Récepteurs sensoriels: Types et Fonctions

Récepteurs sensoriels

• Les récepteurs sensoriels répondent aux stimulus et sont classés selon leur structure, le type de stimulus capté et leur localisation.

Classification selon le type de stimulus capté

• Mécanorécepteurs: Réagissent aux facteurs mécaniques (toucher, pression).
• Thermorécepteurs: Réagissent aux changements de température.
• Photorécepteurs: Stimulés par l’énergie lumineuse.
• Chimiorécepteurs: Activés par des substances chimiques dans l’air ou en solution.
• Nocicepteurs: Réagissent aux stimulus nuisibles comme la chaleur intense.

Classification selon leur localisation

• Extérocepteurs: Sensibles aux stimulus externes de l’environnement.
• Intérocepteurs ou viscérocepteurs: Stimulés par des changements du milieu interne (viscères et vaisseaux).
• Propriocepteurs: Réagissent aux changements du milieu interne, situés dans les muscles squelettiques, les tendons et les articulations.

Classification structurelle

• Récepteurs sensoriels complexes: Organes des sens spécialisés pour le goût, l’odorat, l’ouïe, l’équilibre et la vue.
• Récepteurs sensoriels simples: Terminaisons dendritiques des neurones sensitifs, situés partout dans l’organisme, divisés en terminaisons dendritiques capsulées et non capsulées (libres).

Terminaisons nerveuses non capsulées

• Terminaisons nerveuses libres des neurones sensitifs:
  • Type de stimulus: Thermorécepteurs, chimiorécepteurs, mécanorécepteurs (pression), nocicepteurs (douleur).
  • Localisation: Extérocepteurs, intérocepteurs, propriocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Épithéliums (épiderme, cornée, muqueuse et glandes) et tissu conjonctif (tendons, derme).
• Disques de Merkel:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs.
  • Localisation: Extérocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Couche basale de l’épiderme.
• Récepteurs des follicules pileux:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (mouvement des poils).
  • Localisation: Extérocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: À l’intérieur et autour du follicule pileux.

Terminaisons nerveuses capsulées

• Corpuscule de Meissner:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (pression, vibration de basse fréquence).
  • Localisation: Extérocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Papilles du derme de la peau glabre (mamelons, organes génitaux externes, extrémité des doigts, plante des pieds).
• Corpuscule de Ruffini:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (pression intense et étirement).
  • Localisation: Extérocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Profondeur du derme.
• Corpuscule de Pacini:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (pression intense, étirement et vibration de haute fréquence).
  • Localisation: Extérocepteurs, intérocepteurs, propriocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Hypoderme, capsule articulaire, plante des pieds, organes génitaux externes.
• Fuseau neuromusculaire:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (étirement et longueur des muscles).
  • Localisation: Propriocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Muscles squelettiques.
• Fuseau neurotendineux:
  • Type de stimulus: Mécanorécepteurs (étirement et longueur des muscles).
  • Localisation: Propriocepteurs.
  • Localisation dans les tissus: Tendons.

Potentiel récepteur

• La transduction sensorielle transforme un stimulus (mécanique, lumineux, chimique) en potentiel d’action.
• La transduction se fait par l'ouverture des canaux ioniques au niveau du neurone directement ou au niveau de cellules spécialisées.
• Neurones afférents avec extrémités réceptrices spécialisées: la membrane réceptrice subit des modifications des canaux ioniques, créant un potentiel récepteur qui conduit à un potentiel d'action.
• Membrane réceptrice sur une cellule distincte: le potentiel récepteur modifie la libération du neurotransmetteur, qui se lie aux récepteurs postsynaptiques, menant à un potentiel récepteur puis potentiellement à un potentiel d'action.
• L'augmentation de l'amplitude du potentiel gradué provoque une augmentation de la fréquence des potentiels d'action dans le neurone afférent.

