Neurophysiologie - Fiche 2A (PDF)

FACULTE DE PHARMACIE DE CHATENAY MALABRY Fiches de Neurophysiologie Résumé des cours de DFGSP2 2013-2014 D’après les cours de B. Lacour UE 2A...

FACULTE DE PHARMACIE DE CHATENAY MALABRY Fiches de Neurophysiologie Résumé des cours de DFGSP2 2013-2014 D’après les cours de B. Lacour UE 2A Neurophysiologie Le tissu nerveux Le neurone - Cellule principale du tissu nerveux, o Le corps cellulaire qui contient un noyau volumineux et un cytoplasme avec des organites classique (Corps de Nissl  Synthèse protéique). Le cytosquelette sert essentiellement pour le transport de vésicules.  Plus le corps ₵ est petit, plus le neurone est excitable  o Les dendrites sont de courts prolongements non myélinisés hérissées d’épines  Etablissement de nombreuses connexions  o L’axone, unique, est un long prolongement cylindrique. Il possède deux zones distinctes :  Le cône d’implantation  La zone gâchette  Site de naissance des PAs   L’axone se termine par le bouton synaptique, une dilatation terminale riche en vésicules bourrées de NT. o La membrane plasmique est une bicouche lipidique riche en canaux ioniques obligatoires pour le passage des ions à travers la membrane. Elle est parfois recouverte de myéline  Isolant électrique  ↗↗  Conduction saltatoire  Structure du système nerveux Système Nerveux Central (SNC) Système Nerveux Périphérique (SNP) - On distingue les nerfs crâniens et les nerfs rachidiens. - Le SNC est composé par la moelle épinière et l’encéphale. Ces - Un nerf est un cordon blanc de ± grand diamètre contenant éléments sont protégés par les méninges et le LCR. de nombreuses fibres nerveuses entourées de tissu conjonctif o Dans l’encéphale, la SG (corps cellulaires) est organisée en o Les nerfs spinaux possèdent deux racines d’insertion : noyaux et est périphérique alors que la SB (faisceaux de postérieure sensitive et antérieure motrice. fibres myélinisées) est centrale. - On divise le SNP en deux sous systèmes : o Dans la moelle épinière, la SG est centrale (cornes) et la SB o Le système nerveux somatique à commande volontaire. est périphérique (cordons)  La ME a une forme de o Le système nerveux végétatif ou autonome, qui agit « papillon » indépendamment de la volonté. Neurophysiologie Caractéristiques neurophysiologiques du neurone - Le neurone est une cellule facilement excitable  Seuil d’excitation très bas  - Le potentiel de membrane est un déséquilibre électrique résultant de la distribution inégale des ions de part et d’autre de la membrane. - La distribution inégale est due : Le potentiel d’équilibre d’un ion est donné par : o A l’existence de transporteurs actifs (NaK-ATPase) o Aux différences de perméabilité relative des ions à travers la membrane - Le potentiel de repos de la membrane est déterminé par le gradient de concentration du potassium car la membrane est très + perméable au K puisqu’il existe de très nombreux canaux de fuite (diffusion passive))  Implication pathologique : - Hypokaliémie  Hyperpolarisation  Potentiels d’action plus difficiles à obtenir - Hyperkaliémie  Dépolarisation  Apparition de potentiels d’action spontanés 2 UE 2A Neurophysiologie Modifications du potentiel de membrane - Elles apparaissent lorsque le gradient de concentration ionique change soit quand la perméabilité relative membranaire change. o Les canaux présents dans la membrane s’ouvrent et provoquent une dépolarisation ou une hyperpolarisation. - On distingue deux types de potentiels : o Les potentiels gradués d’amplitude variable et se déplaçant sur de courtes distances. o Les potentiels d’action d’amplitude constante et se déplaçant sur de longues distances. Les potentiels gradués - Ils sont d’amplitude proportionnelle à l’intensité du stimulus  - Ils permettent la création d’un flux électrique local. - Ils s’atténuent en se déplaçant (résistance axoplasme) - Ils peuvent être excitateurs (PPSE) ou inhibiteurs (PPSI)  Les potentiels d’action - Ils se caractérisent par une amplitude constante sans perte de force en se déplaçant  Transmission à longue distance  - Le PA correspond à une variation transitoire du potentiel de membrane liée à une MODIFICATION BRUTALE DE LA PERMEABILITE MEMBRANAIRE : o C’est une onde monophasique d’amplitude constante toujours égale à +100 mV (pointe) o Il est déclenché par un stimulus supraliminaire qui lui fait franchir le seuil des -55 mV. o Il est bref et répond à la loi du tout ou rien  - Le PA se découpe en plusieurs phases qui font intervenir des mécanismes différents : + o La dépolarisation correspond à l’ouverture des canaux Na voltage dépendants  Entrée passive très rapide  Inversion de polarité. + + o La repolarisation est due à l’ouverture des canaux K voltage dépendants (en aucun cas liée à celle des VOC Na )  Hyperpolarisation. o Le retour à l’état initial correspond au rétablissement des compositions ioniques grâce à la NaK-ATPase. - Les canaux mis en jeu sont donc des canaux voltage-dépendants (VOC) : + o Le canal VOC Na possède deux portes : Originalité de structure  Origine des PR +  Lors de la dépolarisation, la porte d’activation s’ouvre : le Na entre.  Lorsque le potentiel de membrane devient positif, la porte d’inactivation se ferme. +  Pendant l’efflux de K , le canal revient à sa position initiale : porte d’activation fermée et inactivation ouverte. +  Le VOC Na est sensible à la tétrodotoxine et aux anesthésiques locaux. + o Le canal VOC K ne possède qu’une seule porte. Il existe donc sous deux conformations :  Porte fermée et activable.  Porte ouverte. +  Le VOC K est sensible au TetraEthylAmonium. - Les périodes réfractaires sont des périodes particulières pendant lesquelles la génération d’un PA est impossible ou plus difficile : o La période réfractaire absolue (≈ pointe du PA) est une période pendant laquelle il est IMPOSSIBLE DE GENERER UN PA. +  Canal Na avec porte d’inactivation fermée. o La période réfractaire relative (≈ hyperpolarisation précoce) est une période pendant laquelle il est plus difficile de générer un PA à cause de l’hyperpolarisation membranaire. + +  Canaux K encore ouverts et Na fermés. - Dans les neurones, le PA se propage de proche en proche dans un seul sens en se ressourçant en permanence. o La vitesse de propagation dépend du diamètre des fibres et de la présence de myéline. - Dans les nerfs, les fibres sont recrutées en fonction de l’intensité du stimulus. Implication pathologique : cas de la Sclérose En Plaques o L’intensité est codée en fréquence de PA et non pas en amplitude ! Les fibres nerveuses se démyélinisent progressivement et la conduction du PA est compromise 3 UE 2A Neurophysiologie Critères Potentiel gradué Potentiel d’action Localisation - Dans les dendrites et les corps cellulaires - Au niveau de la zone gachette Canaux impliqués - Canaux mécaniques, chimiques et électriques - Canaux voltage-dépendants + - 2+ + + Ions impliqués - Na , Cl et Ca - Na et K Type de signal - Dépolarisant (PPSE) ou hyperpolarisant (PPSI) - TOUJOURS dépolarisant Force du signal - Intensité variable : ∝ au signal - TOUJOURS LA MÊME Initiation du signal - Entrée des ions à travers des canaux - Franchissement du seuil de déclenchement - Pas de niveau minimum pour initier - Stimulus supraliminaire obligatoire - Sommation possible  Sommation temporelle et Caractéristiques - Pas de sommation car ∃ périodes réfractaires  spatiale - Absence de périodes réfractaires Synapse et transmission synaptique - Une synapse est un espace fonctionnel entre la terminaison nerveuse axonal et une cible : ₵ nerveuse, musculaire ou glandulaire. - La transmission de l’information est unidirectionnelle o La synapse est une structure plastique (apprentissage) et sujette à modulations (action de substances pharmacologiques). - Il existe deux types de synapses : o La synapse électrique qui se base sur le passage direct du courant électrique à travers des GAP junctions. o La synapse chimique qui transmet le signal électrique de manière indirecte par l’intermédiaire de neurotransmetteurs. La synase chimique - Le codage en fréquence de l’intensité du PA va être converti en quantité de NT libérée (phénomène quantique) : 2+ o Le PA qui arrive au bouton va provoquer l’ouverture des VOC Ca  Entrée massive de 2+ Ca 2+ o Le Ca va venir modifier la conformation de certaines protéines présentes dans la membrane des vésicules  Exocytose (analogie v/t-SNAREs) o Le NT libéré va diffuser dans la fente synaptique et ira se fixer sur l’élément post- synaptique  Génération d’un PPS  - Les PPS peuvent être excitateurs ou inhibiteurs : o Un PPSE sera dépolarisant, mais attention, un seul PPSE n’est pas suffisant pour déclencher un PA  o Un PPSI sera hyperpolarisant. - Les PPS doivent donc être additionnés pour être efficaces  Sommation spatiale et temporelle  o La sommation spatiale a lieu lorsque la libération de NT a lieu en même temps à partir de plusieurs neurones présynaptiques. o La sommation temporelle a lieu lorsque le NT est libéré successivement à partir d’un seul neurone présynaptique. - L’élimination du NT est essentielle pour le bon fonctionnement de la synapse, elle peut se faire par diffusion hors de la fente, dégradation enzymatique ou par recapture. Les neurotransmetteurs - Un NT est une substance capable d’assurer la transmission d’un influx nerveux au niveau d’une synapse chimique. - L’effet du NT est fonction du récepteur  