Neuroanatomie et neurophysiologie PDF - Cours de biologie

Neuroanatomie et neurophysiologie BP1 Plan du cours  Généralités  La vision  Audition  Système vestibulaire  Système sensoriel - somesthésie Généralité  Principes généraux  Organisation du système nerveux Introduction Système nerveux Environne...

Neuroanatomie et neurophysiologie BP1 Plan du cours  Généralités  La vision  Audition  Système vestibulaire  Système sensoriel - somesthésie Généralité  Principes généraux  Organisation du système nerveux Introduction Système nerveux Environnement Réception Environnement Organisme Transmission Organisme Intégration Elaboration Transmission Introduction SN SN fonctionnel anatomique SNC SNS SNP SNA Généralités  Le système nerveux est l’ensemble des structures qui assurent la réception et la transmission des informations provenant de l’organisme et de son environnement.  Il assure ainsi la régulation des principales fonctions de l’organisme et assume le rôle primordial de la vie  Le système nerveux comprend 2 parties:  Intégratrice : le système nerveux central  Réceptrice et effectrice : le système nerveux périphérique Généralités Neuroanatomie et neurophysiologie  La neuroanatomie et la neurophysiologie sont des domaines de la biologie qui se concentrent sur l'étude de la structure et de la fonction du système nerveux.  La neuroanatomie constitue un pré-requis à la compréhension de la neurophysiologie  Ces 2 domaines sont indispensables pour la compréhension du fonctionnement du corps humain La neuroanatomie  La neuroanatomie est la branche de la biologie qui étudie la structure anatomique du système nerveux. Elle examine la disposition des cellules, des tissus et des organes qui composent le système nerveux.  Le cerveau : Le cerveau est l'organe principal du système nerveux central. Il est divisé en différentes régions, chacune ayant des fonctions spécifiques. Les lobes cérébraux, tels que le frontal, le pariétal, le temporal et l'occipital, sont responsables de divers aspects du comportement et de la cognition.  La moelle épinière : La moelle épinière est une structure allongée située dans la colonne vertébrale. Elle transmet les signaux nerveux entre le cerveau et le reste du corps. Les nerfs spinaux sortent de la moelle épinière et sont responsables de la transmission des signaux sensoriels et moteurs.  Le système nerveux périphérique (SNP) : Le SNP comprend les nerfs qui se trouvent en dehors du système nerveux central. Il transmet les signaux entre le système nerveux central et le reste du corps. La neurophysiologie  La neurophysiologie se concentre sur les mécanismes physiologiques et électriques qui sous-tendent le fonctionnement du système nerveux.  Les neurones : Les cellules nerveuses, ou neurones, sont les unités de base du système nerveux. Ils transmettent des signaux électriques et chimiques d'une partie du corps à une autre.  Les synapses : Les synapses sont les points de connexion entre les neurones. Les signaux sont transmis d'un neurone à un autre par des neurotransmetteurs, des substances chimiques libérées au niveau des synapses.  Les potentiels d'action : Les neurones génèrent des impulsions électriques appelées potentiels d'action. Ces impulsions sont essentielles pour la transmission rapide de l'information le long des neurones.  Les circuits neuronaux : Les neurones forment des réseaux complexes, appelés circuits neuronaux, qui sont responsables du traitement de l'information et de la coordination des activités du système nerveux.  Le système nerveux autonome : Ce système contrôle les fonctions involontaires du corps, telles que la régulation du rythme cardiaque, la respiration et la digestion. Organisation du SN  Le SN est subdivisé en :  SNC  Encéphale  Moelle spinale  SNP Le SNC 1. L'encéphale est la partie du système nerveux central située dans la boîte crânienne, englobant le cerveau et certaines structures associées. Il est responsable de nombreuses fonctions complexes du corps et de la cognition. L'encéphale comprend plusieurs régions distinctes, chacune ayant des rôles spécifiques.  