Système nerveux: Organisation et fonctions

Organisation du système nerveux et endocrinien

• Le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP) travaillent ensemble avec le système endocrinien (SE).
• Ensemble, ils coordonnent des réponses appropriées afin de maintenir l'homéostasie.
• Le système nerveux contrôle les fonctions de l'organisme.
• Il comprend les centres nerveux qui reçoivent, intègrent et émettent des informations.
• Il comprend également les voies nerveuses, responsables de la transmission de ces informations.

Système nerveux

• Le système nerveux permet la régulation et la communication dans l'ensemble de l'organisme.
• Le système nerveux a trois fonctions principales :
• Une fonction sensorielle (afférente) : elle détecte les changements dans l'environnement interne et externe.
• Une fonction d'intégration : elle analyse et interprète ces modifications.
• Une fonction motrice (efférente) : elle réagit à l'intégration en déclenchant une activité comme la contraction musculaire ou la sécrétion glandulaire.

Divisions du système nerveux

• Les nerfs qui se détachent du SNC sont les nerfs crâniens (12 paires) et les nerfs rachidiens (31 paires).
• Le système nerveux est divisé en système nerveux central (SNC) et système nerveux périphérique (SNP).
• Le SNC comprend l'Encephale et la moelle épinière.
• Le SNP comprend le système nerveux autonome et le système nerveux somatique.
• Le système nerveux autonome se subdivise en sympathique, parasympathique et entérique.
• Le SNS est volontaire, tandis que le SNA est involontaire.
• Le système nerveux entérique contrôle le système digestif et est parfois appelé le deuxième cerveau.

Système nerveux somatique (SNS)

• Ce système est composé de deux types de neurones :
• Neurones sensoriels : transmettent au SNC les informations des récepteurs sensoriels somatiques de la tête, de la peau, des articulations et des muscles et des récepteurs sensoriels spécialisés tels que la vue, l'ouïe, le goût et l'odorat.
• Neurones moteurs : transportent les impulsions du SNC vers les muscles squelettiques uniquement. L'activité de cette partie du SNP est volontaire.

Système nerveux autonome (SNA)

• Comprend deux types de neurones :
• Neurones sensoriels : transmettent au SNC des informations provenant de récepteurs sensoriels autonomes principalement situés dans les vaisseaux sanguins et les viscères, comme l'estomac et les poumons.
• Neurones moteurs : transmettent les impulsions nerveuses du SNC aux muscles lisses, au muscle cardiaque et aux glandes.
• Les réponses motrices du SNA ne sont pas sujettes à un contrôle conscient et son activité est dite involontaire.

SN : Sympathique vs Parasympathique

• À quelques exceptions près, les deux subdivisions innervent la plupart des effecteurs.
• Elles ont généralement des effets antagonistes.
• Par exemple, les neurones sympathiques augmentent la fréquence cardiaque, tandis que les neurones parasympathiques la diminuent.
• Le système nerveux sympathique intervient dans l'activité physique et les actions d'urgence, comme la réaction de lutte ou de fuite.
• Le système nerveux parasympathique intervient au repos et pendant la digestion.
• Le système parasympathique favorise le repos, la régénération et la digestion, il tourne autour l'acétylcholine.
• Ce système inhibe le système sympathique et favorise la relaxation et la régénération.
• Il est stimulé par le calme et la relaxation.
• Il active les processus vitaux afin de régénérer le corps.
• Il est associé à la relaxation physique et mentale, à une respiration paisible, à une bonne digestion, à une bonne circulation des fluides et à un sommeil réparateur.
• Le système sympathique favorise le combat ou la fuite, il tourne autour la noradrénaline.
• Ce système prépare l'organisme à l'action.
• Il est stimulé par des événements extérieurs et nous incite à réagir.
• Il se caractérise par une accélération du rythme cardiaque, un état d'alerte, des réactions rapides, une dilatation des pupilles et des tensions musculaires.

Système nerveux entérique (SNE)

• Le système nerveux entérique (SNE) est le "cerveau de l'intestin" et son activité est involontaire.
• Le SNE comprend environ 100 millions de neurones situés dans les plexus entériques qui s'étendent sur toute la longueur du tube digestif.
• Les neurones sensitifs du SNE peuvent être de type mécano-, thermo- ou chimiorécepteurs.
• Les neurones effecteurs peuvent être moteurs ou glandulaires.
• Les neurones moteurs sont à l'origine du péristaltisme et des réflexes en réponse à une stimulation sensorielle.
• Les neurones glandulaires contrôlent la sécrétion, notamment celle d'acide par l'estomac, et l'activité des cellules endocrines du tube digestif.