Un même NT peut avoir différents effets  - Quelques exemples : o L’acétylcholine (choline + AcCoA) est dégradée par l’acétylcholine estérase o Les catécholamines (dopamine, noradrénaline) sont synthétisées à partir de la tyrosine. o Les AA biogènes tels que le glutamate ou le GABA. o Les peptides opiogènes : enképhaline et substance P. 4 UE 2A Neurophysiologie Les récepteurs - Ils sont les ligands des NT. - Les récepteurs présynaptiques modulent la quantité de NT libéré alors que les récepteurs post-synaptiques ont pour rôle de transmettre l’information. - Les récepteurs sont : o Des récepteurs canaux, siège de flux ioniques s’ils sont activés (récepteur à l’acétylcholine). nds o Des récepteurs métabotropes qui mettent en jeu des 2 messagers lors de leur activation (récepteurs adrénergiques). Liaison GTP-ssu α Dissociation α/βγ β α1 α2 GS stimule l’adénylcyclase GI inhibe l’adénylcyclase GQ active la PLC Formation d’IP3 et de DAG nd 2 messager qui ira se fixer sur des récepteurs 2+ présents sur le REL  Sortie de Ca Activation PKC  Renforce l’action de l’IP3 REPONSE CELLULAIRE Les récepteurs métabotropes : exemple des récepteurs adrénergiques 5 UE 2A Neurophysiologie La physiologie sensitive La somesthésie La sensibilité tactile - Les récepteurs mis en jeu ont une sensibilité élevée (i.e seuil d’activation bas) et sont encapsulés (structures histologiques bien définies). Ils sont innervés par des fibres de gros diamètre Aβ  Conduction rapide des PAs  - Les récepteurs sont de différentes natures : o Récepteurs de pression à adaptation lente : disques de Merkel et corpuscules de Ruffini o Récepteurs du tact à adaptation rapide : corpuscules de Meissner et récepteurs annexés aux follicules pileux. o Récepteur des vibrations à adaptation très rapide : corpuscules de Pacini. - La sensibilité tactile est fonction de la densité en récepteur et de la taille des champs récepteurs : plus les récepteurs sont concentrés dans une petite zone, plus la discrimination est bonne  Informations tactiles du corps Localisation corps ₵ Nom du faisceau Terminaison - Voie des colonnes dorsales : er Bulbe rachidien 1 neurone Ganglion rachidien o Goll : partie inférieure Noyaux de Goll & Burdach o Burdach : partie supérieure ème Faisceau du lemnisque médian Noyau VPL 2 neurone Noyaux de Goll & Burdach DECUSSATION TOTALE Thalamus controlatéral ème 3 neurone Noyau VPL Fibres blanches Cortex somesthésique - Les informations tactiles périphériques du corps sont organisées en territoires précis  Dermatomes. Implication pathologique : Une section latérale de la moelle thoracique aura pour conséquence clinique une amputation de la sensibilité somesthésique homolatérale en dessous de cette lésion. Informations tactiles de la face Localisation corps ₵ Nom du faisceau Terminaison er er Noyau principal du Trijumeau 1 neurone Ganglion de Gasser Axone du 1 neurone Tronc cérébral ème ème Noyau VPM 2 neurone Noyau principal du Trijumeau Axone du 2 neurone Thalamus controlatéral ème ème 3 neurone Noyau VPM Axone du 3 neurone Cortex somesthésique - Le cortex somesthésique primaire est situé dans le lobe pariétal juste en arrière de la scissure de Rolando (gyrus post central). Il correspond aux aires 1, 2, 3a et 3b de Brodmann. o C’est une véritable carte somatotopique sur laquelle chaque point du corps correspond à une région précise du cerveau.  Plus la surface est riche en récepteurs, mieux elle est représentée  Homonculus sensitif de Penfield. o Il est organisé en colonnes verticales : tous les neurones d’une colonne sont activés par le même type de récepteur. o Il se projette sur l’aire somesthésique secondaire et sur les aires motrices ainsi que sur le système limbique  Apprentissage et mémoire tactile  POUR RESUMER : - Les informations tactiles sont générées par des mécanorécepteurs à la surface du corps. - Les informations sont acheminées au cerveau par une chaine de trois neurones. - Existence d’une somatotopie avec une surface de projection proportionnelle à la densité en récepteurs  Bonne représentation du corps. 6 UE 2A Neurophysiologie La sensibilité thermoalgique - Les récepteurs mis en jeu sont des terminaisons libres à seuil élevé (donc peu sensible) innervées par des fibres de petit calibre Aδ/C  Conduction plus lente des PAs  - Les thermorécepteurs sont répartis dans de très petits champs récepteurs (points sensibles) avec des densités variables. o Les récepteurs au chaud sont toniques entre 30 et 45°C, phasiques en dehors. o Les récepteurs au froid sont toniques entre 10 et 30°C, phasiques en dehors. - Les sensations de chaud et de froid sont différentes en fonction de la température ambiante : o La zone de neutralité thermique permet une adaptation totale des récepteurs.  Si la température de la peau est constante et située en dehors de cette plage  Sensations de froid ou de chaud.  Si la température de la peau est constante et inférieure à 17°C ou supérieure à 44°C  Sensations douloureuses. - Les nocicepteurs sont des terminaisons amyéliniques de petit calibre et polymodales : ils répondent à des stimuli mécaniques, thermiques, électriques ou chimiques (substances algogènes) dont la bradykinine, les prostaglandines et la substance P (qui augmente l’excitabilité des nocicepteurs). o La fixation de la substance P sur ses récepteurs permet de sensibiliser les nocicepteurs : le seuil d’activation est abaissé de telle ème sorte qu’une 2 stimulation entrainera une réponse plus importante. o Le processus de sensibilisation fait apparaitre une zone hypersensible  La douleur devient diffuse  Implication pathologique : - Dans un état douloureux chronique, la synthèse des prostaglandines (COX2) est augmentée  Activité spontanée de système douloureux avec auto-entretien de la douleur. - On utilise des molécules capables de bloquer l’action des COX pour diminuer la synthèse de prostaglandines : AINS, aspirine, corticoïdes. Informations thermoalgiques Composante discriminative  Localisation Localisation corps ₵ Nom du faisceau Terminaison er er Couches IV et V de Rexed 1 neurone Ganglion rachidien Axone du 1 neurone Moelle épinière Faisceau spino-thalamique ème controlatéral Noyau VPL 2 neurone Couches de Rexed Lemnisque médian Thalamus controlatéral DECUSSATION TOTALE ème ème 3 neurone Noyau VPL Axone du 3 neurone Cortex somesthésique Informations thermoalgiques Composante réticulée  Eveil généralisé & Alerte Localisation corps ₵ Nom du faisceau Terminaison er er Couches IV et V de Rexed 1 neurone Ganglion rachidien Axone du 1 neurone Moelle épinière Faisceau spino-thalamique ème Formation réticulée 2 neurone Couches de Rexed controlatéral Thalamus et tronc cérébral DECUSSATION TOTALE ème ème 3 neurone Formation réticulée Axone du 3 neurone Ensemble du cerveau Implication pathologique : Une section latérale de la moelle thoracique aura pour conséquence clinique une amputation de la sensibilité thermoalgique controlatérale en dessous de cette lésion. 7 UE 2A Neurophysiologie - Les voies nociceptives sont particulières : o Il existe des neurones convergents qui reçoivent des informations tactiles et viscérales  Douleurs référées  o Des informations non nociceptives peuvent être à l’origine de messages douloureux  Allodynie  - Les voies nociceptives sont soumises à différents contrôles de la part de différentes structures : o Le contrôle médullaire permet de réguler les entrées de messages douloureux sur les neurones convergents :  Gate control theory of pain : le rôle des interneurones inhibiteurs à enképhaline est fondamental.  S’ils s’activent, le message nociceptif n’est pas transmis. Implication pathologique :  S’ils sont inhibés, le passage du message nociceptif est favorisé. - Explication des effets hypo-algésiques par stimulation tactile du foyer douloureux. - Explications des douleurs exacerbées dans le zona/herpès : destruction des fibres de gros calibre  Absence d’inhibition et renforcement de la douleur. o Le contrôle inhibiteur descendant est un système analgésique endogène qui implique la SG péri-aqueducale  Projection excitatrice in fine sur les interneurones à enképhaline  Fermeture du portillon. - La transmission du message au niveau des neurones convergents se fait grâce au glutamate. Cependant, la fixation de substance P est indispensable pour rendre le neurone plus excitable afin que le glutamate puisse déclencher le PA. - Les récepteurs aux opioïdes sont des récepteurs métabotropes qui engendrent différents effets : + o Les récepteurs μ/δ activent l’ouverture des canaux K et hyperpolarisent les neurones convergents  La transmission est plus difficile. 2+ o Les récepteurs κ provoquent la fermeture des canaux VOC Ca  Diminution de la libération de substance P  Plus difficile d’exciter le neurone. POUR RESUMER : - Les informations thermoalgiques sont générées par des récepteurs situés à la surface du corps. - L’information est acheminée au cortex somesthésique par une chaine de trois neurones  Existence d’une somatotopie  - L’information est également envoyée vers la formation réticulée pour une mise en alerte généralisée afin d’obtenir les meilleures réponses possibles. La sensibilité proprioceptive - Aussi appelée sensibilité mécanique profonde, elle permet de renseigner le cerveau sur la position spatiale des membres ainsi que les diverses résistance rencontrées pendant les mouvements - Les récepteurs sont situés dans les muscles, les tendons et les articulations : ils sont encapsulés et possèdent un seuil d’excitation bas. Ils sont innervés par des fibres de gros diamètre type Aβ. o Les fuseaux neuromusculaires sont constitués de 4 à 8 fibres et sont innervés par le motoneurone. Ce sont des récepteurs sensibles à l’étirement, ils renseignent donc sur la longueur du muscle.  