UAA 6 : La Communication Nerveuse - 5ème Sciences Générales PDF

UAA 6 La communication nerveuse Compétences à développer : Expliquer de manière simple certains de nos comportements (réflexes, activité motrice volontaire). Expliquer l’influence que des substances ou des habitudes de vie peuvent avoir sur le fonctionnement du système nerveux. Dév...

UAA 6 La communication nerveuse Compétences à développer : Expliquer de manière simple certains de nos comportements (réflexes, activité motrice volontaire). Expliquer l’influence que des substances ou des habitudes de vie peuvent avoir sur le fonctionnement du système nerveux. Développements attendus : Ø Expliciter des connaissances : C1 : Décrire l’organisation générale du système nerveux (chap. I) C2 : Réaliser le schéma légendé d’une coupe transversale de la moelle épinière (chap. I) C3 : Identifier les différentes protections des principaux centres nerveux (chap. I) C4 : Décrire la structure de l’encéphale (chap. I) C5 : Réaliser le schéma annoté d’un nerf (chap. II) C6 : Réaliser le schéma d’un neurone et en déduire les caractéristiques particulières (chap. II) C7 : Modéliser le trajet de l’influx nerveux lors de la réalisation d’un acte volontaire (chap. I) C8 : Localiser les principales aires sensorielles et motrices sur le schéma du cortex d’un hémisphère cérébral (chap. I) C9 : Expliquer le mécanisme de propagation de l’influx nerveux au travers du neurone et de la synapse (chap. II) Ø Appliquer : A1 : Écrire et modéliser le trajet de l’arc réflexe médullaire (chap. II) A2 : Identifier quelques facteurs qui peuvent influencer le fonctionnement du système nerveux (chap. III) A3 : Expliquer l’origine de certains troubles ou de certaines paralysies musculaires (chap. II) Ø Transférer : T1 : Modéliser l’action du système nerveux (modéliser le trajet de l’influx nerveux et le rôle des centres nerveux impliqués) (chap. I) T2 : Expliquer la notion de plasticité cérébrale (chap. II) T3 : Expliquer l’impact de certaines substances sur la transmission synaptique (chap. III) 2 Cours de Biologie 5ème Sciences générales Organisation macroscopique et fonctions du système nerveux Chapitre I Madame Lahaye Madame Dumortier  Les fonctions du système nerveux Visualise la vidéo « Au cœur des organes : le fonctionnement du système nerveux ». Lien vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=rXpIcsg5Vcc Le système nerveux assure trois fonctions : ü Fonction sensorielle ou sensitive : Le SN détecte toute modification de l’environnement interne ou externe (stimulus) à l’organisme grâce aux récepteurs sensoriels. ü Fonction intégrative : Le SN analyse les informations sensorielles reçues et élabore une réponse. ü Fonction motrice : Le SN active les effecteurs afin qu’ils exécutent la réponse. 4  Composition du système nerveux Le système nerveux est composé du : ü système nerveux central (SNC), lui-même composé de : ü l’encéphale et ü la moelle épinière ü système nerveux périphérique (SNP), lui-même composé des : ü récepteurs sensoriels et ü nerfs Colorie le système nerveux central en vert et le système nerveux périphérique en bleu sur le document ci-dessous 5 Organisation du système A la découverte des nerveux agresseurs decentral l’organisme  Coupes anatomiques L’anatomie est la branche des sciences qui décrit la forme, la structure des organismes vivants ainsi que les organes et tissus qui les constituent. Pour cela, il est nécessaire d’utiliser un système de référence : ü Coupe transversale : plan horizontal qui sépare le corps en une partie supérieure (du côté de la tête) et une partie inférieure (du côté des pieds). ü Coupe sagittale : plan vertical qui passe d’avant en arrière, divisant le corps en deux moitiés droite et gauche. ü Coupe frontale : plan vertical, perpendiculaire au plan sagittal, qui sépare le corps en une partie antérieure ou ventrale et une partie postérieure ou dorsale. À partir de ces informations, identifie les coupes suivantes: Coupe Coupe Coupe sagittale frontale transversale 7  L’encéphale L’encéphale est le principal centre nerveux. Il est localisé dans la boite crânienne. Sa masse est d’environ 1,5 kg chez l’adulte. D’aspect gris-bleu, il apparaît plissé. D’avant en arrière, il est constitué par le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet. Identifie les principaux composants de l’encéphale sur le schéma ci-dessous : cerveau cervelet tronc cérébral Coupe sagittale de l’encéphale humain. 