Introduction au système nerveux CM1 PDF

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DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 I. Introduction au système nerveux II. Le système nerveux Le système nerveux est un système quiddd permet de contrôler les organes à distance mais également par les centres par lesquels il est. Il a la capacité de nous faire interagir avec notre propre corps (ressentir), aussi avec l’extérieur (environnement), et de modifier l’extérieur. Il permet de conceptualiser le monde dans lequel on vit. La cellule emblématique du système nerveux est le neurone. A. Le neurone. 1. La composition d’un neurone. Dans un neurone il y a : o Le corps cellulaire (avec le noyau à l’intérieur) o L’axone o La dendrite o La terminaison axonale ➔ Tous les neurones ont un corps cellulaire, des dendrites, seulement un axone généralement (mais parfois plusieurs) et des terminaisons axonales qui vont se connecter avec d’autres neurones. La propriété des neurones : Ils sont connectés les uns aux autres —> ils transmettent des informations nerveuses sous forme d’impulsion électrique (potentiel d’action) Ils s’échangent des informations. 2. La définition des différentes parties du neurone. Les dendrites sont la porte d’entrée du neurone (c’est là où arrive les informations). Le corps cellulaire est le matériel génétique qui permet au neurone de survivre (ATP, énergie). La terminaison axonale est la porte de sortie (c’est là que l’information part vers un autre neurone). L’axone est un peu comme un câble. Il est responsable de la transmission d’informations qui vont du corps cellulaire, des dendrites vers la terminaison axonale. Il est recouvert d’une gaine isolante qui se nomme la myéline. Page 1 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 3. À quoi sert la myéline ? Elle sert à ce que le message nerveux aille plus vite. Elle n’est pas continue. En effet, elle est composée de trous qui se nomme les nœud de Ranvier. Notre système de transmission électrique va faire que notre impulsion électrique va se propager de nœud de Ranvier en nœud de Ranvier de façon saltatoire. On appelle cela une progression saltatoire. Sans cette myéline, la progression serait beaucoup plus lente. Donc, plus une fibre aura de la myéline plus elle aura une vitesse de conduction rapide car l’impulsion électrique se retrouvera plus vite à la terminaison axonale. Caractéristique de la myéline et des corps cellulaires : ❖ La myéline : elle est blanchâtre, substance blanche (axone myélinisés) ❖ Les corps cellulaires : ils sont gris (amas de corps cellulaires de neurone) 4. La différence de potentiel. Dans 2 compartiments : lorsqu’il y dans le 1er compartiment des molécules en grande quantité, et dans 2ème compartiment moins de concentration de molécules, alors il va avoir un flux de particules de la plus concentrée vers la moins concentrée (gradient de concentration). C’est par exemple le cas pour le sirop. Il existe des molécules chargées : des ions, (ex : Na+, Cl-). Les molécules ont des charges électriques positives ou négatives. Dans un compartiment, si on a beaucoup de charges négatives à l’intérieur et si, à l’extérieur, au contraire, beaucoup de charges positives, alors il y a une différence de charge électrique entre les parties internes et externes. C’est une différence de potentiel. La différence de potentiel du neurone : À l’intérieur de l’axone, il y a des charges positives (K+) et négatives (P-) contrairement à l’extérieur dans lequel il y a beaucoup de charges positives (Na+). Il y a donc une différence de potentiel entre l’intérieur et l’extérieur. C’est-à-dire qu’il y a plus de charges négatives à l’intérieur que de charges positives à l’extérieur. Le potentiel d’action est un message nerveux. Page 2 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 B. Étapes du mécanisme de création d’un potentiel d’action : un message nerveux. Au repos, le neurone est chargé négativement à -70 mVolt au repos (car différence de potentiel) mais cela peut varier au cours du temps (avec l’excitation électrique). En effet, le neurone est un endroit qui a des communications avec le milieu extra-cellulaire grâce aux canaux ioniques, qui sont des portes vers l’extérieur. Lors de l’ouverture du canal ionique, les ions Na+ (qui sont à l’extérieur du neurone) vont allez dans la zone