Leur densité varie selon l’importance des mouvements du muscle : ils sont plus nombreux dans es muscles « précis » o L’organe tendineux de Golgi se retrouve dans les tendons et aponévroses. Ils sont sensibles à la tension musculaire. 8 UE 2A Neurophysiologie o Les récepteurs articulaires se trouvent dans les capsules articulaires et renseignent sur la position et le mouvement des articulations. Informations proprioceptives Sensibilité proprioceptive consciente Localisation corps ₵ Nom du faisceau Terminaison - Voie des colonnes dorsales : er Noyaux de Goll & Burdach 1 neurone Ganglion rachidien o Goll : partie inférieure Bulbe rachidien o Burdach : partie supérieure ème Faisceau du lemnisque médian Noyau VPL 2 neurone Noyaux de Goll & Burdach DECUSSATION TOTALE Thalamus controlatéral ème ème 3 neurone Noyau VPL Axone du 3 neurone Cortex somesthésique Sensibilité proprioceptive inconsciente er er Couche VII de Rexed 1 neurone Ganglion rachidien Axone du 1 neurone Moelle épinière - PAS DE DECUSSATION ! o Faisceau de Flechsig : partie - Cervelet : correction des erreurs ème 2 neurone Couche VII de Rexed inférieure - Moelle : réflexes segmentaires o Faisceau cunéo-cérébelleux :  Maintien de la posture partie supérieure La sensibilité sensorielle La vision - L’œil est une sphère creuse composée de trois tuniques concentriques : o La sclérotique, tunique fibreuse externe qui en arrière arrime les muscles oculomoteurs et en avant se clarifie pour donner la cornée. o L’uvée qui est la tunique vasculaire pigmentée à l’avant  Iris qui est percé par la pupille (diaphragme) placé devant le cristallin (lentille d’accommodation). o La rétine qui est la tunique nerveuse où s’épanouit le nerf optique :  Elle possède deux régions particulières :  La tache jaune au centre de la fovea centralis, zone de sensibilité maximale.  Le point aveugle, insensible à toute radiation.  Sur le plan histologique, la rétine est un empilement de trois couches de cellules particulières : les cellules réceptrices, les cellules bipolaires et les cellules ganglionnaires.  Plus le nombre de cellules ganglionnaires par récepteur est grand, moins l’information sera précise  Convergence  Implication pathologique : Si les cellules de la rétine perdent leurs liaisons avec l’uvée, elles se nécrosent : c’est le décollement de la rétine. - L’intérieur de l’œil est divisé en deux cavités par le cristallin : o La cavité postérieure contient l’humeur vitrée. Implication pathologique : o La cavité antérieure contient l’humeur aqueuse et scindée en deux chambres : Si le canal de Schlemm se ferme, l’humeur  La chambre antérieure entre l’iris et la cornée. aqueuse n’est plus renouvelée : c’est un glaucôme  La chambre postérieure entre l’iris et les ligaments suspenseurs. - Le cristallin est une lentille biconvexe, élastique et donc déformable et transparente  Variable d’ajustement pour l’accommodation. - L’œil est protégé par les paupières et les cils ainsi que par l’appareil lacrymal et ses sécrétions. Il est mobilisé par les muscles oculomoteurs. 9 UE 2A Neurophysiologie - Les récepteurs visuels sont de deux types : o Les cônes regroupés au centre et présents en très petite quantité. o Les bâtonnets regroupés en périphérie et bien représentés. - Ils possèdent la même structure générale : un corps cellulaire avec des replis de la membrane situés dans le segment externe o C’est lui qui contient le photopigment   Le photopigment est une molécule constituée par l’opsine et le 11-cis-rétinal.  Les bâtonnets ne disposent que d’un seul type de photopigment (la rhodopsine) alors que les cônes en possèdent trois : ils sont donc responsables de la vision trichromatique. - Il faut retenir qu’il existe des différences fonctionnelles entre cônes et bâtonnets : o Les bâtonnets sont des récepteurs peu performants (grande convergence) mais très sensibles (beaucoup de pigments) : ils sont utilisés pour la vision scotopique. o Les cônes sont des récepteurs à très haute performance (peu de convergence) mais très peu sensibles (moins de pigments) : ils sont utilisés pour la vision photopique. Implication pathologique : - La perte de la vision crépusculaire est souvent liée à une carence en vitamine A (mauvais renouvellement du photopigment). - Les troubles de la vision des couleurs sont multiples : o Les monochromasies se caractérisent par un dysfonctionnement complet des cônes  Vision en noir et blanc. o Les dichromasies se définissent par la vision unique de deux couleurs : confusion rouge-vert ou jaune-bleu. - L’œil est une chambre photographique qui nécessite que l’image soit formée sur la rétine, pour cela il accommode à la lumière et à la distance. o L’accommodation à la lumière est permise par la ± grande ouverte du diaphragme irien.  C’est une voie réflexe stimulée par la quantité de lumière qui arrive à la rétine   Elle est permise par la présence d’une double musculature lisse :  Le sphincter irien, à fibres circulaires, permet la fermeture  Myosis (innervation pΣ)  Le dilatateur irien, à fibres radiales, permet l’ouverture  Mydriase (innervation Σ) o L’accommodation à la distance est permise par les modifications de courbures du cristallin :  Au repos le punctum remotum, distance jusqu’à laquelle un objet est net sans accommodation, est de 6,5m. Les objets plus proches que le PR seront perçus net dès que le cristallin aura accommodé.  Le punctum proximum représente la plus petite distance jusqu’à laquelle un objet peut être vu comme étant net. Implication pathologique : - La presbytie est un défaut d’accommodation acquis par perte d’élasticité du cristallin. - L’hypermétropie est caractérisée par un PP trop élevé : elle se corrige grâce à des lentilles convergentes. - La myopie se caractérise par un œil ayant un PR trop faible : elle se corrige à l’aide de lentilles concaves à bord épais. - L’astigmatisme correspond à une formation non ponctuelle de l’image sur la rétine. L’information visuelle - Les récepteurs sont sensibles aux radiations lumineuses du domaine visible (380-750 nm) : o Les photons absorbés par le photopigment vont provoquer le changement de conformation du cis-rétinal en trans-rétinal, l’opsine change de conformation et induit la transduction du signal : +  A l’état basal, la dépolarisation des récepteurs est continue (libération permanente de glutamate) et du Na entre en permanence dans le récepteur (dark current) : les photons viennent également activer la transducine et une + phosphodiestérase  GMPC ↘  Fermeture des canaux Na  La cellule s’hyperpolarise : l’amplitude de la réponse est proportionnelle à l’intensité du signal lumineux.  La cascade enzymatique permet la détection des plus petites intensités lumineuses  o L’information visuelle est donc le résultat de l’action de trois cellules : les cellules réceptrices (↘ libération de glutamate), les cellules bipolaires (JAMAIS DE PAs) et les cellules ganglionnaires (qui génèrent le PA) o Les cellules ganglionnaires font partie d’un système qui fonctionne en contraste avec une inhibition latérale pour une meilleure netteté :  Les cellules P sont dans la rétine fovéale et possède une très haute résolution spatiale.  Les cellules M sont localisées dans les régions périphériques avec une vision peu précise des formes.  Les cellules non M et non P permettent la vision des couleurs.  Enfin les cellules W iront se projeter sur les tubercules quadrijumeaux supérieurs pour la coordination tête-yeux. 10 UE 2A Neurophysiologie Les voies optiques - La quasi-totalité des fibres ira se projeter sur les corps genouillés externes qui est fait de 6 couches, 2 pour les informations en provenance des cellules M, le reste pour les cellules P. o Le reste des fibres ira se projeter sur les TQS pour la coordination tête-œil mais aussi rôle dans le reflexe pupillaire. o Certaines informations en provenance de cryptorecépteurs iront se projetter sur l’hypothalamus  Rythme circadien  Implication pathologique : - La section du nerf optique provoque la cécité monoculaire de l’œil correspondant. - Une lésion du chiasma optique provoque l’amputation de la vision des champs externes : hémianopsie bitemporale - Une lésion totale des fibres en arrière du chiasma optique provoquera l’amputation d’un même champ visuel : hémianopsie latérale homonyme. - Une lésion partielle des fibres partant des CGE provoquera une quadranopsie. - La perception visuelle met en jeu le cortex visuel primaire : o C’est un cortex organisé de manière rétinotopique : chaque point représente un point précis de la rétine  Précision ++ o L’analyse de chaque point est réalisée par un module cortical qui contient toutes les informations nécessaires à l’analyse d’un point précis de la rétine. Implication pathologique : si un module dégénère, le - La transmission des informations est réalisée par trois voie : point correspondant n’est plus analysé  « Pixel mort » o La voie magnocellulaire permet la détection de l’emplacement et l’analyse du mouvement. o La voie parvocellulaire permet l’analyse des formes et des détails, elle participe à la vision des couleurs. o La voie coniocellulaire permet l’analyse des couleurs. - L’intégration de l’information visuelle est effectuée au sein des aires visuelles secondaires et des aires temporales (mémoire visuelle) et pariétales (analyse du mouvement). Implication pathologique : L’audition - Une lésion d’une de ces aires associatives entrainera une cécité verbale : o Alexique : impossibilité de reconnaitre les mots lus L’oreille o Agnosique : impossibilité de reconnaitre les objets ou les couleurs - L’oreille se divise en trois territoires anatomiques : o L’oreille externe correspond au pavillon (partie molle) qui se continue par le conduit auditif externe et se termine par la membrane du tympan. o L’oreille moyenne est une cavité remplie d’air creusée dans le rocher de l’os temporal. Elle possède quatre ouvertures :  L’ouverture vers l’extérieur fermée par la membrane du tympan.  