8  Le cerveau Le cerveau comprend le diencéphale et les deux hémisphères cérébraux. Très volumineux, les hémisphères cérébraux sont séparés par un sillon longitudinal très profond : le sillon interhémisphérique. Chaque hémisphère présente de nombreux replis : les circonvolutions. On remarque d’ailleurs une augmentation du nombre de circonvolutions cérébrales au cours de l’évolution animale, avec un maximum pour l’espèce humaine. Chaque hémisphère présente des sillons plus profonds, les scissures. On distingue deux scissures plus importantes : la scissure de Sylvius et la scissure de Rolando, car elles permettent de délimiter 4 lobes par hémisphère cérébral. Chacun d’eux présente un nom provenant de l’os crânien qui le recouvre : le lobe frontal, le lobe pariétal , le lobe temporal et le lobe occipital. Ces régions particulières du cerveau contrôlent des activités spécifiques. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : Scissure de Lobe pariétal Rolando Lobe frontal Circonvolution Scissure de Sylvius Lobe occipital Lobe temporal Cervelet Vue sagittale du cerveau humain. 9  Le cerveau Situé entre les hémisphères cérébraux, le diencéphale comprend le thalamus et l’hypothalamus, auquel est reliée l’hypophyse. Ces structures permettent de faire le lien entre le système nerveux et le système endocrinien (hormonal). À l’intérieur des hémisphères cérébraux, on distingue aussi : ü le corps calleux : région de substance blanche qui relie les deux hémisphères ü les ventricules cérébraux : 4 cavités dans lesquelles circule le liquide céphalorachidien qui communiquent entre-elles et avec le canal de l’épendyme de la moelle épinière. 10  Corps calleux Hémisphère Thalamus cérébral Ventricule latéral Hypothalamus 4e Ventricule Hypophyse Tronc cérébral Le cerveau Cervelet Moelle épinière Bulbe rachidien Coupe sagittale de l’encéphale humain. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : 11  Le cerveau Histologiquement, chaque hémisphère est constitué de deux tissus nerveux : ü la substance blanche au centre ü la substance grise en périphérie où elle suit les circonvolutions. La substance grise forme donc une écorce autour de la substance blanche : le cortex cérébral. Les nombreuses circonvolutions cérébrales permettent d’augmenter la surface du cortex sans pour autant en augmenter le volume. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : Sillon inter- hémisphérique Substance grise Substance blanche Corps calleux lat lat Ventricules cérébraux 3e Scissure de 4e pas visible car Sylvius tranche trop en avant. Coupe frontale de l’encéphale humain. 12  Le cervelet Le cervelet est situé dans la partie dorsale et inférieure de la boite crânienne. Sa surface est plus finement et plus profondément striée que celle du cerveau. Histologiquement, la substance blanche est à l’intérieur et la substance grise est en périphérie. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : Substance grise Substance Tronc blanche cérébral Coupe sagittale cervelet humain. Le rôle du cervelet est de contrôler et coordonner les mouvements impliqués dans l’accomplissement d’une action (marche…). Il est également responsable de l’équilibre spatial et de la posture. 13  Le tronc cérébral Le tronc cérébral constitue la « charnière » entre le cerveau et la moelle épinière. Il se termine par le bulbe rachidien. Histologiquement, la substance blanche y est en périphérie et la substance grise est interne. C’est donc à ce niveau qu’a lieu une inversion des deux substances. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : Corps Hémisphère calleux Diencéphale cérébral Thalamus Hypothalamus Tronc cérébral Bulbe rachidien Cervelet Coupe sagittale de l’encéphale humain. Le tronc cérébral contrôle les comportements de survie (vomissement, rythme cardiaque, cycle veille-sommeil…). Le bulbe rachidien contrôle plus précisément l’automatisme respiratoire. 14  La moelle épinière La moelle épinière est localisée dans le canal rachidien. Ce canal est formé par la superposition des vertèbres. Chez l’homme, la moelle épinière est un long cordon blanchâtre d’environ 45 cm de longueur pour un diamètre de 1,8 cm. La moelle épinière ne s’étend pas sur toute la longueur de la colonne vertébrale, elle s’arrête au niveau de la vertèbre lombaire L2. 