Le Neurone

• Cellule spécialisée dans la réception, l'intégration et la transmission d'informations.
• Les neurones sont les unités fonctionnelles du SNC et forment un réseau dans tout l'organisme.
• Caractéristiques des neurones : Excitable et sécrétrice de neuromédiateurs, neuromodulateurs et neurohormones.

Morphologie du neurone

• Corps cellulaire : Partie vitale du neurone.
• Dendrites : Zones réceptrices avec des épines dendritiques pour la détection des signaux synaptiques.
• Axone : Zone conductrice, prolongement unique, fin, homogène assurant la propagation de l'influx nerveux.
• Boutons synaptiques : Situés aux extrémités axonales, ils libèrent des vésicules synaptiques.
• La gaine de myéline, constituée de couches phospholipidiques discontinues formées par les cellules gliales, isole électriquement les axones et accélère la transmission des influx nerveux.
• Les oligodendrocytes (SNC) et les cellules de Schwann (SNP) forment la myéline.
• Rôle des cellules gliales : soutien mécanique et métabolisme du tissu nerveux.

Classification fonctionnelle des neurones

• Interneurones : Neurones d'association à axone court qui communiquent avec les neurones voisins. Ils constituent la majorité des neurones dans l'organisme.

Les canaux ioniques

• L'information nerveuse est transmise par la modification rapide du potentiel électrique de part et d'autre de la membrane neuronale.
• Canaux ioniques : protèines transmembranaires permettant le passage sélectif d'ions (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻).
• Les canaux ioniques sont essentiels à la transmission des influx nerveux et au maintien du potentiel membranaire.
• Propriétés des canaux ioniques :
• Conduisent les ions.
• Sont spécifiques à certains ions.
• S'ouvrent ou se ferment en réponse à des signaux spécifiques chimiques, électriques ou mécaniques.
• L'ouverture et la fermeture des canaux ioniques sont liées à des changements de conformation.
• Fonctions principales des canaux ioniques dans le neurone:
• Potentiel de repos (-70 mV): maintenu par les canaux de fuite K⁺, qui laissent sortir K⁺ en permanence. L’intérieur du neurone est chargé négativement par rapport à l’extérieur.
• Potentiel d’action: canaux voltage-dépendants
• Dépolarisation : Ouverture des canaux Na⁺ voltage-dépendants → Entrée massive de Na⁺ Inversion de la polarité membranaire (+30 mV).
• Repolarisation : Ouverture des canaux K⁺ voltage-dépendants → Sortie de K⁺ → Retour au potentiel de repos.
• Hyperpolarisation transitoire : Les canaux K⁺ restent ouverts un peu trop longtemps, rendant l’intérieur plus négatif.
• Retour au repos grâce à la pompe Na⁺/K⁺ ATPase et Transmission synaptique : Canaux ligand-dépendants
• Les neurotransmettmeurs comme le glutamate ou le GABA activent leurs récepteurs spécifiques, ce qui provoque l'ouverture des canaux Na⁺ (excitation) ou Cl⁻ (inhibition).

Stimulation des Canaux

• Les variations du potentiel membranaire, les transmetteurs chimiques et la pression et ou l'étirement peuvent provoquer l'ouverture ou la fermeture des canaux ioniques.
• Les canaux sont en général sensibles à un seul type de signal.
• Types de canaux ioniques :
• Canaux ioniques voltage-dépendants : s'ouvrent et se ferment en réponseaux variations de potentiel membranaire. Ils transmettent le potentiel d'action.
• Canaux ioniques ligand-dépendants : S'ouvrent lorsqu'un neurotransmetteur spécifique se lie. Ils permettent la transmission synaptique et la modulation des signaux.
• Canaux de fuite : Toujours ouverts, ils régulent l'équilibre ionique et maintiennent le potentiel de repos.
• Canaux mécano-sensibles : Activés par les stimuli mécaniques et sont liés à la sensibilité sensorielle, au toucher et à l'audition.

Transmission de l'influx nerveux et synapses

• L'influx nerveux est un potentiel électrique qui se déplace le long de l'axone après que le neurone ait été stimulé.
• L'excitabilité est la capacité à réagir à un stimulus et à le convertir en influx nerveux.
• La conductivité est la capacité de propagation et de transmission de l'influx nerveux.
• La transmission de l'influx nerveux s'opère des dendrites jusqu'à l'axone.
• L'arbre somato-dendritique représente le pôle récepteur, tandis que l'axone (ou ses collatérales) constitue le pôle émetteur.
• La communication entre les neurones implique des potentiels d'action, sur de longues distances dans les axones et des potentiels gradués sur de courtes distances dans les dendrites.