Le Cerveau : Le cerveau est la partie la plus volumineuse de l'encéphale. Il est divisé en plusieurs lobes, dont le frontal, le pariétal, le temporal et l'occipital. Chaque lobe est associé à des fonctions spécifiques, telles que le contrôle moteur, la perception sensorielle, la mémoire, l'émotion et la pensée.  Le Cervelet : Situé à l'arrière du cerveau, le cervelet est responsable de la coordination des mouvements, de l'équilibre et de la posture. Bien qu'il ne représente qu'une petite partie du volume total de l'encéphale, le cervelet joue un rôle essentiel dans la précision des mouvements.  Le Tronc Cérébral : Le tronc cérébral est la partie inférieure de l'encéphale, connectée à la moelle épinière. Il comprend le mésencéphale, la protubérance annulaire (pont) et le bulbe rachidien. Le tronc cérébral régule des fonctions vitales telles que la respiration, la fréquence cardiaque et la digestion. Organisation du SN Organisation du SN Le SNC  L'encéphale est protégé par les os du crâne, et il est entouré par les méninges, un ensemble de membranes qui fournissent une couche protectrice supplémentaire. De plus, le liquide cérébrospinal circule à l'intérieur et autour de l'encéphale, offrant un amortissement et une protection supplémentaires.  L'encéphale est le centre de contrôle du système nerveux central, intégrant et traitant les informations sensorielles, régulant les fonctions vitales, coordonnant les mouvements et participant à des fonctions cognitives avancées. Sa complexité et son organisation hiérarchique en font l'organe central du système nerveux, et il est essentiel à la survie et au fonctionnement normal du corps. Le SNC 2. Moelle Épinière :  La moelle épinière est un cordon nerveux qui s'étend de la base du cerveau à la colonne vertébrale. Elle est responsable de la transmission des signaux entre le cerveau et le reste du corps. La moelle épinière est organisée en segments, chaque segment correspondant à une région spécifique du corps. Les nerfs spinaux émergent de la moelle épinière et sont responsables de la transmission des signaux sensoriels vers le cerveau et des signaux moteurs du cerveau vers le reste du corps. 3. Liquide Cérébrospinal (LCS) :  Le LCS remplit les espaces dans le cerveau et la moelle épinière, fournissant un coussin protecteur. Il transporte également des nutriments et élimine les déchets. La production, la circulation et l'absorption du LCS sont des processus importants pour le bon fonctionnement du SNC. 4. Barrière Hémato-Encéphalique (BHE) :  La BHE est une barrière physiologique qui sépare la circulation sanguine du SNC. Elle limite le passage de certaines substances du sang vers le cerveau, assurant ainsi un environnement stable et protégé pour le fonctionnement neuronal. Le SNC  Dans l'ensemble, le système nerveux central orchestre un ensemble complexe d'activités qui régulent le fonctionnement du corps et permettent les processus cognitifs. La communication entre les différentes régions du cerveau et entre le cerveau et la moelle épinière est cruciale pour l'intégration des informations et la coordination des réponses. Le SNP  Le SNP est composé de nerfs qui s'étendent à partir du SNC vers toutes les parties du corps. Il est subdivisé en 3 parties : le système nerveux somatique et le système nerveux autonome. 1. Système Nerveux Somatique (SNS) 2. Système Nerveux Autonome (SNA) 3. Système Nerveux Entérique (SNE) Le SNP  Le SNS : est composé :  De neurones sensitifs qui transmettent au SNC l’information venant des récepteurs sensoriels somatiques et des récepteurs sensoriels spécialisés des organes des sens situés principalement dans la tête, la paroi de l’organisme et les membres  De neurones moteurs issus du SNC qui transmettent les influx nerveux aux muscles squelettiques seulement.  