15  La moelle épinière Histologiquement, la moelle épinière : ü est constituée, comme l‘encéphale, de substance blanche et de substance grise. Cependant, contrairement à l’encéphale, la partie périphérique de la moelle est constituée de substance blanche alors que la substance grise occupe le centre. ü présente une forme typique de papillon, au centre duquel se trouve le canal de l’épendyme où circule le liquide céphalorachidien. Dans sa partie ventrale, elle présente un sillon beaucoup plus profond que dans sa partie dorsale. Au niveau intervertébral, la moelle épinière présente des prolongements, les racines ventrales et dorsales, qui confluent en un nerf, appelé nerf spinal ou rachidien. La racine dorsale présente un renflement appelé ganglion rachidien. À l’aide des mots en gras dans le texte, légende le schéma ci-dessous : Sillon postérieur Substance Canal de blanche l’épendyme Substance Ganglion grise rachidien Racine dorsale Nerf rachidien Sillon Racine antérieur ventrale Coupe transversale de la moelle épinière humaine. 16  Protections du système A la découverte des nerveux agresseurs decentral l’organisme  Les os Le SNC est protégé par des os : ü L’encéphale est protégé par les os de la face et du crâne qui, ensemble, forment la boite crânienne. Os pariétal Os frontal Os temporal Os de la Os occipital face ü La moelle épinière est protégée par les 33 vertèbres de la colonne vertébrale. moelle épinière stoppe en L2 => ponctions en 7 vertèbres cervicales dessous ! 12 vertèbres thoraciques 5 vertèbres lombaires sacrum (5 vertèbres fusionnées) coccyx (4 vertèbres fusionnées) 18  Les méninges À l’aide du schéma légendé et du doc. 3 du livre p. 71, complète le texte : L’encéphale et la moelle épinière sont également protégés par 3 couches de membranes, appelées méninges : ü la dure-mère est la membrane la plus externe. Elle est épaisse et résistante. Adhérant fortement à l’os, elle protège le centre nerveux des frottements; ü l’arachnoïde est une fine membrane non vascularisée accolée à la dure-mère. Avec la pie-mère, elle délimite l’espace sous- arachnoïdien. Ce dernier est composé de fibres entrelacées évoquant une toile d’araignée et est gorgé de liquide céphalorachidien qui, dans ce cas, joue le rôle de suspenseur hydraulique permettant d’amortir les chocs ; ü la pie-mère est la membrane la plus interne. Elle est fine, souple et épouse parfaitement les replis du centre nerveux avec lequel elle est en contact. Richement vascularisée, elle a pour fonction de nourrir le centre nerveux (substances alimentaires et dioxygène). Cuir chevelu Périoste Os (boite crânienne) Dure-mère (feuillets interne et externe) Arachnoïde Espace sous-arachnoïdien Pie-mère 19  Les méninges À l’aide des informations des pages précédentes, complète le schéma de la moelle épinière ci-dessous en : ajoutant la légende ; dessinant les méninges. Face ventrale Face ventrale Légende : périoste 1. Nerf rachidien 2. racine dorsale pie-mère 3. Racine ventrale espace sous-arachnoïdien 4. Substance grise 5. Substance blanche arachnoïde 6. Canal de l’épendyme 7. Ganglion rachidien dure-mère 20  Le liquide céphalorachidien Le liquide céphalorachidien circule dans l’espace sous-arachnoïdien ainsi que dans toutes les cavités du SNC (ventricules cérébraux et canal de l’épendyme). Formé à partir de l’ultrafiltration du plasma sanguin par les cellules bordant les ventricules latéraux, ce liquide a pour rôle d’apporter les substances nutritives au SNC et d’en reprendre les déchets. Le corps sécrète 500 ml de liquide céphalorachidien par 24h, alors que le SNC n’en contient au total qu’environ 150 ml, ce qui signifie que le liquide céphalorachidien se renouvelle très rapidement : 3 à 4 fois par jour. La ponction lombaire est un examen médical consistant à recueillir le liquide céphalorachidien (ou liquide cérébro-spinal) dans l’espace sous-arachnoïdien par une ponction dans le dos, entre deux vertèbres. Elle a généralement lieu entre la 3e et la 4e ou entre la 4e et la 5e vertèbre lombaire. La ponction lombaire est pratiquée essentiellement pour analyser le liquide céphalorachidien pour y déceler les traces d'une infection ou d'une maladie. 