Codage de l'information dans le système nerveux PDF

I- Codage de l’information dans le SN 1 Les cellules du système nerveux Cellules gliales (quantité similaire) Neurones (environ 86 milliards)  I- Codage de l’information dans le SN 2 Les cell...

I- Codage de l’information dans le SN 1 Les cellules du système nerveux Cellules gliales (quantité similaire) Neurones (environ 86 milliards)  I- Codage de l’information dans le SN 2 Les cellules gliales Oligodendrocytes Astrocyte Microglie (et cellules de s Schwann) - Régulation de - Formation gaine - Elimination des l'environnement de myéline autour fragments cellulaire des axones cellulaires provenant de - Formation barrière lésions cérébrales hémato-encéphalique ou d'un renouvellement normal des  I- Codage de l’information dans le SN 3 Les neurones : Structure  I- Codage de l’information dans le SN 4 Les neurones : Structure Dendri Bouton tes synaptique Noyaux Corps Cellulaire (soma) Terminaison Gaine de myeline axonale Axon e Nœud de Ranvier  I- Codage de l’information dans le SN 5 Les neurones : Structure Loi de polarisation dynamique : la transmission des signaux dans les neurones est unidirectionnelle, des dendrites vers les axones  I- Codage de l’information dans le SN 6 Les neurones : Les dendrites Extensions neuronales en amont du corp cellulaire (soma) « Antennes » du neurone : reçoivent les signaux des neurones de l’entourage et les transmettent les messages reçus au soma, qui les intègre Ils possèdent des nombreux récepteurs pour les  I- Codage de l’information dans le SN 7 Les neurones : Les dendrites épines dendritiques synapse  I- Codage de l’information dans le SN 8 Les neurones : Les dendrites Cellule pyramidale du Cellule bipolaire de la Cellule de Purkinje du cortex rétine cervelet Dendrites Dendrites Corps cellulaire Dendrit Axone es Corps cellulaire Corps Axone cellulair e Axones  I- Codage de l’information dans le SN 9 Les neurones : Le corps cellulaire (soma) Contient le cytoplasme du corps cellulaire du neurone Il contient le noyau du neurone, ainsi que d’autres organites cellulaires (mitochondries, ribosomes, réticulum endoplasmique, appareil de Golgi, etc.) Le soma est donc crucial pour l’expression génétique, la production de protéines et d'énergie pour la cellule Au niveau du soma, les informations reçues par les dendrites, sous forme de signaux électriques, sont intégrées  I- Codage de l’information dans le SN 10 Les neurones : L’axone Conduction du signal nerveux et le transit de l’information en provenance du soma vers d’autres neurones La plupart des neurones a un seul axone. Les axones peuvent avoir de nombreuses ramifications A l’origine de l’axone il y a le cône axonique, qui sert de point de départ aux signaux électriques se propageant à d’autres neurones Au niveau des terminaisons axonales il y a les boutons synaptiques,  I- Codage de l’information dans le SN 11 Les neurones : L’axone Axone Boutons synaptiques Myéline : gaine autour des axones formée par des oligodendrocytes SNC (ou cellules demyéline Gaine de Schwann - SNP) et Nœud de Ranvier Axones myélinisés  I- Codage de l’information dans le SN 12 Les neurones : L’axone  I- Codage de l’information dans le SN 13 Les neurones : Classification fonctionnelle Neurones efférents : transmettent les informations du système nerveux central vers les organes effecteurs (ex. motoneurones).  Interneurones : localisés au sein du SNC, transmettent les informations d’un neurone à l’autre. Neurones sensoriels: neurones afférents qui transmettent les informations du corps vers le système nerveux central  I- Codage de l’information dans le SN 14 Les neurones : Propriétés Comment les neurones peuvent-ils générer des signaux éclectiques pour communiquer ?  