Adaptation au stimulus

• Diminution de la sensibilité des récepteurs qui entraîne une baisse de la fréquence des potentiels d’action.
• Adaptation rapide: Arrêt de la génération de potentiels d’action après stimulation; certains génèrent des potentiels d’action uniquement au début, d’autres au début et à la fin de la stimulation (ex: récepteurs de la peau qui détectent les vibrations).
• Adaptation lente: La fréquence des potentiels d’action envoyée au SNC ne diminue que légèrement durant toute la durée de la stimulation (ex: récepteurs articulaires et musculaires).

Codage

• Le transfert du signal électrique du stimulus en informations sensorielles interprétables par le SNC.
• Fonction des caractéristiques du stimulus: type, intensité et localisation.

Type de stimulus

• Chaque type de stimulus (température, pression, lumière) active un type de récepteur spécifique.
• Tous les récepteurs d’un même neurone afférent sont préférentiellement sensibles au même type de stimulus.
• Les récepteurs adjacents peuvent être sensibles à d’autres stimulus.
• Un même stimulus peut donner plusieurs sensations (ex: toucher et température).

Intensité du stimulus

• Plus l’intensité du stimulus augmente, plus l’amplitude du potentiel récepteur augmente.
• Les stimuli plus forts affectent une zone plus étendue et activent des récepteurs similaires sur d’autres neurones afférents.

Localisation du stimulus

• Codée par le site du récepteur stimulé et par le trajet unique des potentiels d’action vers une région spécifique du SNC associée à cette localisation corporelle.
• Un neurone afférent répond le plus vigoureusement aux stimuli appliqués au centre de son champ récepteur.
• Un stimulus active plus de terminaisons réceptrices et génère plus de potentiels d’action s’il se produit au centre du champ récepteur.
• La précision de la localisation dépend du degré de convergence des entrées neuronales dans les voies ascendantes spécifiques.

Acuité

• Dépend de la taille du champ récepteur, de la densité des unités sensorielles et du degré de chevauchement des champs réceptifs voisins.

Chevauchement des champs récepteurs

• Les terminaisons des récepteurs de différents neurones afférents se chevauchent permettant à un stimulus de déclencher l’activité de plus d’une unité sensorielle.
• Le SNC peut localiser avec plus de précision la localisation et l’intensité du stimulus.

Inhibition latérale

• Mécanisme permettant de localiser le site du stimulus dans certains systèmes sensoriels.
• Inhibition des signaux périphériques (fréquence des potentiels d’action faible) pour orienter le SNC vers le champ récepteur central (fréquence des potentiels d’action la plus élevée).
• Utilisée dans les zones où la précision de localisation est importante (ex: acuité visuelle).

Voies sensitives ascendantes

Voie du cordon dorsal et du lémnisque médial

• Impulsions des membres inférieurs: faisceaux gracile → noyau gracile (moelle allongée) → thalamus → cortex somesthésique primaire.
• Impulsions des membres supérieurs: faisceaux cunéiforme → noyau cunéiforme (moelle allongée) → thalamus → cortex somesthésique primaire.

Voie spinothalamique

• Impulsions nerveuses relatives à la douleur, démangeaisons, température et chatouillements provenant des membres, du tronc, du cou et de la partie postérieure de la tête.
• 1ère synapse au niveau de la moelle spinale → neurone de 2e ordre synapse au niveau du thalamus → cortex somesthésique primaire.

Voie trigéminale

• Impulsions nerveuses de la plupart des sensations somatiques (tactiles, thermiques et douloureuses) provenant du visage, des fosses nasales, de la cavité buccale et des dents → la voie trigéminothalamique.
• Neurones du 1er ordre acheminés par le nerf facial trigéminal (nerf V) → synapse au niveau du pont ou synapse au niveau de la moelle allongée → tractus trigéminothalamique → synapse au niveau du thalamus → cortex sensitif.

Cortex somesthésique primaire

• Homoncule sensitif.

Perception des sensations

• Les mécanismes des récepteurs sensoriels et le traitement de l’informations peuvent influencer l’information afférente.
• Les émotions, la personnalité et l’expérience peuvent influencer les perceptions.
• Toutes les informations entrant dans le SNC ne donnent pas lieu à une sensation consciente.
• Les réseaux neuronaux endommagés peuvent donner des perceptions erronées (membre fantôme).
• Certains médicaments modifient les perceptions (substances hallucinantes).
• Divers types de maladies mentales peuvent altérer les perceptions (hallucinations auditives dans la schizophrénie).