où ils sont faiblement concentrés (c’est-à-dire à l’intérieur du neurone). Il y a donc une rentrée massive (très rapide) d’ions Na+. Cette rentrée massive fait alors changer le potentiel du neurone. Il passe ainsi de -70mV à + 30mV car les charges positives (Na+) sont rentrées dans le neurone de manière massive (plus de charges + que de charges -) Il devient donc chargé positivement (mais seulement à cet endroit précis). Ce changement de potentiel créer ainsi une petite excitation électrique. On appelle cela un potentiel d’action. Mais ce potentiel d’action va se propager le long de l’axone jusqu’au prochain canal ionique. Pour cela, il saute le long du neurone et rebondit sur la gaine de myéline jusqu’au prochain nœud de Ranvier où se trouve un canal ionique. L’arrivée du potentiel d’action (au prochain canal) va avoir pour effet d’ouvrir le canal ionique suivant et donc produire une nouvelle excitation électrique qui va elle aussi sauter jusqu’au prochain nœud de Ranvier… et ainsi de suite… 1. Les phénomènes pendant que le premier potentiel d’action part sur le canal suivant : Pendant que le premier potentiel d’action part sur le suivant, plusieurs phénomènes se passent tout de suite derrière : - Des pompes vont aspirer les ions Na+ et vont les expulser à l’extérieur. Les ions Na+ sortent et les ions K+ vont eux aussi sortir (car ils seront concentrés de manière plus importante dans le neurone). La charge du neurone passe alors de +30 mV à -80mV. —> il est donc en dessous de son état de repos. On parle d’état d’hyper-polarisation. Dans cet état, il est impossible de déclencher un potentiel d’action, on dit qu’il est inhibé. - Le neurone va donc capter du K+ et revenir à -70mV —> retour à l’état de repos C’est le cycle de la dépolarisation (changement de la charge électrique d’un neurone). Page 3 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 La durée jusqu’à ce que le neurone redevienne chargé à -70mV : 2 à 3 mili-secondes. Les neurones sont connectés les uns avec les autres. Ils forment un système. C’est une connexion qui permet d’échanger des potentiels d’action. Un potentiel d’action va pouvoir déclencher un autre potentiel d’action ou l’inhiber (le bloquer). Un neurone peut faire entre une et 1000 connexions. La zone de jonction entre deux neurones est la synapse (ou fente synaptique). C’est un endroit dans lequel une terminaison axonale va en regard d’une dendrite d’un autre neurone. C. Les neurotransmetteurs Au niveau des terminaisons axonale il y a des petites poches, des petits compartiments. Ce sont des vésicules. Quand le potentiel d’action arrive de l’axone, il va induire la migration des vésicules qui stockent des molécules de neurotransmetteurs. Ils se propagent ainsi dans la synapse. Les dendrites sont couvertes de récepteurs. Ainsi, les neurotransmetteurs qui sont dans la synapse vont venir se fixer sur les récepteurs dendritiques. Lorsqu’ils se fixent sur les récepteurs, (les ions rentrent dans la dendrite) ils vont déclencher des petites variations électriques que l’on appelle un potentiel post synaptique. Page 4 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 o Cette variation peut être excitatrice (ions +) —> on appelle cela le potentiel post-synaptique excitateur. o Mais les ions qui entrent dans la dendrite peuvent être aussi chargés négativement (ex : chlore) —> on appelle cela un potentiel post-synaptique inhibiteur. Ces petites variations vont remonter jusqu’au corps cellulaire. ❖ S'il y a bcp de PPS E (potentiel post-synaptique excitateur) cela va faire varier l’excitation électrique du corps cellulaire, et si variation forte—> ouverture d’un canal ionique dans l’axone. Ils vont ainsi permettre la dépolarisation et la repolarisation du deuxième neurone et donc création de nouveau potentiel d’action qui seront à l’origine de la transmission d’un message nerveux. ❖ S'il y a beaucoup de PPS I (potentiel post-synaptique inhibiteur), le corps cellulaire va être hyper-polariser et donc il n’y a plus de possibilité de potentiel d’action. Il est inhibé (pas de réaction donc pas de création d’un nouvel potentiel d’action. Ainsi il n’y a pas de message nerveux) Plusieurs dendrites peuvent être activées en même temps sur le corps cellulaire ! Le seuil liminaire est de -55mV. À ce seuil, il déclenche un potentiel d’action et revient à -70. (PPS