Etant donné que les réponses motrices ainsi produites peuvent être régies consciemment, l’activité de cette partie du SNP est dite volontaire LE SNP  Le SNA : est composé :  De neurones sensitifs qui transmettent l’information issue des récepteurs sensoriels autonomes, situés principalement dans les viscères, au SNC  De neurones moteurs issus du SNC qui transmettent les influx nerveux aux muscles lisses, au muscle cardiaque, aux glandes et au tissu adipeux  Etant donné que, normalement, les réponses motrices produites par le SNA ne sont pas soumises à une régulation consciente, l’activité de cette partie du SNP est dite involontaire  La partie motrice du SNA comprend 2 subdivisions :  Le système nerveux sympathique  Le système nerveux parasympathique LE SNP  Les systèmes nerveux sympathique et parasympathique innervent la plupart des effecteurs et ont habituellement des effets antagonistes.  Ainsi, les neurones sympathiques augmentent la fréquence cardiaque, tandis que les neurones parasympathiques la diminuent  Système « fight or flight » ou « rest and digest » Le système nerveux sympathique 1. Réponse de "combat ou fuite" : Le système nerveux sympathique est souvent associé à des réponses rapides du corps lors de situations de stress ou d'urgence. Il prépare le corps à réagir en augmentant la fréquence cardiaque, en dilatant les pupilles, en redistribuant le flux sanguin vers les muscles et en augmentant la production de glucose pour fournir de l'énergie supplémentaire. 2. Origine des fibres nerveuses : Les fibres nerveuses sympathiques émergent de la moelle épinière, principalement des segments thoraciques et lombaires. 3. Neurotransmetteurs : L'acétylcholine est libérée au niveau des ganglions sympathiques et agit comme neurotransmetteur pré-ganglionaire, tandis que la noradrénaline est libérée au niveau des terminaisons nerveuses post- ganglionaire pour transmettre le signal aux organes effecteurs. 4. Effets globaux : Le système sympathique stimule généralement des réponses corporelles qui mobilisent de l'énergie et activent le corps pour l'action. Le système nerveux sympathique Le système nerveux parasympathique 1. Réponse de "repose et digestion" : Contrairement au système sympathique, le système parasympathique est associé à des activités de repos et de digestion. Il favorise la relaxation, la digestion et la récupération après le stress. 2. Origine des fibres nerveuses : Les fibres nerveuses parasympathiques proviennent principalement du tronc cérébral et du sacrum. 3. Neurotransmetteurs : L'acétylcholine est le neurotransmetteur principal du système parasympathique, agissant à la fois au niveau pré-ganglionaire et post- ganglionaire 4. Effets globaux : Le système parasympathique a tendance à ralentir les fonctions corporelles, favorisant la digestion, la baisse de la fréquence cardiaque et la constriction des pupilles. Le système nerveux parasympathique Le SNE  Constitue en quelque sorte le « cerveau de l’intestin » et son activité est involontaire.  Considéré par certains spécialistes comme une composante du SNA, le SNE comprend environ 100 millions de neurones situés dans les plexus entériques (réseaux de neurones) qui parcourent toute la longueur du tube digestif.  Les neurones sensitifs du SNE détectent les changements chimiques qui se produisent à l’intérieur du tube digestif ainsi que l’étirement des parois.  Les neurones moteurs entériques régissent la contraction des muscles lisses du tube digestif, les sécrétions des organes digestifs, notamment la sécrétion d’acide par l’estomac, et l’activité des cellules endocrines du tube digestif. Le SNP 3. Neurones :  Les neurones sont les cellules de base du système nerveux. Ils transmettent des signaux électriques et chimiques. Un neurone typique se compose d'un corps cellulaire, de dendrites (qui reçoivent les signaux), d'un axone (qui transmet les signaux) et de terminaisons synaptiques (qui permettent la communication avec d'autres neurones). 4. Synapses :  Les synapses sont les points de connexion entre les neurones. Lorsqu'un potentiel d'action atteint une synapse, des neurotransmetteurs sont libérés pour transmettre le signal au neurone suivant. C'est à travers ce processus que l'information est transmise de neurone en neurone. 5. Potentiel d'action :  Le potentiel d'action est une brève impulsion électrique qui se propage le long de l'axone d'un neurone. Il joue un rôle clé dans la transmission rapide de l'information dans le système nerveux. Le système nerveux  Remplit 3 fonctions fondamentales :  Fonction sensorielle : les récepteurs sensoriels détectent les stimulus internes (ex : augmentation de l’acidité du sang) et les stimulus externes (ex : chute d’une goutte d’eau sur le bras).  