I- Codage de l’information dans le SN 15 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel de repos Au repos, les neurones conservent une répartition différente des charges électriques entre l'extérieur et l'intérieur de la membrane neuronale Membran e neuronale Liquide extracellula ire Cytoplas me Membrane  I- Codage de l’information dans le SN 16 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel de repos La membrane est constituée par une bicouche lipidique imperméable aux charges électriques Le gradient de concentration des charges électriques est donc généré par des transporteurs actifs (protéines) dans la membrane (ex: pompe sodium-potassium). La présence de charges positives et négatives séparées produit une différence de potentiel électrique (mesuré en volts V) Le potentiel de repos est autour de -70mV Membrane  I- Codage de l’information dans le SN 17 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel de repos Pourquoi le potentiel de repos du neurone est autour de -70mV ? Les ions NE PEUVENT PAS traverser librement la membrane cellulaire, cependant ils existent dans la membrane des CANAUX ioniques qui permettent à des ions spécifiques de la traverser Membran e Cytoplas me  I- Codage de l’information dans le SN 18 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel de repos Pourquoi le potentiel de repos du neurone est autour de -70mV ? Par exemple, grâce au canaux ioniques pour le potassium, les ions K+ suivent leur gradient de concentration et sortent du neurone Étant chargés électriquement, cela génère un gradient électrique contraire qui s’oppose au premier et arrête le flux net de ions (potentiel d’équilibre) La valeur du potentiel d’équilibre est différente pour chaque ion et peut être calculée Gradient de Gradient concentrati électrique on  I- Codage de l’information dans le SN 19 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel de repos Pourquoi le potentiel de repos du neurone est autour de -70mV ? EK+= -90mV ENa+= +55mV Au repos, la membrane possède plus de canaux ouverts pour le potassium que pour le sodium (30:1). Donc, au repos, le neurone est plus perméable aux ions potassium qu'aux ions sodium. Par conséquent, le potentiel de repos est plus proche à celui du potassium (- 90 mV), mais comme le sodium est également présent, il sera d'environ - 70 mV.  I- Codage de l’information dans le SN 20 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiels locaux Les neurones traduisent les stimuli (par exemple les stimuli sensoriels ou les messages envoyés par d’autres neurones) en variations du potentiel de repos, appelées potentiels locaux Dépolarisation = potentiel devient plus Hyperpolarisation = potentiel devient encore plus positif négatif (rentrent ions positifs/sortent négatifs) (rentrent ions négatifs /sortent positifs) Début stimulation Début stimulation Potentiel de membrane Potentiel de membrane Temps (ms) Temps (ms) 0mV 0mV (mV) (mV) - - 70mV 70mV  I- Codage de l’information dans le SN 21 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiels locaux Caractéristiques des potentiels locaux Leur amplitude est proportionnelle à l’intensité de la stimulation Ils peuvent se sommer = Cependant, ils ne se propagent pas à longue distance (pas plus que quelque mm), car les neurones ne sont pas de bons conducteurs COMMENT LES NEURONES COMMUNIQUENT-ILS A DISTANCE ?  I- Codage de l’information dans le SN 22 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiels d’action Exemple de potentiel Enregistrement Potentiel de membrane d’action (mV) activ é -70 Temps (ms) Quand une stimulation est suffisamment intense et dépolarise le neurone au-delà d’une valeur seuil (~-55mV), le potentiel d’action est généré Voyons comment  a) Stimulation en dessous du seuil Potentiel de membrane (mV) 35 0 2 Seuil pour le PA -55 -70 1 3 Temps (msec) 1: Potentiel de repos -70mV 2: Faible dépolarisation (-55mv) : entrée de NA+ 3: Dépolarisation : réaction en chaine, entrée massive de NA+ 4: Repolarisation: Sortie massive de K+ 5: Hyperpolarisation 24  I- Codage de l’information dans le SN 25 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action La forme du potentiel d’action ne change pas car les canaux pour le Na+ s’ouvrent et se ferment plus rapidement que ces pour le K+, suite à la stimulation Loi du tout ou rien Tous les stimuli électriques au-dessus du seuil (et ces uniquement) provoquent un PA de même amplitude -70  I- Codage de l’information dans le SN 26 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action  I- Codage de l’information dans le SN 27 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action Période réfractaire absolue: un second PA ne peut être généré immédiatement après la survenue d’un PA, car les