La fenêtre ronde qui communique avec la rampe tympanique  La fenêtre ovale qui communique avec la rampe vestibulaire  La trompe d’Eustache qui communique avec le nasopharynx  Equilibre des pressions   L’oreille moyenne contient également la chaîne des osselets qui sont indispensables pour la transmission et l’amplification des vibrations sonores : malleus, incus et stapes. o L’oreille interne est formée par des labyrinthes membraneux qui contiennent l’endolymphe, eux mêmes contenus dans des labyrinthes osseux qui contiennent de la périlymphe : ce sont la cochlée (audition) et les rampes vestibulaires (équilibre). La cochlée - La cochlée est en forme de cône avec un axe creux qui s’enroule jusqu’au conduit cochléaire : la columelle. La cochlée est faite de 3 canaux séparés par 2 cloisons (qui sont des membranes) : o La rampe vestibulaire au dessus Communiquent par l’hélicotrème o La rampe tympanique en dessous o Le canal cochléaire qui sépare les deux précédents - Le canal cochléaire est constitué par o La membrane basilaire qui soutient l’organe de Corti (qui contient les cellules sensorielles) et les terminaisons du nerf cochléaire VIIIc. o L’organe de Corti qui comprend deux piliers : une seule rangée de cellules ciliées internes (véritables cellules de l’audition) et 3 à 4 rangées de cellules ciliées externes. - Les cellules ciliées possède une plaque cuticulaire à la base de leurs cils pour leur apporter de la rigidité mais aussi, les cellules de soutien présentent sécrètent une lame réticulaire qui garantit un mouvement synchrone pour l’ensemble des cils. o La membrane tectoriale est une membrane gélatineuse dans laquelle tous els cils s’enfoncent : elle permet leur protection. 11 UE 2A Neurophysiologie - L’organe de Corti est innervé par des fibres afférentes qui naissent à la base des cellules ciliées qui forment la partie sensitive des fibres cochléaires. Le corps cellulaire des neurones se trouve dans le ganglion spiral de Corti : la majorité des fibres provient des CCI (plusieurs fibres pour une même cellule). - Les fibres efférentes constituent le contingent moteur et permettent de contrôler la sensibilité des CCE. L’audition - Le son est le stimulus adéquat : il est caractérisé par une fréquence (hauteur) et une amplitude (intensité). - Les vibrations de l’environnement sont amplifiées par le conduit auditif externe, transmis au tympan pour amplification par la chaine des osselets. Ensuite, les vibrations de la chaine des osselets sera transmise à la fenêtre ovale et provoquera des variations de pression de la PERILYMPHE dans la rampe vestibulaire puis dans la rampe tympanique. Ces variations de pressions mobiliseront la membrane basilaire qui contient les cils des CCI. + - La transduction du signal se fera par la formation de potentiels cochléaires liés à un courant entrant de K. o La mobilisation des cils des CCI provoque l’ouverture de canaux mécano-sensibles situés à l’extrémité apicale des stéréocils. 2+ 2+ o La cellule se dépolarise  Ouverture des VOC Ca  Entrée de Ca dans la CCI. +  La repolarisation des cellules est permise par l’ouverture de canaux K VOC. - Les CCI vont permettre la dépolarisation des fibres afférentes et donc la génération de PA tandis que les CCE vont amplifier le mouvement des cils en rapprochant la membrane basilaire de la membrane tectoriale. Implication pathologique : Certains antibiotiques détruisent les CCE : cela aura pour conséquence une surdité par absence d’amplification des mouvements ciliaires de la part des CCE - Les fibres cochléaires sont activées par des fréquences données en fonction de leur position  Carte tonotopique  o La membrane basilaire joue le rôle d’analyseur de fréquence. Les voies auditives - Le PA formé est transporté par le nerf cochléaire jusqu’aux noyaux cochléaires homolatéraux situés dans le bulbe rachidien. Les informations sont ensuite envoyées vers les CGI (avec relais dans les TQS pour réflexe tête-audition). Pour finir l’information ira jusqu’au cortex auditif primaire (aire 41 de Brodmann) localisé dans le lobe temporal : le son est localisé en fonction de la différence de temps d’arrivée au cortex auditif. o Le cortex auditif primaire est étroitement associé à l’aire auditive associative qui permet de reconnaitre et d’interpréter les sons. Implication pathologique : une lésion de l’aire auditive - Les sensations auditives sont définies par des seuils : associative provoque une surdité verbale. o Le seuil auditif absolu qui est de 4dB. o Au delà de 130 dB, la sensation devient douloureuse. o La sensibilité maximale de l’oreille vaut pour des fréquences comprises entre 1000 et 4000 Hz. L’équilibre Structures sensorielles - Les structures sensorielles sont des cellules ciliées qui déchargent en réponse à l’inclinaison des cils provoquée par les mouvements de la tête : o Les canaux semi circulaires répondent aux accélérations angulaires  Mouvements de rotation o Les organes otolithiques (saccule et utricule) répondent aux accélérations linéaires (grâce au mouvement des cristaux de CaCO3 qu’ils contiennent). - Selon le sens d’inclinaison des cils, la fréquence de décharge des PAs augmente ou diminue  Implication pathologique : - Vertiges si les canaux semi circulaires sont atteints. - Syndrome de Ménière : si l’ensemble du labyrinthe est atteint alors le patient souffrira de vertiges, d’acouphènes et de pertes temporaires de l’audition. 12 UE 2A Neurophysiologie Voies sensorielles et sensations vestibulaires - Les fibres formant le contingent vestibulaire de la paire VIII iront se projeter sur leurs noyaux présents dans le tronc cérébral (certaines fibres vont directement se projeter sur le cervelet). Ensuite, des noyaux vestibulaires l’information est envoyée vers : o Les noyaux des nerfs oculomoteurs  Réflexe vestibulo-oculaire : contrôle des mouvements oculaires pour maintenir le regard fixé sur l’objet pendant les mouvements. Implication pathologique : si le RVO est aboli, le patient ne peut plus fixer le regard sur un objet. o Les motoneurones médullaires des muscles extenseurs pour concourir au maintien de la posture. o Les motoneurones des muscles extenseurs de la nuque pour les ajustements posturaux réflexes o Le noyau ventral postérieur du thalamus pour la perception de l’orientation du corps. POUR RESUMER : - Le système vestibulaire permet de détecter les accélérations induites par les mouvements de la tête. - Il permet de garder une image stable ou, à défaut, de déclencher des mouvements compensateurs. - Il permet de garder l’équilibre y compris pendant la locomotion. 13 UE 2A Neurophysiologie Le tissu musculaire - Les muscles striés squelettiques ont pour but de déplacer le squelette et de maintenir une posture. Ils sont sous contrôle volontaire, innervés par le système somatique. La contraction du muscle nécessite une stimulation nerveuse. Le tissu musculaire présente quatre grandes propriétés : o L’excitabilité, comme pour le tissu nerveux. o La contractibilité, capacité de se contracter dans une direction préférentielle. o L’extensibilité, pour s’étirer au-delà de sa longueur de repos. o L’élasticité pour reprendre sa longueur de repos après contraction. Anatomie du muscle squelettique Ils représentent une masse considérable de la masse corporelle (40%). Il existe des différences entre les muscles par leurs fonctions anatomiques, leurs propriétés métaboliques et leurs actions motrices. Bien que ne faisant pas l’objet de ce cours, les muscles sont les principaux acteurs de la thermorégulation (production de 85% de la chaleur totale). Structure générale du muscle strié - Le muscle est un ensemble de fibres, dont le nombre est fonction de la précision du muscle, regroupées en faisceaux musculaires. Chaque niveau d’organisation est protégé par une enveloppe de tissu conjonctif : o L’endomysium enveloppe les myocytes ; o Le périmysium englobe les faisceaux de myocytes ; o Le périmysium entoure les muscles. - On y retrouve de très nombreux vaisseaux sanguins, dont le débit est modulable pour adapter les apports en fonction de l’activité musculaire et faciliter l’élimination des déchets. De même, on retrouve les fibres des neurones moteurs et sensitifs. - Les unités motrices sont les unités fonctionnelles des muscles. On regroupe sous le terme d’unité motrice l’ensemble formé par un motoneurone et toutes les fibres qu’il innerve. - On appelle jonction neuromusculaire le contact