Sens somatiques

Sensations tactiles

• Comprend le toucher, la pression, la vibration et le chatouillement (activation des mêmes types de récepteurs).
• Mécanorécepteurs encapsulés attachés à des fibres A myélinisées de grand diamètre médient les sensations de toucher, de pression et de vibration.
• D’autres sensations (ex: démangeaisons et chatouillements) sont détectées par des terminaisons nerveuses libres attachées à des fibres C de petit diamètre, non myélinisées.
• Adaptation rapide: ne se déclenchant que lorsque le stimulus change. L’activation des récepteurs à adaptation rapide donne lieu aux sensations de toucher, de mouvement et de vibration.
• Les autres types de mécanorécepteurs s’adaptent plus lentement et donnent lieu à la sensation de pression.
• Les afférences des cellules de Merkel sont des fibres à adaptation lente, enrichies dans les extrémités des doigts et répondent au toucher continu.
• Les afférences de Meissner présentent des réponses caractéristiques d’adaptation rapide.
• Les afférences de Meissner sont plus sensibles à la déformation de la peau que les afférences de Merkel, mais leurs champs réceptifs sont plus grands (précision spatiale réduite).

Température

• Thermorécepteurs: terminaisons nerveuses libres avec champs réceptifs d’environ 1 mm de diamètre à la surface de la peau.
• Récepteurs du froid: situés dans la couche basale de l’épiderme et reliés à des fibres A myélinisées de diamètre moyen; activés entre 10° et 35°C.
• Récepteurs chauds: situés dans le derme et reliés à des fibres C de petit diamètre, non myélinisées; activés entre 30° et 45°C.
• Les récepteurs du froid et du chaud s’adaptent rapidement au début d’un stimulus, mais continuent à générer des impulsions à une fréquence plus faible pendant un stimulus prolongé. Les températures > 45°C stimulent principalement les nocicepteurs (sensations douloureuses).
• Les capteurs de température sont des canaux ioniques (TRP) situés dans les membranes plasmiques des terminaisons axonales. Différentes isoformes de canaux TRP ont des portes qui s’ouvrent dans différentes plages de température, permettant le flux d’un courant cationique (Ca2+ et Na+) → potentiel récepteur → potentiel d'action.
• Les mécanismes sensoriels potentiels déclenchés par un refroidissement entre 23°C, comprennent TRPC5, TRPM8, ENaC et K2P. CNGA3 est activé par le froid jusqu'à 22°C, et TRPA1 par le froid nocif < 22°C

Propriocepteurs

• Permettent de reconnaître les parties de son corps, localiser la tête, les mouvement des membres, c’est la kinesthésie.
• Les propriocepteurs intégrés dans les muscles et les tendons informent du degré de contraction et de la position des articulations.
• La plupart des propriocepteurs ont une adaptation lente (envoi continu d’impulsions nerveuses).
• Permettent la discrimination du poids (capacité d’évaluer le poids d’un objet).
• Types: fuseaux musculaires, organes tendineux et récepteurs kinesthésiques articulaires.
• Fuseaux musculaires: surveillent les modifications de la longueur des muscles squelettiques et participent aux réflexes d’étirement.
• Constitué de plusieurs terminaisons sensorielles qui s’adaptent lentement et s’enroulent autour de 3 à 10 fibres musculaires spécialisées, les fibres intrafusales.
• Les fuseaux musculaires contiennent des motoneurones 𝛾 (ajustent la tension dans un fuseau musculaire aux variations de la longueur du muscle).
• Les fuseaux musculaires sont entourés de fibres musculaires squelettiques ordinaires (fibres musculaires extrafusales) alimentées par des fibres A de grand diamètre, motoneurones 𝛼.
• Aires sensorielles sensitives du cortex cérébral; cervelet. La perception consciente des positions et des mouvements; Coordonner les contractions musculaires.
• Le nombre de fuseau neuromusculaire est fonction de la précision et de la finesse de l’activité du muscle concerné.
• Plus la fréquence des impulsions dans le motoneurone 𝛾 augmente, plus le fuseau musculaire devient sensible à l’étirement de sa région médiane.
• Organe tendineux: récepteurs à adaptation lente situés entre muscle et tendon; détecte les changements de tension musculaire et envoie des informations au SNC qui répond par une relaxation réflexe du muscle.