21 Organisation du système A la découverte des nerveux périphérique agresseurs de l’organisme  Fonctionnement du SN À l’aide de la vidéo « Au cœur des organes : le fonctionnement du système nerveux », réponds aux questions suivantes : Lien vidéo : https://www.youtube.com/watch?v=rXpIcsg5Vcc (stop 2:08) v Que produit un organe sensoriel stimulé par un stimulus ? Des messages nerveux de nature électrique. v Quel est le rôle des nerfs sensitifs ? Ils transportent les messages nerveux depuis les organes sensoriels jusqu’au système nerveux central. v Quel est le rôle du SNC ? Ils analysent les messages nerveux sensitifs (afférents) qu’ils reçoivent et génèrent des messages nerveux moteurs (efférents). v Quel est le rôle des nerfs moteurs ? Ils transportent les messages nerveux du système nerveux central jusqu’aux organes effecteurs (muscles, glandes). Conclusion : Les nerfs assurent la communication entre le SNC et le reste du corps. Schématise le trajet du message nerveux en modélisant le nerf sensitif en vert et moteur en rouge. stimulus Récepteur sensoriel Système nerveux central Organes effecteurs : muscles ou glandes 23  Composition du SNP Le système nerveux périphérique se compose des récepteurs sensoriels et des nerfs. Les récepteurs sensoriels sont constitués de cellules sensorielles qui sont capables de capter les stimuli 1 venant de l’environnement (interne et externe) et de les transformer en messages nerveux de nature électrique appelés influx nerveux. Il existe en existe deux types : Les récepteurs somatosensoriels qui captent les stimuli externes. Ils sont présents dans les organes sensoriels (yeux, papilles gustatives, nez, oreilles, peau). Dans la peau, on trouve également des récepteurs sensibles à la pression, la température et à la douleur. Les récepteurs viscéraux qui captent les stimuli internes, comme les barorécepteurs (pression sanguine), les propriocepteurs (sensibilité des os, des muscles et des tendons)… 1 Un stimulus est toute cause capable de stimuler l’organisme. Exemples de stimuli internes : la pression artérielle, la concentration de CO2 dans le sang, la fréquence cardiaque, taux de glucose sanguin, etc. Exemples de stimuli externes : perception de la lumière, du son, du toucher, de la chaleur, d’une odeur, du goût (en lien direct avec les organes des sens) 24  Composition du SNP Un nerf est une structure formée de plusieurs faisceaux nerveux. Un faisceau nerveux regroupe des neurones protégés par un ensemble de tissus : l’épinèvre : tissu dense limitant le nerf. le périnèvre : tissu dense entourant le faisceau nerveux l’endonèvre : tissu lâche entre les axones le vasa vasorum : tissu lâche permettant la cohésion entre les faisceaux. À l’aide de ces définitions, légende la coupe du nerf ci-dessous. épinèvre périnèvre endonèvre neurone nerf faisceau nerveux vasa vasorum Coupe transversale d’un nerf. Selon leur composition en neurones, on distingue trois types de nerf : ü Les nerfs sensitifs ou afférents : uniquement constitués de neurones sensitifs. ü Les nerfs moteurs ou efférents : uniquement constitués de neurones moteurs. ü Les nerfs mixtes : constitués de neurones sensitifs et moteurs. 25  Composition du SNP Anatomiquement, on distingue deux types de nerfs en fonction de leur lieu d’émergence : Nerfs crâniens Nerfs rachidiens Nombre de paires 12 31 Encéphale et tronc Lieu d’émergence Moelle épinière cérébral Territoires du corps Face, cou et tronc Tronc et membres innervés Les 31 paires de nerfs rachidiens 26 Composition du SNP 27  Les subdivisions fonctionnelles du SNP Fonctionnellement, le SNP se subdivise en : Ø Le système nerveux somatique Partie du SNP qui s’occupe de la réponse consciente de l’organisme. Il participe à la relation de l'organisme avec l'environnement extérieur en acheminant les informations provenant des récepteurs somatosensoriels vers le SNC et les commandes en provenance du SNC vers les muscles squelettiques. Il est donc en lien avec les 5 sens et permet les mouvements volontaires et réflexes. (ex. : lorsque vous levez la main pour répondre à une question). Ø Le système nerveux autonome Il est responsable de la régulation des fonctions vitales internes. Il contrôle le fonctionnement des organes internes des systèmes digestif, cardiovasculaire, urinaire et reproducteur en acheminant les informations provenant des récepteurs viscéraux vers le SNC et les commandes en provenance du SNC vers les muscles lisses, cardiaque et les glandes. Cette régulation est involontaire et inconsciente, c’est-à-dire automatique. 