fonctionnel entre le motoneurone et le muscle. Les structures sensorielles - Les fuseaux neuromusculaires o Ce sont des récepteurs sensibles à l’étirement (terminaisons annulo-spiralées situées au milieu des fibres intra-fusales) innervés par des motoneurones. o Ils sont le point de départ des fibres IA de gros calibre (donc conduction très rapide). - Les organes tendineux de Golgi o Ils sont situés dans les tendons et aponévroses. o Ils sont sensibles à la tension qui règne au sein du muscle et constituent le point de départ des fibres IB de gros calibre qui conduisent les informations au système nerveux central (SNC). Les fibres musculaires striées squelettiques - Les myocytes sont des cellules de forme cylindrique (dont le diamètre varie de 10 à 100 µm) possédant plusieurs noyaux qui sont refoulés à la périphérie : - Le cytoplasme ou sarcoplasme est très riche en mitochondries (pour la dégradation des substrats énergétiques), en inclusions de glycogène et de triglycérides (pour la production d’énergie) et en myoglobine (molécule de stockage de l’ , permet le fonctionnement aérobie du muscle). - La membrane plasmique ou sarcolemme est une bicouche lipidique qui possède deux parties distinctes : o La plaque motrice, région réceptrice de la commande nerveuse, insensible à toute stimulation électrique puisque totalement dépourvue de canaux voltage-dépendants mais riche en récepteurs à l’acétylcholine (ACh). o Le reste du sarcolemme est électriquement excitable et conducteur, car riche en canaux voltage-dépendants et présentant de longues invaginations de la membrane appelées Tubules T au niveau desquels on retrouve de nombreux canaux calciques lents. - Le réticulum sarcoplasmique (RS) constitue un réseau de vésicules anastomosées entre elles formant le réservoir de calcium de la cellule. Sa membrane est électriquement inexcitable et possède des canaux à ryanodine et des calcium-ATPases (pompes pour rapatrier le calcium vers le RS). On note l’importance des triades, zones dans lesquelles on retrouve un tubule T coincé entre deux citernes terminales du RS, pour la facilitation de la sortie de calcium. 14 UE 2A Neurophysiologie Les myofibrilles - En microscopie optique : o Elles ont un aspect strié qui est dû à l’alternance de bandes claires I, centrées par les stries Z, et de bandes A foncées présentant au centre une zone H avec une ligne M. o Le sarcomère représente l’unité de contraction élémentaire de la myofibrille, il est compris entre deux stries Z. - En microscopie électronique : o On distingue trois types de filaments :  Les filaments épais de myosine, possédant une tête globulaire lourde (constitue de méromyosine) avec des sites de liaisons à l’actine et à l’ATP. La queue elle est constituée par le super-enroulement en hélice de myosine légère. La myosine se regroupe en faisceaux d’orientation opposée et attachés à la ligne M avec les têtes dirigées vers les filaments fins d’actine.  Les filaments fins d’actine, attachés par une extrémité à la strie Z. Il est formé par un filament fin organisé en double hélice de tropomyosine qui supporte des grains d’actine (dont les sites de liaison à la myosine sont masqués au repos) et des grains de troponine (protéine trimèrique, la sous unité C lie le , I inhibe l’activité ATPasique et T permet la fixation à la tropomyosine).  Des filaments élastiques tels que la titine (PM très élevé) et la nébuline pour stabiliser la structure. Aspect d’une myofibrille en MO Aspect d’une myofibrille en ME La contraction musculaire La formation des potentiels de plaque - La transmission de l’influx nerveux par le motoneurone à la fibre musculaire au niveau de la jonction neuromusculaire conduit à la formation d’un potentiel de plaque motrice (PPM) qui possède exactement les mêmes caractéristiques qu’un potentiel post synaptique excitateur, en particulier, la réponse est proportionnelle à la quantité d’ACh libérée. - De plus, il existe en l’absence de toute stimulation électrique des courants de plaque miniatures. Ils sont dus à la libération spontanée d’ACh par les neurones (les vésicules synaptiques étant des structures instables). Le potentiel d’action musculaire (PAM) - Le site générateur du PAM est situé juste à côté de la plaque motrice car le site est très riche en canaux voltage-dépendants. La propagation du potentiel d’action (PA) entraine la dépolarisation du sarcolemme et du système T. - La dépolarisation du système T permet l’activation des canaux calciques lents qui entraineront l’ouverture des canaux à ryanodine et en conséquence la sortie du du RS. - Le calcium ainsi libéré ira se fixer sur la sous unité C de la troponine pour déclencher la contraction musculaire. Ensuite, l’action des pompes à feront retourner le calcium au sein du RS. - Attention ! Le calcium nécessaire à la contraction est exclusivement cellulaire, on ne fait jamais appel au calcium extracellulaire ! (contrairement aux cellules cardiaques). Le raccourcissement des sarcomères - Les sites de liaison à la myosine ont besoin d’être démasqués. Pour cela, le calcium provenant du RS vient se fixer sur la sous unité C de la troponine qui va changer la conformation de la tropomyosine ce qui permet le rapprochement entre les têtes de myosine et l’actine. - La levée d’inhibition de la troponine I sur l’ATPase permet l’hydrolyse de l’ATP qui fournit l’énergie nécessaire au pivot de la tête de myosine et donc engager le déplacement du filament fin d’actine le long de la myosine. 15 UE 2A Neurophysiologie - Consécutivement à l’hydrolyse de l’ATP, la libération d’ADP permet la fixation d’une nouvelle molécule d’ATP  véritable déclencheur de la rotation de la tête de myosine et du détachement de l’actine. - Le sarcomère se raccourcit : les stries Z se rapprochent mais la longueur des filaments reste constante  o Lors d’une contraction isométrique, la longueur du muscle est fixe mais la tension augmente, il n’y a pas de mouvement. o Lors d’une contraction isotonique, la tension du muscle est fixe mais la longueur diminue, on a un mouvement. Etapes moléculaires de la contraction musculaire Les propriétés des muscles squelettiques Les deux types de fibres musculaires Unités motrices lentes ou fibres de type I Unités motrices rapides ou fibres de type II Fibres oxydatives à contraction lente : Fibres glycolytiques à contraction rapide : activité ATPasique faible. activité ATPasique élevée. Contraction longtemps et sans fatigue : Contraction de courte durée : Reconstitution facile du stock d’ATP Reconstitution difficile du stock d’ATP Fonctionnement en aérobiose : Fonctionnement en anaérobiose : Environnement riche en Environnement pauvre en , accumulation d’acide lactique Motoneurone de petite taille Motoneurone de grande taille Activité tonique quasi-permanente : Activité phasique : Implication dans la motricité posturale Implication dans la motricité cinétique Les propriétés métaboliques - La capacité de contraction des fibres est fonction de la disponibilité en ATP. - Pour cela, il existe différentes sources au sein de l’organisme : o Les sources immédiates :  Les réserves musculaires en ATP, elles sont régénérées par une myokinase et présentent une autonomie très faible.  Les réserves de créatine-phosphate, le stock est mobilisé lorsque le rapport diminue. o Les sources différées proviennent de la dégradation du glucose :  La glycolyse anaérobie transforme le glucose en lactate. Elle est déclenchée par une diminution du rapport et par l’augmentation de calcium intracellulaire. Elle a surtout lieu dans les muscles blancs présentant une faible teneur en myoglobine et possédant un faible réseau capillaire. 16 UE 2A Neurophysiologie  La glycolyse aérobie a lieu dans la mitochondrie grâce au cycle de Krebs et à la β-oxydation. Il faut noter que la dégradation des acides gras est plus rentable mais beaucoup trop lente. Elle a lieu dans les muscles rouges à capillaire dense et à teneur élevée en myoglobine. Les réponses contractiles - Les secousses musculaires : o Pour une stimulation unique supraliminaire : on observe un myogramme avec une période de latence (elle existe toujours et correspond au temps de propagation du PAM le long du sarcolemme), une période de contraction (diminue si la température augmente, intérêt de l’échauffement chez les sportifs) et une période de relaxation (passive, toujours plus longue que la période de contraction, elle est basée sur les propriétés élastiques des fibres).  