Les neurones qui transmettent l’information sensorielle à l’encéphale et à la moelle spinale sont appelés neurones sensitifs ou neurones afférents  Fonction intégrative : le SN intègre l’information sensorielle. Pour cela, il analyse et emmagasine une partie de cette information et prend des décisions quant aux réponses appropriées  Les neurones qui participent à cette fonction sont les plus nombreux de l’organisme → interneurones ou neurones d’association Le système nerveux  Fonction motrice : consiste à répondre, c-à-d à mettre en œuvre les décisions à caractère intégratif  Les neurones qui accomplissent cette fonction sont les neurones moteurs ou neurones efférents  Ils portent également de motoneurones  Ils transmettent l’information provenant de l’encéphale et de la moelle spinale  Les cellules et les organes innervés par des neurones moteurs sont appelés effecteurs.  Exemples : fibres musculaires, cellules glandulaires, …  Système Nerveux Système Système Nerveux nerveux Central périphérique Nerfs Encéphal crâniens e Nerfs spinaux Moelle spinale Voies Voies afférentes efférentes sensitives motrices Efférences Efférences somatique autonome s s Efférences Efférences sympathique parasympathiqu s es Histologie du tissu nerveux  Composé de 2 grands types de cellules :  Les neurones  Les cellules gliales  Les neurones accomplissent la plupart des fonctions particulières qui sont attribuées au SN : détection des stimulus, pensée, mémoire, régulation de l’activité musculaire et régulation de l’activité sécrétrice des glandes.  Les cellules gliales soutiennent, nourrissent et protègent les neurones et maintiennent l’homéostasie dans le liquide interstitiel qui baigne les neurones. Le neurone  Le neurone, ou cellule nerveuse, est la cellule de base du système nerveux. Il se compose de plusieurs parties spécialisées qui jouent des rôles distincts dans la transmission de l'information.  Les neurones présentent une excitabilité électrique, c-à-d qu’ils ont la capacité de produire des potentiels d’action (PA), ou influx nerveux, en réponse aux stimulus.  Une fois engendrés, les potentiels d’action se propagent d’un point à un autre le long de la membrane plasmatique grâce à la présence de types particuliers de canaux ioniques.  La plupart des neurones comprennent 3 parties : le corps cellulaire, les dendrites et l’axone. Le neurone Le neurone  L’excitabilité :  Capacité du neurone à répondre à une stimulation et de la convertir en impulsion nerveuse  La propagation :  L’influx nerveux est d'abord reçu par les dendrites qui l'acheminent ensuite au corps cellulaire. De là, l'influx circule du corps cellulaire vers l'axone pour aboutir aux terminaisons nerveuses de l'axone. À cet endroit se trouvent des petits sacs de neurotransmetteurs.  La transmission :  Processus par lequel les potentiels d'action, se propagent le long des neurones, permettant ainsi la communication entre les cellules nerveuses.  L’intégration :  Se réfère au processus par lequel les neurones intègrent et traitent les signaux nerveux entrants, provenant de multiples sources, pour produire une réponse cohérente et adaptative  1. La structure du neurone. Corps cellulaire – Prolongements nerveux – Péricaryon Fibres - neurites Cône implantation ✓ Dendrites ✓ Axone. Région réceptrice Région conductrice - effectrice Le neurone  Corps cellulaire (soma) : C'est la partie centrale du neurone qui contient le noyau entouré de cytoplasme. Ce cytoplasme contenant les organites habituels, tels des lysosomes, des mitochondries et un appareil de Golgi. Le soma renferme en outre des amas de réticulum endoplasmique rugueux, les corps de Nissl. Le soma est responsable de la synthèse des protéines et d'autres processus cellulaires vitaux.  Les protéines nouvellement formées par le réticulum endoplasmique rugueux du neurone remplacent des composantes cellulaires, fournissent des matériaux pour la croissance des neurones et régénèrent les axones endommagés dans le SNP. Le corps cellulaire ou péricaryon  Le corps du neurone, également appelé le soma ou le corps cellulaire, est la partie centrale du neurone. Il est responsable de plusieurs fonctions cellulaires essentielles.  