canaux sodiques sont inactivés pendant la repolarisation. Période réfractaire relative: Après la période réfractaire absolue, les canaux sodiques sont fermés. Il faut donc un stimulus plus fort que le 1er pour engendrer un nouveau PA  I- Codage de l’information dans le SN 28 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action Le PA se propage au travers d’un neurone sans perdre d’amplitude Il se régénère de proche en proche par l’intermédiaire de courants locaux La propagation rétrograde est impossible en raison de la période réfractaire de la zone où a lieu la dépolarisation  I- Codage de l’information dans le SN 29 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action La vitesse de propagation dépend : 1- du diamètre de l’axone (plus il est important plus cela va vite) 2 - de la présence de myéline (nœuds de Ranvier).  I- Codage de l’information dans le SN 30 Les neurones : Fonctionnement – Le potentiel d’action Classification des fibres nerveuses chez les mammifères Type de neurones Diamètre Vitesse Moteurs Sensoriels (μm) (m/s) Aα Ia et Ib 13 - 20 80 - 120 Myélinisée Aβ et Aγ II 6 - 12 35 - 75 s Aδ III 1-5 3 - 35 B 1-5 3 - 15 Amyéliniq C IV 0,2 – 1,5 0,5 - 2 ues  I- Codage de l’information dans le SN 31 Les neurones : Fonctionnement – La synapse Dendrites Synapse Noyaux Corps Cellulaire (soma) Gaine de myeline Axone Nœud de Ranvier  I- Codage de l’information dans le SN 32 Les neurones : Fonctionnement – La synapse La synapse : point de connexion entre 2 neurones ou entre 1 neurone et une autre cellule (musculaire, ou glandulaire, par exemple). - cellule pré-synaptique : cellule nerveuse qui donne naissance à l’axone - cellule post-synaptique : la cellule cible Les synapses sont unidirectionnelles : l’info passe de la cellule pré-synaptique à la cellule post-synaptique source image  I- Codage de l’information dans le SN 33 Les neurones : Fonctionnement – La synapse Deux types de synapses: - Synapses chimiques: sécrétions de substances chimiques (les neuromédiateurs) - Synapses électriques, assez rares chez l’homme. Synapse Synapse chimique électrique Jonctions communicantes Cellule présynaptique Vésicules synaptiques Transmetteurs Récepteurs Cellule postsynaptique  I- Codage de l’information dans le SN 34 Les neurones : Fonctionnement – La synapse source image  I- Codage de l’information dans le SN 35 Les neurones : Fonctionnement – La synapse « Exocytose » source image  I- Codage de l’information dans le SN 36 Les neurones : Fonctionnement – La synapse Cellule de Absence de stimulation Schwann Présence de stimulation Cellule musculaire  I- Codage de l’information dans le SN 37 Les neurones : Fonctionnement – La synapse L’effet du neurotransmetteur est fonction du type de neurotransmetteur et du type de récepteur Synapse excitatrice : dépolarisation de la cellule p synaptique  PPSE (potentiel post-synaptique excitateur) Synapse inhibitrice : hyperpolarisation de la cellule p synaptique  PPSI (potentiel post-synaptique inhibiteur)  I- Codage de l’information dans le SN 38 Les neurones : Fonctionnement – La synapse  I- Codage de l’information dans le SN 39 Les neurones : Fonctionnement – Les neurotransmetteurs Les neurones présynaptiques peuvent libérer : - Neuropeptides (il y en a des dizaines, produits dans le soma, effets de longue durée, plasticité,..) (ex : opioïdes, neurohormones,..) - Neurotransmetteurs classiques : Glutamate Acides GABA (acide gamma-amino-butyrique) Glycine aminés Acétylcholine Histamine Sérotonine Noradrénaline amines Adrénaline Catecholami biogènes Dopamine nes Chacune de ces substances est impliquée dans une immense variété de fonctions sensorielles, motrices, cognitives affectives,  I- Codage de l’information dans le SN 40 Les neurones : Fonctionnement – Les neurotransmetteurs Par exemple : Système nerveux périphérique 1) Acétylcholine Effets paralysants  I- Codage de l’information dans le SN 41 Les neurones : Fonctionnement – Les neurotransmetteurs Par exemple : Système nerveux central 2) Dopamine Voie nigrostriatale : important pour l’initiation et le contrôle des mouvements volontaires Maladie de parkinson Bradykinésie Dystonie (altération reflexes et balancement) Difficulté à initier les mouvements Tremblements à repos