La fatigue musculaire apparaît lorsqu’il y a trop de contractions, la période de latence augmente tout comme le relâchement et l’amplitude de la contraction diminue. Le stock d’ATP est plus difficilement régénérable. o Pour une deuxième stimulation supraliminaire qui a lieu pendant ère la période de contraction de la 1 et après la période réfractaire, on observe une augmentation de la force de contraction à la suite d’une sommation temporelle : c’est une marche de l’escalier de Bowditch. o Dans le cas de stimulations supraliminaires répétées, on obtient :  Un tétanos imparfait si les stimulations ont lieu pendant les périodes de relaxation ;  Un tétanos parfait si les stimulations sont faites pendant les périodes de contraction : il n’existe plus de marches d’escalier, la fréquence de fusion des marches dépend de la teneur en fibres de type I ou II. - Il existe une relation directe entre la concentration en et la force de la contraction. - Les contractions musculaires sont partiellement fusionnées car la fréquence maximale d’émission des PAs par le motoneurone est inférieure à la fréquence de fusion des fibres musculaires ce qui permet d’obtenir un tétanos parfait. La stabilité du système est obtenue grâce à la présence de fibres élastiques. Les caractéristiques de la force de contraction musculaire - Le nombre de fibres musculaires : le nombre de fibres qui se contractent simultanément pour la sommation spatiale influe sur la force de contraction : les fibres sont recrutées en fonction de l’intensité du stimulus, MAIS l’intensité maximale sera toujours la même  - La taille des fibres : le recrutement des fibres dépend de la taille des fibres, cela permet d’adapter l’intensité de la tension musculaire au mouvement à effectuer (plus le stimulus est important plus le recrutement évolue vers des fibres de gros diamètre). - Le degré d’étirement du muscle : la force de contraction dépend de la tension active qui est générée par la stimulation. Cette même tension active dépend de la longueur initiale du sarcomère. La force maximale est développée pour la longueur de repos du sarcomère. La force de contraction musculaire dépend également d’une seconde force passive qui est générée en fonction du degré d’étirement du muscle. o La force totale est donc la résultante de la force contractile active et de la force élastique passive.  A partir d’un certain degré de contraction, la force élastique dépasse la force contractile  il y a diminution du coût énergétique de la contraction musculaire  - La fréquence des stimulations reçues : la force de contraction est d’autant plus grande que la fréquence des stimulations est importante. - La vitesse et la durée de contraction dépendent du type de fibre musculaire (importance relative occupée par les fibres dans les sections transversale), de la charge (au delà d’une certaine charge seuil, on obtient une contraction purement isométrique) et du recrutement (plus les unités sont mobilisées, plus les contractions seront rapides et prolongées). 17 UE 2A Neurophysiologie La motricité et son contrôle Les éléments impliqués dans la motricité Les réflexes spinaux Un acte réflexe est un acte prévisible, stéréotypé qui se produit sans le concours de la conscience ou de la volonté. Le réflexe myotatique - Départ : terminaison annulo-spiralée au niveau des fuseaux neuromusculaires des fibres intrafusales  Sensible à la longueur. - Voie : fibre IA de gros calibre qui s’articule directement avec le motoneurone du même muscle. - Arrivée : Fibres musculaires striées du même muscle. - C’est un réflexe monosynaptique très rapide et très fiable. - Il est renforcé par l’inhibition simultanée du muscle antagoniste : c’est le principe de Sherrington  (contraction du muscle et relâchement simultané de l’antagoniste). Le réflexe tendineux de Golgi - Départ : récepteur encapsulé de l’organe tendineux présent dans les tendons ou aponévroses  Sensible à la tension. - Voie : fibre IB de gros calibre qui s’articule avec un interneurone inhibiteur qui s’articule ensuite avec le motoneurone du même muscle. - Arrivée : Fibres musculaires striées du même muscle. - C’est un système à rétro-action négative qui a pour but de contrôler la tension musculaire afin d’éviter toute déchirure musculaire. Les réflexes de flexion-extension - Ils sont mis en jeu par l’activation de mécano-nocicepteurs. - Ce sont des réflexes polysynaptiques qui ont pour finalité d’éloigner les membres de la source douloureuse. Le fonctionnement des noyaux gris centraux Structure des corps striés (noyaux gris centraux) : - Le noyau caudé est un noyau en « fer à cheval » enroulé autour du thalamus qui reçoit les afférences des fibres oculaires. - Le noyau lenticulaire, organisé en trois ensembles : o Le putamen qui concentre les informations du corps. o Le pallidum externe et interne. - Il existe des structures rattachées aux noyaux gris centraux mais qui ne sont pas des noyaux gris centraux… On distingue : o La substance noire subdivisée en :  Pars reticulata, de même origine embryologique que le pallidum interne.  Pars compacta. o Le noyau sous thalamique encore appelé corps de Luys. Efférences à partir des corps striés - Les neurones inhibiteurs à GABA du pallidum interne se projettent sur les neurones excitateurs à glutamate du thalamus qui se projettent sur les aires motrices du cortex frontal impliquées dans les mouvements du corps. - Les neurones inhibiteurs à GABA de la pars reticulata se projettent sur les neurones excitateurs à glutamate du colliculus supérieur projettent sur les noyaux des nerfs oculomoteurs (III, IV et VI) impliqués dans les saccades oculaires. Les circuits dans les corps striés - Les neurones du putamen et du noyau caudé sont tous des neurones épineux moyens inhibiteurs à GABA. Il existe deux sous- circuits distincts : 18 UE 2A Neurophysiologie o Les neurones à GABA/substance P du putamen se projettent sur le pallidum interne et ceux de du noyau caudé se projettent sur la pars reticulata. o Les neurones à GABA/enképhaline du putamen et du noyau caudé se projettent sur le pallidum externe. Les neurones excitateurs à glutamate du pallidum externe se projettent sur le pallidum interne et sur la pars reticulata. Le fonctionnement des corps striés - En l’absence de mouvement : o Les neurones du putamen et du noyau caudé sont inactifs  absence d’inhibition des neurones inhibiteurs du pallidum externe. o Les neurones de la pars reticulata et du pallidum interne exercent une activité inhibitrice spontanée sur les structures sur lesquelles ils se projettent. o Conséquence : absence de mouvements du corps et des yeux. - Au moment de réaliser un mouvement : o Il y a activation des neurones épineux moyens du putamen et du noyau caudé par les neurones excitateurs à glutamate du cortex. o Le circuit GABA/substance P va lever l’inhibition du thalamus et le colliculus supérieur  Système facilitateur des mouvements. o Le circuit GABA/enképhaline va au contraire freiner le thalamus et le colliculus supérieur  Système entravant les mouvements.  Il existe une balance entre les deux systèmes, le système facilitateur étant favorisé  En absence de mouvement… Lors de la réalisation du mouvement… - Des décharges anticipatrices ont lieu dans le putamen et le noyau caudé, elles participent au phénomène de sélection des mouvements. 19 UE 2A Neurophysiologie Implication pathologique : - S’il existe un déséquilibre entre les voies GABA/substance P et GABA/enképhaline on observe : o Des TOCs et un hémiballisme si le noyau sous thalamique est atteint. o La chorée de Huntington lorsque les neurones à enképhaline sont atteints, existence de mouvements violents et involontaires des membres. Modulation de l’activité des neurones épineux La voie dopaminergique - Elle commence avec les neurones de la pars compacta de la substance noire. - Elle facilite les mouvements et les saccades oculaires : elle est à l’origine du déséquilibre en faveur de la facilitation du mouvement. Implication pathologique : - Maladie de Parkinson : dysfonctionnement de la voie dopaminergique. Il existe alors une inhibition excessive exercée par les corps striés, l’activation motrice est alors beaucoup plus compliquée à obtenir. Des tremblements au repos apparaissent. o On traite le Parkinson en administrant des agonistes de la dopamine et, en complément, des anti-cholinergiques. La voie cholinergique intrastriale - Elle prend source au niveau des neurones cholinergiques du striatum. - Elle inhibe les mouvements et les saccades oculaires : c’est le parfait opposé de la voie dopaminergique. Le cervelet et son fonctionnement Anatomie du cervelet - Le cervelet est constitué de deux hémisphères réunis par une partie centrale appelée vermis. Plus en arrière, on retrouve le lobe floculo-nodulaire. - Il est situé à la base du crâne, derrière le pont et au dessus du bulbe rachidien. Il est uni au tronc cérébral par des pédoncules cérébelleux. - Le cervelet comprend trois parties principales : o Le cortex, organisé en plusieurs couches dont une comportant des cellules de Purkinje à GABA. o Une zone de substance blanche sous corticale. o Des cellules rassemblées qui forment les noyaux gris profonds, au nombre de quatre par hémisphère, du plus latéral au plus médial :  Le noyau dentelé.  Les deux noyaux interposés.  Le noyau fastigial. - Ces noyaux ne sont pas présents dans le lobe floculo-nodulaire ! - On peut diviser le cervelet en trois parties principales en se fondant sur l’origine des afférences reçues et sur le rôle fonctionnel du cervelet. On distingue donc le cérébro-cervelet, le vestibulo-cervelet et le spino-cervelet. 