Noyau : Le noyau est une structure membraneuse à l'intérieur du soma qui contient le matériel génétique du neurone, sous forme de chromosomes. Il joue un rôle crucial dans la régulation des activités cellulaires, y compris la synthèse des protéines nécessaires au fonctionnement du neurone.  Cytoplasme : Le cytoplasme remplit l'intérieur du soma et contient divers organites cellulaires. C'est dans le cytoplasme que se déroulent de nombreuses réactions chimiques et processus cellulaires, tels que la production d'énergie et la synthèse des protéines.  Réticulum endoplasmique : Il existe deux types de réticulum endoplasmique : le réticulum endoplasmique rugueux (RER) et le réticulum endoplasmique lisse (REL). Le RER est impliqué dans la synthèse des protéines, tandis que le REL joue un rôle dans la synthèse des lipides et le métabolisme des glucides. Le corps cellulaire ou péricaryon  Appareil de Golgi : L'appareil de Golgi est responsable de la modification, du tri et de l'emballage des protéines produites dans le RER. Il participe à la formation des vésicules contenant des protéines prêtes à être transportées vers d'autres parties du neurone ou vers l'extérieur de la cellule.  Mitochondries : Les mitochondries sont des organites responsables de la production d'énergie cellulaire sous forme d'adénosine triphosphate (ATP) par le biais de la respiration cellulaire.  Cytosquelette : Le cytosquelette est un réseau de protéines qui maintient la structure cellulaire et joue un rôle dans le transport intracellulaire. Il est essentiel pour le maintien de la forme du neurone et pour le mouvement des organites à l'intérieur de la cellule.  Le corps du neurone est le site où la majorité des processus cellulaires se produisent, assurant ainsi le bon fonctionnement de la cellule. Il sert également de point de convergence pour les signaux provenant des dendrites et de point de départ pour la transmission de l'influx nerveux le long de l'axone. La combinaison de toutes ces composantes permet au neurone d'accomplir ses fonctions dans le système nerveux. Le neurone  2 types de prolongements émergent du corps cellulaire du neurone :  De nombreuses dendrites  Un seul axone  Tout prolongement d’un neurone, qu’il s’agisse d’un dendrite ou d’un axone se désigne par le terme général de fibre nerveuse. Le neurone  Les dendrites : sont de fines extensions ramifiées qui émanent du soma. Les dendrites reçoivent les signaux nerveux provenant d'autres neurones et transmettent ces signaux vers le corps cellulaire.  Ils constituent donc les parties réceptrices du neurone, recevant l’information d’entrée  Ils sont le plus souvent courts, effilés et très ramifiés.  Ils prennent dans de nombreux neurones la forme d’une arborisation émergeant du corps cellulaire  La plupart des dendrites ne sont pas myélinisés Les dendrites  Les dendrites sont donc des prolongements nerveux spécialisés présents sur les neurones, les cellules de base du système nerveux. Ces structures jouent un rôle essentiel dans la réception des signaux nerveux et la transmission de ces signaux vers le corps cellulaire du neurone. Voici une description détaillée des dendrites :  Structure et Morphologie :  Les dendrites sont des extensions ramifiées du corps cellulaire d'un neurone.  Elles ressemblent à des branches ou à des arbres miniatures et peuvent se ramifier de manière complexe, formant ainsi une structure arborescente.  Localisation :  Les dendrites émergent du corps cellulaire du neurone.  Elles se propagent généralement dans la région immédiate du neurone, permettant ainsi une large surface de réception des signaux.  Réception des Signaux :  Les dendrites sont spécialisées dans la réception de signaux électriques et chimiques provenant d'autres neurones ou de cellules sensorielles.  Elles sont recouvertes de synapses, qui sont des jonctions spécialisées où les signaux sont transmis d'un neurone à un autre sous forme de neurotransmetteurs. Les dendrites  Microanatomie :  Les dendrites contiennent des extensions appelées épines dendritiques qui augmentent la surface disponible pour les synapses.  