E). Le seuil liminaire est la valeur de l’intensité d’un excitant en dessous de laquelle il cesse d’être efficace. Les sommations : ❖ Sommation temporelle : Une même dendrite envoie plusieurs PPSE à la suite qui ont un effet cumulatif (À -55mV cela déclenche le potentiel d’action) ❖ Sommation spatiale : Plusieurs dendrites sont utilisées en même temps ➔ La communication axonale chimique Ensuite, les neurotransmetteurs sont soit expulsés en dehors de la synapse soit les enzymes les dégrade. Puis, ils sont recapturés par le neurone pré-synaptique pour reformer les vésicules. (Déplétion : manque de neurotransmetteurs. Par exemple, la drogue qui bloque la recapturation de neurotransmetteurs) La création de neurotransmetteurs se fait : ❖ Dans le corps cellulaire puis ils migrent jusqu’au bouton synaptique ❖ Dans le bouton synaptique aussi Pour reconstituer les stocks c’est un processus lent qui peut durer jusqu’à plusieurs heures. Page 5 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 III. Le code de communication des neurones A. Les différents codages Le potentiel d’action est toujours le même, quel que soit l’information c’est le même signal. Ainsi quel va être le code pour communiquer ? C’est un code binaire. Les potentiels d’action vont être décoder dans notre cerveau. C’est un codage neuronal :il y a 3 manières différente de le faire : - Le codage fréquentiel : le message va dépendre de la fréquence de potentiel d’action. Cela permet de dire au muscle s'il se contracte faiblement ou fortement (en fonction de s'il y a bcp ou peu de potentiel d’action). S'il y a une haute fréquence de potentiel d’action—> contraction musculaire + importante. Plus la fréquence est élevée plus cela veut dire quelque chose. Exemple : plus la fréquence de potentiel d’action est élevée plus le muscle se contracte fort. - Le codage temporel : les centres nerveux qui vont recevoir le potentiel d’action vont regarder l’intervalle (la durée) entre les potentiels d’action. Avec ce codage, je peux donner des infos plus complexes. - Le codage par population : la signification va dépendre de la zone d’où provient le message. La zone d’émission va définir le message en lui-même. Un même message n’aura donc pas la même signification selon la zone d’où vient ce message. Un neurone émet des potentiels d’action soit en utilisant du codage temporel ou fréquentiel, mais parfois il utilise en plus un codage par population. B. Le phénomène de divergence et convergence Il y a des centaines de milliers de neurone les uns à côtés des autres. Ils délivrent tous quasiment le même message et ce message remonte au même endroit. ➔ On appelle cela le bruit structurel (moyenne de tous les messages pour comprendre le message principal Un neurone peut activer plusieurs neurones : c’est le phénomène de divergence—> Amplification du signal (donc forcément le cerveau va en avoir connaissance). Au contraire, on peut avoir plusieurs neurones qui vont venir sur un seul neurone : c’est le phénomène de convergence (augmentation de la puissance du signal ainsi le neurone au bout de la chaine va être très activé). IV. La plasticité et la potentialisation à long terme A. La plasticité neuronale La plasticité neuronale est la faculté du cerveau à récupérer et à se restructurer. Le cerveau peut créer, défaire, réorganiser les réseaux de neurones et les connexions de ces neurones À la naissance : (1ère période critique) Page 6 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 On nait avec un système nerveux immature. C’est une période critique qui dure 2 ans depuis la naissance. Durant les premiers mois après la naissance, le cerveau produit énormément de nouveaux neurones (neuronogenèse), et ces nouveaux neurones vont produire pleins de connexions (synapto- génèse). En grandissant ce système nerveux va diminuer, on va perdre bcp de neurones, de connexions. Il ne restera que les connexions utiles qui sont utilisées par l’enfant. Ainsi pour résumer —> à la naissance : explosion de synapses, de neurones. À partir de 2 ans : Cette explosion de neurones décroit à partir de 2 ans (2 à 3 fois moins) puis cela se stabilise toute la vie. Dans les 2 premières années de vie s'il y a un accident sur le cerveau, les conséquences sont à vie. En effet, c’est une zone effervescente ou tout se construit. 