Potentiel de Membrane

• Fait référence à la différentielle de potentiel de part et d'autre de la membrane cellulaires .
• Au repos, la membrane du neurone est polarisée à -70mV.
• Le gradient de concentration des ions potassium pousse ces derniers à sortir de la cellule, mais l'existence de charges positives dans le milieu extracellulaire crée un gradient électrique inversé.
• Le potentiel de repos est atteint lorsque les forces dues au gradient électrique et celles dues au gradient de concentration s'équilibrent.

Potentiel d’action

• Est un courant électrique qui se propage le long de l'axone du neurone et transmet un signal à d'autres neurones ou cellules excitables comme les cellules musculaires.
• Les changements membranaires se produisent à de faibles intensités avant d'atteindre un seuil.
• Au niveau des axones on met en évidence une grande concentration de canaux sodique voltage dépendant qui sont responsable de la propagation du potentiel d’action.
• Pendant la dépolarisation, une augmentation de la perméabilité sodique permet une réduction du potentiel membranaire et l'intérieur de la membrane est moins négatif, le potentiel atteint +30 mV.
• La repolarisation rapide est causée par la fermeture des canaux sodiques et l'ouverture des canaux potassium.
• L'hyperpolarisation est causée par une sortie excessive d'ions K+, ce qui entraîne une différence de potentiel membranaire plus importante.
• La pompe Na+/K+ rétablit les concentrations ioniques.
• Le potentiel d'action se déroule en plusieurs étapes :
• les canaux sodiques (Na+) s'ouvrent lorsque le potentiel atteint un seuil de tension.
• Ceci permet une entrée massive de sodium dans la cellule, ce qui dépolarise cette dernière jusqu'à environ +30 mV.
• L'ouverture des canaux sodiques est de courte durée avant de se refermer.
• Lorsque le potentiel membranaire devient positif, l'ouverture des canaux potassiques (K+) est activée, le potassium sort de la cellule et la repolarise.
• Le potentiel d'action implique une phase d'hyperpolarisation qui rend plus difficile l'atteinteimmédiate d'un autre seuil. La phase de repos où des pompes expulsent le sodium et réintroduisent le potassium permet de rétablir les concentrations ioniques.
• L'amplitude des potentiels d'action reste inchangée (loi du "tout ou rien").
• Phases caractérisant le potentiel d'action :
• Potentiel de repos, l'état stable du neurone en l'absence de stimulation. Les Canaux de fuite K+ et la pompe Na+/K+ ATPase contribuent à maintenir un potentiel de membrane négatif, prêt à générer un potentiel d'action.
• Dépolarisation: rapide du potentiel membranaire en réponse à un stimulus seuil. Elle est due a ouverture des canaux Na+ voltage-dépendants qui provoquent une inversion de la charge membranaire.
• Repolarisation: retour du potentiel à un état négatif après la dépolarisation. Elle est due à la fermeture rapide des canaux Na+ et l'ouverture des canaux K+ voltage-dépendants.
• Hyperpolarisation: potentielle membranaire devient plus négative que le potentiel de repos. Les canaux K+ restent ouverts plus longtemps. Dans les synapses inhibitrices l'ouverture des canaux Cl se produit .

Propagation de l'influx nerveux

• La transmission d'information se fait par propagation du potentiel d'action le long de l'axone vers les terminaisons avant de convertir le signal électrique en signal chimique.
• Neurones amyéliniques :
• Le potentiel d'action conserve la même amplitude sur toute la longueur, mais la propagation est lente.
• Neurones myélinisés : Il y a création successive des potentiels d'action le long de l'axone. La conduction saltatoire (de nœud en nœud) est plus rapide.
• La propagation de l'influx nerveux est caractérisée par : -L'intensité du stimulus si suffisamment longtemps : le nombre de potentiels d'action est important.
• L"amplitude des potentiels d'action qui ne change pas: elle est de nature « tout ou rien ».

Périodes Réfractaires

• C'est le délais pour atteindre l'activité d'un nerf ou muscle comprenant deux phases :
• Une phase pendant laquelle la stimulation , quelle que soit son intensité est ignorée du à l'inacrivation des canaux sodiques et de la dépolarisation. C'est la période réfractaire absolue.
• Une dernière phase ou le nerf ou le muscle devient hypo-excitable et c'est période réfractaire relative.
• PRT = PRA + PRR. La transmission anormale réagit avec une faible excitation.

Synapses et neurotransmissions

• Les synapses sont les points de connexion entre deux neurones. C'est là que l'influx nerveux aboutit et recommence.
• La synapse comprend deux composantes :
• La terminaison nerveuse présynaptique, lieu de l'arrivée d'un influx nerveux.
• Les récepteurs sur la cellule postsynaptique qui reçoivent l'information.
• Il existe deux types de synapses, séparés par la : Fente synaptique:
• Électriques : des jonctions communicantes permettent une transmission directe du signal électrique.