20 UE 2A Neurophysiologie Les fonctions du cervelet - Des fibres afférentes qui ont pour origine le cortex cérébral, font relais au niveau des noyaux du pont et atteignent le cervelet au niveau des hémisphères latéraux, correspondant au cérébro-cervelet. - Des efférences du cervelet moteur se projettent par le biais des noyaux dentelés sur le thalamus ventro-latéral et permettent ainsi de contrôler l’activité des neurones des aires motrices corticales. - Le cervelet spinal reçoit des informations proprioceptives en provenance de la périphérie. Ces informations sont projetées sur deux cartes du corps : o Les informations de la partie axiale (tronc principalement) se projettent sur la partie vermienne. o Les informations de la partie appendiculaire (i.e les membres) se projettent sur la partie paravermienne. - Le cervelet de la zone paravermienne contrôle l’exécution du programme moteur : ses efférences se projettent sur les noyaux interposés où elles font relais avec des neurones ayant pour destination le noyau rouge du tronc cérébral. Implication pathologique : - Une lésion de la zone paravermienne se traduit par une hypermétrie (dysmétrie) ainsi que des tremblements lors de l’exécution du mouvement. - Mais aussi par une démarche ébrieuse : le patient ratera systématiquement le bout - Le de son cervelet nez lorsqu’on contrôle luibonne donc la demande de le toucher exécution avec son doigt. du programme moteur grâce : o Au cervelet vermien pour le contrôle de la motricité posturale. o Au cervelet paravermien pour le contrôle de la motricité volontaire distale. La motricité somatique - On oppose deux systèmes : o Un système ventro-médian, impliqué dans la posture et la locomotion, pour lequel les corps cellulaire des motoneurones sont situés dans la partie médiane de la corne ventrale de la moelle épinière : il permet le contrôle du tronc. o Un système latéral, impliqué dans la réalisation des mouvements volontaires, pour lequel les corps cellulaire motoneurones sont situés dans la partie latérale de la corne ventrale de la moelle épinière. La motricité posturale - Elle correspond à l’activité musculaire nécessaire pour garder l’équilibre, elle repose sur l’activité des muscles posturaux antigravitaires. Ils sont en activité permanente mais le tonus musculaire varie en fonction du nycthémère. Rôle de la moelle épinière - Son rôle est capital puisqu’elle intervient à trvaers de nombreux réflexes dont le réflexe myotatique (boucle de régulation de la longueur du muscle). Le point de consigne est modulable (motoneurone γ). Implication pathologique : - Une lésion des motoneurones α peut provoquer une paralysie ou une parésie (diminution de la force de contraction). - Dans certains cas une aréflexie apparait  Atrophie musculaire à long terme. Rôle du tronc cérébral - Les structures du tronc cérébral sont à l’origine des voies extrapyramidales nécessaires pour garder l’équilibre ou le récupérer. o Les formations réticulées pontique et bulbaire sont respectivement activatrice et inhibitrice : le tonus antigravitaire dépend de l’équilibre entre la FRAD et la FRID  Elles permettent des ajustements posturaux a priori via le système cortico-réticulo-spinal. o Les noyaux vestibulaires permettent de corriger des pertes d’équilibre a posteriori : ce sont des réaction de compensation provenant du noyau vestibulaire latéral. o Les tubercules quadrijumeaux supérieurs vont diriger els yeux et la tête vers le point de l’espace à percevoir. o Les centres supérieurs :  Les corps striés vont inhiber le tonus musculaire.  Le cervelet réalise le contrôle en fonction d’une balance hypertonie (LFN) et hypotonie (Vermis) 21 UE 2A Neurophysiologie POUR RESUMER : - Les motoneurones α sont constamment bombardés d’informations : la résultante est le tonus musculaire. - Il existe deux groupes de faisceaux dans le système ventro-médian : o Le groupe des faisceaux réticulo-spinal pontique et bulbaire qui vont garantir le contrôle de la posture du tronc et de la musculature antigravitaire. o Le groupe des faisceaux vestibulo-spinal et tecto-spinal vont contrôler la posture de la tête et du cou. La motricité volontaire - Ce sont les mouvements volontaires réalisés indépendamment des informations sensorielles, il correspond au système latéral décrit ci-dessus. Il met en jeu : o Le faisceau cortico-spinal croisé pour les muscles distaux. o Le faisceau rubro-spinal pour les membres supérieurs. - La réalisation des mouvements fait intervenir différentes structures parmi les centres supérieurs. Le cortex moteur - Il est situé en avant de la scissure de Rolando (gyrus pré central) caractérisé par l’absence de couche IV et un fort développement des couches III et V. - A partir de la couche V, des fibres partent et ont différentes destinées : o Le faisceau cortico-bulbaire ira se projeter sur les noyaux des nerfs crâniens et sur la FR. o Le faisceau pyramidal ira se projeter sur la moelle APRES DECUSSATION AU NIVEAU BULBAIRE. Implication pathologique : Si le cortex moteur est lésé, on observera une hémiplégie croisée (puisque le faisceau pyramidal décusse à l’étage bulbaire). - De même que son homologue sensitif, il présente une organisation somatotopique poussée ainsi qu’une organisation en colonne. - Il faut noter que o L’aire 6 du lobe frontal permet de sélectionner les mouvements à exécuter sur la base d’indice externes et internes. o Le cortex pariétal postérieur et le cortex préfrontal interviennent dans la prise de décision et l’anticipation des conséquences de l’action. Les corps striés - Les informations arrivent sur le putamen et seront traitées à travers une boucle qui implique le globus pallidus, le thallamus et l’aire 6 du lobe frontal : ils vont sélectionner et permettre le déclenchement des mouvements volontaires en atteignant le seuil de déclenchement. Le cervelet - Le cervelet moteur reçoit les informations de la part du faisceau cortico-spino-cérébelleux et les envoie vers le cortex moteur et prémoteur : il permet de préciser les caractéristiques du mouvement à effectuer. - Le cervelet paravermien reçoit ses informations des faisceaux de Flechsig et FCC : il contrôle la bonne exécution du programme moteur. - La copie du programme moteur est envoyée aux motoneurones α par le faisceau de Gowers pour comparaison et ajustements si nécessaire à partir de projections sur le noyau rouge. Implication pathologique : - Une lésion du cervelet moteur perturbera la bonne exécution des mouvements pluri-articulaires. POUR CONCLURE : - Une lésion du cervelet paravermien provoquera une dysmétrie - La motricité volontaire est organisée de façon hiérarchique : et des tremblements. o Les aires associatives élaborent la stratégie. o Les corps striés vont faire en sorte d’atteindre le seuil de déclenchement du mouvement. o Le cervelet moteur précise les caractéristiques du mouvement. o L’aire 6 du lobe frontal centralise les informations et les précisions sur les caractéristiques. o L’aire 4 permet la réalisation du mouvement. o Le cervelet paravermien permet le contrôle de la bonne exécution du programme moteur ainsi que d’éventuelles corrections. 22 UE 2A Neurophysiologie Le Système Nerveux Végétatif - Il innerve l’intégralité des fibres musculaires lisses, les fibres musculaires cardiaques ainsi que les glandes endocrines et exocrines. - On le divise en deux contingents complémentaires qui assurent l’équilibre du corps : o Le système nerveux sympathique qui mobilise les ressources en cas de stress de l’organisme.  La plupart de ses réponses sont des effets généralisés. o Le système nerveux parasympathique qui permet de restaurer l’énergie dépensée. - L’activité tonique du SNV est une balance permanente entre les deux systèmes. Cependant certaines fonctions possèdent un tonus prédominant: o Tonus basal Σ pour les vaisseaux sanguins. o Tonus basal pΣ pour le tube digestif et le cœur (rôle cardiomodérateur). - Le SNV fonctionne de manière réflexe : les récepteurs conduisent l’information jusqu’aux centres (hypothalamus, moelle épinière et tronc cérébral). Les voies efférentes sont elles différentes selon le contingent activé. - Les corps cellulaires des neurones afférents se retrouvent dans les ganglions spinaux : une branche ira se terminer dans les récepteurs spécialisés tandis que l’autre ira faire synapse dans la corne dorsale de la ME ou dans le TC. Le système nerveux sympathique - C’est un système thoraco-lombaire : les corps cellulaires sont localisés de T1 à L2. - Les axones cheminent à travers les ganglions paravertébraux  Chaine sympathique latérale. - Il y a formation de rameaux communicants blancs à partir de fibres myélinisées pré- ganglionnaires. ers èmes - Les 1 neurones font relais dans le ganglion. L’axone des 2 neurones emprunte le rameaux communicant gris pour rejoindre la cible o Il n’y a pas de relais si les fibres innervent un viscère abdominal  - Les nerfs splanchniques se forment dès lors pour aller rejoindre le neurone post- ganglionnaire situé dans le ganglion prévertébral  Le système nerveux parasympathique ers - C’est un système crânio-sacré : les corps cellulaires des 1 neurones se retrouvent dans le tronc cérébral et la moelle sacrée. o Dans le tronc cérébral, les corps cellulaires sont regroupés sous forme de noyaux :  Noyau d’Edinger-Westphal : relai dans ganglion ciliaire puis innervation des sphincters iriens.  Noyau lacrimo-muco-nasal (nerf VII) : relai dans ganglion sphénopalatin puis innervation des glandes lacrymales et nasales.  Noyau salivaire supérieur (nerf VIIbis) : relai dans ganglion sous-maxillaire et innervation des glandes salivaires (sauf parotide).  Noyau salivaire inférieur (nerf IX) : relais dans ganglion otique puis innervation des parotides.  