explore la structure et le fonctionnement des neurones, ainsi que les différents types de neurones par leur fonction. Apprenez comment les neurones sensoriels, internes et moteurs interagissent dans le système nerveux. Testez vos connaissances sur les synapses et la transmission de l'information.