2ème période critique : Il y a une autre forme de période critique : les patients qui ont fait un AVC. Après un AVC une partie du cerveau est lésée, des neurones sont détruits. Pendant les 6 premiers mois après l’AVC c’est donc une période critique. Dans le cerveau, il n’y a jamais de production de nouveaux neurones, les neurones se réorganisent juste (plasticité). L’enfant et son développement selon l’environnement dans lequel il vit : Quand l’enfant prend du plaisir, il se passe un circuit de récompense—> il libère de la dopamine (hormone du plaisir) donc il recommence et il renforce le système de réussite. À la fin il ne reste que les câbles qui sont utiles (l’environnement dans lequel il vit). - Si son environnement est riche, stimulant, varié, il va développer tout un cadrage qui lui permet de répondre à cet environnement. - Si, au contraire, il se retrouve devant des choses qui ne lui demande pas de développer beaucoup de capacité, cela entraine une dépression. L’enfant peut avoir des séquelles, car il n’a jamais été stimuler, il n’a jamais développé cela. Ainsi, si l’on met l’enfant dans un environnement dans lequel il n’y a pas de problèmes, de choses à résoudre, il développe peu de capacité (exemple : le téléphone est simple d’utilisation alors que pour faire du foot il faut trouver des amis, interagir, courir, taper dans la balle…Cette activité permet de développer les facultés motrices, cognitives, sociales chez l’enfant). Un enfant est capable d’interagir dans l’environnement dans lequel il vit. Notre système peut évoluer plus facilement dans les premières années de vie. Après ces premières années de vie, c’est plus long et plus compliquer d’apprendre de nouvelles choses (exemple : l’apprentissage d’une nouvelle langue est plus simple en étant enfant qu’adulte). Page 7 sur 8 Sans relecture par l’enseignant DUBIEF Louna UE x –Neurosciences P1 CHAUCHARD Romane C.Quesada G14 Mardi 10 septembre 2024 B. La potentialisation à long terme Le système nerveux peut évoluer. En effet, si la connexion synaptique est fortement utilisée de manière répétée et avec une fréquence élevée elle va se renforcer. Au fur et à mesure ou j’utilise la voie entre un neurone A et B, je renforce cette connexion entre les deux et je rends plus facile le neurone B (phénomène de plasticité). On dit qu’il est potentialisé. Le neurone B va envoyer au moins 2, 3, 4, ou 5 potentiels d’action. Cela se nomme la potentialisation à long terme. Cela peut perdurer pendant des mois voire des années. Exemple : Quand qlq reprend une activité qu’il faisait quand il était petit, c’est plus simple pour cette personne que pour qlq qui n’a jamais fait cette activité. C’est la base de l’apprentissage. LTP : Renforcement persistant entre 2 neurones basé sur les derniers mois d’activité—> forte connexion. C’est la potentialisation à long terme. LTD : la dépression à long terme, la connexion est ici moins efficace (quand on arrête de faire qlq chose pendant longtemps, cela peut mener aller jusqu’à une destruction de la synapse) Exemple : Quelqu’un qui est très bon dans un sport va avoir moins d’activation de neurone mais des activations bcp plus précises et plus fortes. Contrairement à quelqu’un qui commence à faire un sport, il aura pleins d’activations de neurone mais pas précises. V. Les 4 familles de neurotransmetteurs - Acétyl choline : c’est une molécule utilisée dans le système nerveux, elle se fixe sur des récepteurs nicotiniques et muscariniques. On la retrouve dans la jonction neuro-musculaire. - Amines (adrénaline, dopamine…) : ont un effet accélérateur du cœur ou au contraire des effets bradycardisants (ralentit le rythme cardiaque). - Acides aminés : ce sont les principaux neurotransmetteurs : il y a le glutamate qui se fixe sur les récepteurs NMDA et le GABA qui se fixe sur des récepteurs gabaergique (il créer des PPSI). - Peptides (protéines). Ces neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs (qui sont à la surface de notre neurone). Lorsque le neurotransmetteur se fixe sur le récepteur, cela peut ouvrir un canal ionique par exemple… Les récepteurs canaux ioniques relient notre neurone à l’extérieur. Quand le neurotransmetteur arrive, il ouvre le canal. Il y a aussi des canaux ioniques qui sont voltages dépendants, c’est-à-dire qu’ils s’activent quand il y a une excitation électrique. Page 8 sur 8 Sans relecture par l’enseignant