Noyau moteur dorsal du vague (nerf X) : relais dans ganglions des viscères thoraciques. o Dans la moelle sacrée, les neurones se retrouvent de S2 à S4 et font relais à proximité des organes cibles. Système nerveux sympathique Système nerveux parasympathique Système thoraco-lombaire Système crânio-sacré Relais dans des ganglions proches de la moelle épinière Relais dans des ganglions proches ou contenus dans les cibles er ème er ème 1 neuron court et 2 neurone long 1 neurone long et 2 neurone court Innervation de presque tous les organes L’innervation ne concerne que quelques organes Le système nerveux entérique - C’est un ensemble de neurones regroupés au niveau de l’estomac essentiellement (quelques uns se retrouvent au niveau intestinal). - Ils se regroupent en deux plexus principaux : o Le plexus myentérique qui contrôle la musculature intestinale. o Le plexus sous-muqueux qui s’occupe de l’état chimique de l’intestin. - Le SNE envoie des ondes de décharge paraΣ qui permettent d’assurer le maintient du péristaltisme digestif. 23  UE 2A Neurophysiologie Le contrôle des fonctions végétatives - Le principal centre de contrôle est l’hypothalamus : il émet des projections descendantes sur différents centres inférieurs (tronc cérébral, noyaux, ganglions). - La transmission de l’information au niveau des ganglions Σ et paraΣ se fait grâce à l’acétylcholine qui ira se lier à des récepteurs nicotiniques pour générer des PPSE rapides. - La transmission de l’information vers les cibles dépend du système considéré : o Le système Σ utilisera la noradrénaline : cf. page 6. Implication thérapeutique : o Le système para utilisera l’acétylcholine : les récepteurs sont également Il existe des molécules capables de stimuler ou d’inhiber les des CPG mais cette fois ci ce sont des récepteurs muscariniques : SNV : 2+ - Les agonistes produiront le même effet que la molécule  M1, M3 et M5 activent la PLC  Augmentation du Ca  M2 et M4 inhibent l’adénylcyclase  Diminution de l’AMPC endogène : ce sont des mimétiques. - Les antagonistes vont venir inhiber l’effet transduit par les récepteurs : ils sont lytiques. Les effets du SNV sur les grandes fonctions - Il existe également des ganglioplégiques pour bloquer la transmission au niveau du ganglion. La fonction ophtalmique - Le rôle du SNV est très important : il intervient dans les processus d’accommodation à la distance et à la lumière ainsi que dans le contrôle des sécrétions lacrymales. o L’accommodation à la lumière passe par le contrôle végétatif du sphincter irien (paraΣ) et du dilatateur irien (Σ) : c’est un processus réflexe quantique et consensuel. o L’accommodation à la distance repose sur le contrôle des courbures du cristallin : la tension des procès ciliaires est stimulée par le paraΣ et inhibée par le Σ. o Les glandes lacrymales sont à la fois innervées par le système Σ et paraΣ. La fonction digestive - Il existe un tonus paraΣ prédominant : une stimulation de ce même système augmentera le péristaltisme ainsi que les sécrétions exocrines. Le Σ possède les effets opposés. La fonction cardiovasculaire - Elle est régulée de façon réflexe afin de garantir le bon approvisionnement en O 2 des tissus. - Les informations nécessaires sont recueillies par des récepteurs spécialisés : o Les barorécepteurs, sensibles à la pression artérielle. o Les chémorécepteurs, sensibles au contenu chimique gazeux du sang artériel. - Lorsqu’ils sont activés, ces deux types de récepteurs vont provoquer un effet chronotrope négatif (ralentissement de la fréquence cardiaque) et inotrope négatif (diminution VES, niveau de constriction artérioles, conduction électrique cardiaque). Les effets inverses sont observés s’ils ne sont pas assez stimulés. La fonction pulmonaire - Le système paraΣ va provoquer une broncho-constriction ainsi au’un augmentation des sécrétions bronchiques alors que le Σ aura un effet bronchodilatateur important (effet β2). Implication pathologique : Implication thérapeutique : Les β-bloquants consommés à trop Le traitement de la crise d’asthme se fait par pulvérisation d’adrénaline ou de sympathomimétique. forte dose (perte de spécificité) iront se fixer sur les récepteurs bronchiques  Toux et dyspnée La fonction vésicale Etre continent, c’est sympathique ! - Des mécanorécepteurs sont insérés dans la paroi vésicale et sont source d’informations pour les centres supérieurs. o Quand la vessie est pleine, le tonus para Σ augmente : l’activité tonique du sphincter externe diminue pour permettre la miction. La fonction sexuelle - La stimulation du paraΣ stimule la production de NO qui est vasodilatateur : érection pénis/clitoris, augmentation des sécrétions, rôle pendant l’orgasme. POUR CONCLURE : - Le SNV est essentiel dans la régulation de la vie végétative de l’organisme. - Les deux systèmes Σ et paraΣ fonctionnent de façon réflexe avec des effets opposés (pour la plupart). - Leur voie efférente obéit au même schéma : relais de deux neurones dont la longueur et la localisation varie selon le système considéré. 24 UE 2A Neurophysiologie Les fonctions cérébrales complexes Le sommeil et la veille - Le sommeil correspond à la suspension des activités comportementales : cet état est caractérisé par des ondes cérébrales spécifiques. - Le sommeil est nécessaire pour restaurer le glycogène cérébral et pour éviter de trop grandes dépenses énergétiques liées à la thermorégulation nocturne. - La durée du sommeil est variable (grandes variations interindividuelles) au cours de la vie. - Le rythme du sommeil est un rythme circadien. - Chez l’Homme, il existe une horloge interne qui se retrouve dans le noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus et qui permet la synchronisation de l’alternance veille/sommeil avec celle lumière/obscurité. o Elle fonctionne grâce à la lumière captée par des cryptorécepteurs : en réponse à une diminution de l’intensité lumineuse, la glande pinéale va libérer de la mélatonine. Les stades du sommeil - La phase 1 correspond à l’installation du sommeil : o Période d’assoupissement caractérisée par des ondes α de fréquence faible et de grande amplitude. - La phase 2 est une période de sommeil léger : Sommeil à ondes lentes (SOL) o La fréquence diminue et l’amplitude augmente  Apparition de fuseaux du sommeil  qui représente 75% du - La phase 3 est la phase de sommeil assez profond : temps de sommeil o On retrouve des ondes de très basse fréquence avec de très grandes amplitudes : ondes θ et δ. - La phase 4 est la phase de sommeil profond : o On retrouve de très nombreuses ondes δ : le sujet est difficile à réveiller  - A la suite de ces 4 phases, on retrouve une période de sommeil paradoxal (SP) qui se caractérise par une activité cérébrale vigile alors que le sujet dors profondément (d’où le terme « paradoxal »). o Chaque nuit, il y a 5 périodes de SP : la totalité dure environ 2 heures chez un adulte. - Pendant le SOL : le cerveau fonctionne au ralenti dans un corps immobile. - Pendant le SP : le cerveau est halluciné dans un corps paralysé. Les circuits cérébraux du sommeil - Pour maintenir l’état de veille, c’est la SRAA qui travaille et en particulier les noyaux cholinergiques (à la jonction bulbo-pontique) ainsi que deux groupes de neurones particuliers qui se projettent sur le thalamus : les neurones noradrénergiques et sérotoninergiques. - L’endormissement met en jeu des neurones à GABA présents dans le noyau pré-optique ventro-latéral de l’hypothalamus : le POVL est un véritable système anti-éveil qui garantit un bon endormissement et le maintien du SOL  - Pendant le SOL, les neurones thalamiques fonctionnent sur un mode oscillatoire : ils émettent de manière périodique des bouffées de PAs vers le cortex et les neurones réticulaires. - Ces mêmes neurones réticulaires vont répondre aux PAs en renforçant le fonctionnement oscillatoire des neurones thalamiques qui vont se synchroniser : c’est l’apparition des fuseaux du sommeil  - Pendant le SP, les neurones Sp-ON du tronc cérébral entrent en action : production de Rapid Eyes Movements et d’ondes PGO, la FRID s’active pour paralyser le corps et le système limbique augmente son activité  Apparition des rêves  Implications pathologiques : - L’insomnie est une incapacité transitoire ou chronique de dormir - L’apnée du sommeil correspond à un arrêt respiratoire pendant le sommeil : le SOL est limité et le sujet est fatigué. - Le syndrome des jambes agitées est un trouble dans lequel des fourmillements sont présents dans les pieds au cours du sommeil : le sujet se réveille pour les faire cesser. On le soigne par des inhibiteurs de la libération de la dopamine. - La narcolepsie correspond à des accès fréquents de SP au cours de la journée : le sujet perd transitoirement son tonus musculaire (crise de cataplexie). POUR CONCLURE : - Le contrôle de la veille et du sommeil est sous la dépendance de l’hypothalamus (POVL) et du tronc cérébral (neurones noradrénergiques, sérotoninergiques et cholinergiques). - Compte tenu de la complexité des circuits du sommeil, un grand nombre de médicaments est susceptible d’influencer le décours du sommeil. 25 UE 2A Neurophysiologie La mémoire - La mémoire est un mécanisme de stocka et de récupération des informations tirées de l’expérience mise en place par le système nerveux. Implication pathologique : Un sujet amnésique est un sujet incapable d’apprendre des informations nouvelles (amnésie antérograde) ou incapable de récupérer les informations déjà acquises (amnésie rétrograde). Les catégories de la mémoire - La mémoire peut être qualitative : o Mémoire déclarative : accessible à la conscience comme par exemple se rappeler un numéro de téléphone. o M