Voie motrice directe (pyramidale)

• Les voies corticospinales conduisent les impulsions pour contrôler les muscles des membres et du tronc.
• Les axones des motoneurones supérieurs du cortex cérébral forment les voies corticospinales, qui descendent à travers la capsule interne du cerveau et le pédoncule cérébral du mésencéphale.
• Environ 90 % des axones corticospinaux traversent vers le côté controlatéral dans le bulbe rachidien, puis descendent dans la moelle spinale où ils font synapse avec un neurone de circuit local ou un neurone moteur inférieur.
• Les 10 % qui restent du même côté finissent par se bifurquer aux niveaux de la moelle spinale.
• Voie Corticospinale latérale: Contrôle les mouvements des parties distales des membres (mouvements précis, agiles et hautement qualifiés).
• Voie Corticospinale antérieure: Axones bifurquent via la commissure blanche antérieure, synapse dans la corne grise antérieure, se terminent dans les muscles squelettiques qui contrôlent les mouvements du tronc et des parties proximales des membres.

L'odorat

• L’organe de l’odorat: de la région olfactive de l’épithélium. Les cellules olfactives sont les récepteurs.
• Les cellules olfactives sont des neurones bipolaires avec des dendrites fines qui se terminent par un renflement portant les cils.
• Les cils sont recouverts de mucus sécrété par les cellules de soutien et les glandes olfactives.
• Cellules basales: régénération des récepteurs olfactifs (durent 2 mois).
• Cellules de soutien: cellules épithéliales cylindriques; support physique, nutrition, isolation électrique.
• Glandes olfactives ou glandes de Bowman: produisent du mucus pour humidifier la surface et dissoudre les substances odorantes.
• Axones amyélinisées regroupés en 20 petits faisceaux (filets du nerf olfactif). traversent la lame criblée de l’éthmoïde.
• Synapse avec des neurones, les cellules mitrales, au niveau du bulbe olfactif (glomérules).
• Chaque odeur active un ensemble de glomérules.
• Le nez humain contient environ 10 millions de récepteurs ayant 400 fonctions différentes.
• Chaque récepteur ne réagit qu'à un groupe de substance odorante. Un seul type de récepteur est présent dans une cellule réceptrice olfactive

Transduction membranaire

• Un récepteur olfactif est une protéine à sept domaine transmembranaire couplée à une protéine G.
• L'afflux de Ca2+ permet d’adapter ce processus de transduction à l’intensité du stimulus.
• Si l’intensité du stimulus est constante, la réponse olfactive diminue

1. Liaison de la molécule odorante avec le récepteur
2. Dépolarisation et transmission de l’influx
3. Les axones d’un même type de récepteur se regroupent dans un glomérule
4. Transmission du signal aux cellules mitrales qui forment le tractus olfactif

Physiologie de l’odorat

• Au départ du tractus olfactif:
  • Certains axones se projettent vers l’aire olfactive primaire dans le lobe temporal (perception de l’odeur).
  • D’autres axones se projettent vers le système limbique.
• À partir du cortex olfactif, une voie s’étend via le thalamus jusqu’au cortex orbito-frontal dans le lobe frontal (identification et discrimination des odeurs).
• Les sensations olfactives sont les seules sensations qui atteignent le cortex cérébral sans synapse préalable dans le thalamus.

Ce quiz explore les divers types de récepteurs sensoriels, allant des chimiorécepteurs aux propriocepteurs. Il met en lumière leurs rôles spécifiques, comme la détection de la douleur ou la coordination des mouvements. Testez vos connaissances sur le système sensoriel!