28  Les subdivisions du système nerveux autonome Complète le texte à l’aide du document ci-dessous. Le système nerveux autonome se subdivise en : ü Le SN sympathique (ou orthosympathique) dont les nerfs sortent de la partie centrale de la moelle épinière et rejoignent un ganglion sympathique situé à proximité de la moelle épinière. ü Le SN parasympathique dont les nerfs sortent du tronc cérébral et de la partie inférieure de la moelle épinière. Ces nerfs ne passent donc pas par les ganglions sympathiques, mais par les ganglions parasympathiques situés près de ou dans la paroi des organes. ganglion parasympathique 29  Les subdivisions du système nerveux autonome Les deux systèmes agissent ensemble sur les mêmes organes pour coordonner ou harmoniser leur fonctionnement, ils ont donc une fonction antagoniste (contraire) : v Le SN sympathique a généralement un effet activateur, par exemple, il augmente la fréquence cardiaque et respiratoire. Il est surtout actif en cas d’urgence. Il permet d’affronter un danger et de prendre la fuite. v Le SN parasympathique sera mis en activité lorsque l’organisme revient au repos. Après une situation d’urgence, c’est lui qui ramène les fréquences cardiaque et respiratoire à des valeurs normales. L’activité de ce dernier est favorisée par la relaxation. Ex. : le cœur est stimulé par le SN sympathique et ralenti par le SN parasympathique. De ce fait, ces deux systèmes participent à l’homéostasie, c’est-à-dire au maintien constant des paramètres physiques et chimiques de l’organisme (température corporelle, pression artérielle, glycémie, fréquence cardiaque). 30  Organisation du SN A la découverte des: synthèse de agresseurs et exercices l’organisme  Organisation du système nerveux : synthèse Complète l’organigramme suivant : Le système nerveux est composé de Système nerveux central entouré par les méninges et Système nerveux périphérique les os composé des nerfs (rachidiens et crâniens) et des récepteurs sensoriels Encéphale Moelle composé de épinière Système Système nerveux nerveux somatique autonome cerveau Système nerveux sympathique Cervelet Système nerveux Tronc parasympathique cérébral 32 Organisation du système nerveux : synthèse 33  Exercices Exercice n°1 : 2 3 1 4 Nom de la coupe ou de la vue : transversale Nom de l’organe : nerf Légende : 1. faisceau nerveux 3. vaisseau sanguin 2. épinèvre 4. vasa vasorum Exercice n°2 : circonvolutions corps calleux lobe frontal tronc cérébral bulbe rachidien cervelet Nom de la coupe ou de la vue : sagittale Nom de l’organe : encéphale 34  Ledécouverte A la sommeil, undes perturbateur agresseurs du SN de l’organisme  « Bien dormir pour mieux vivre » : Questionnaire Lis l’article « Bien dormir pour mieux vivre », puis réponds aux questions suivantes : 1. Qu’appelle-t-on mauvaise hygiène du sommeil ? 2. Cite 4 conséquences indirectes de la mauvaise hygiène du sommeil. 3. Cite au moins 10 rôles du sommeil. 4. Cite 5 maladies liées à un manque de sommeil. 5. Cite 4 causes du jet lag social (syndrome du décalage horaire). 6. Qu’est-ce qu’un dormeur sentinelle ? Quelles sont les conséquences de ce type d’habitude ? 7. Cite 3 causes environnementales de la perturbation du sommeil. 8. Que mettrais-tu en place pour pallier cette problématique ? 36 « Bien dormir pour mieux vivre » : Réponses au questionnaire 37  Objectifs À la fin de ce chapitre, je suis capable de : q Citer les trois fonctions du système nerveux q Citer la composition générale du système nerveux q Citer différentes structures composant l’encéphale ainsi que leur rôle q Citer les protections du système nerveux central et donner leur rôle q Localiser, expliquer la formation et donner le rôle du liquide céphalorachidien q Citer le rôle des récepteurs sensoriels ainsi que quelques exemples q Décrire un nerf q Comparer les nerfs crâniens et rachidiens q Citer les trois types de nerfs (composition) q Expliquer le fonctionnement du système nerveux q Expliquer les subdivisions du système nerveux périphérique q Citer les rôles des systèmes nerveux sympathique et parasympathique q Reconnaitre les différents types de plans anatomiques q Légender des photos microscopiques ou des schémas des différentes structures des systèmes nerveux central et périphérique q Légender les structures de protection du système nerveux central 38