Ces épines dendritiques peuvent subir des changements structurels en réponse à des expériences, un phénomène connu sous le nom de plasticité synaptique.  Transmission des Signaux :  Les signaux capturés par les dendrites sous forme de neurotransmetteurs déclenchent des changements dans le potentiel électrique de la cellule.  Si ces signaux sont suffisamment forts, ils peuvent initier la génération d'un potentiel d'action, une impulsion électrique qui se propage le long de l'axone du neurone.  Convergence et Divergence :  Les dendrites peuvent recevoir des signaux de plusieurs autres neurones, un phénomène appelé convergence.  De même, une dendrite peut transmettre des signaux à plusieurs autres neurones, ce qui est appelé divergence. Les dendrites  Rôle dans l'Intégration de l'Information :  Les dendrites jouent un rôle crucial dans l'intégration de l'information neuronale.  En intégrant les signaux excitateurs et inhibiteurs, les dendrites contribuent à la décision de générer ou non un potentiel d'action.  Relation avec les Axones :  Les dendrites sont la partie du neurone spécialisée dans la réception des signaux, tandis que l'axone est responsable de la transmission des signaux vers d'autres cellules.  La communication entre les dendrites et les axones est essentielle pour la transmission de l'information à travers le réseau neuronal. Les dendrites  En résumé, les dendrites jouent un rôle fondamental dans la réception des signaux dans le système nerveux, permettant ainsi aux neurones de communiquer entre eux. Leur structure complexe et leur capacité à intégrer de multiples signaux en font des éléments cruciaux pour le fonctionnement du système nerveux. Le neurone  Le 2e type de prolongement est l’axone  L’axone est une longue projection unique qui transmet les signaux électriques du neurone vers d'autres cellules. Il peut être très long, atteignant parfois des distances considérables dans le corps. L'extrémité de l'axone se divise en terminaisons synaptiques.  L’axone transmet les influx nerveux à un autre neurone, à une fibre musculaire ou à une cellule glandulaire.  L’axone s’unit souvent au corps cellulaire par une éminence conique appelée cône d’implantation de l’axone, ou cône d’émergence  La 1ère partie de l’axone est appelée segment initial  Dans la majorité des neurones, les influx nerveux naissent dans la zone gâchette, à la jonction du cône d’implantation et du segment initial, puis se propagent le long de l’axone. Le neurone  L’axone ne contient pas de réticulum endoplasmique rugueux donc aucune protéine ne peut y être produite  Le cytoplasme de l’axone est appelé axoplasme. Celui-ci est entouré d’une membrane plasmique, l’axolemme.  Des ramifications nommées collatérales peuvent émerger de l’axone.  La partie distale de l’axone et de ses collatérales se ramifie en de fins prolongements, les terminaisons axonales, ou télodendrons, ou encore terminaisons synaptiques. Le neurone  Les terminaisons axonales sont les extrémités de l'axone qui établissent des contacts avec les dendrites d'autres neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice, à travers des structures appelées synapses. Certaines terminaisons axonales se terminent par un renflement appelé bouton terminal, tandis que d’autres présentent une série d’éminences appelées varicosités. Les boutons terminaux et varicosités contiennent les vésicules synaptiques qui contiennent une substance chimique appelée neurotransmetteur. Les terminaisons axonales libèrent des neurotransmetteurs pour communiquer avec les neurones voisins ou les cellules effectrices.  La synapse est donc la jonction fonctionnelle entre deux neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice, où l'information est transmise de manière chimique. Les neurotransmetteurs sont libérés dans l'espace synaptique pour activer ou inhiber la cellule suivante. Les molécules de neurotransmetteurs influent sur l’activité d’autres neurones, de fibres musculaires ou de cellules glandulaires. Le neurone Le neurone Les prolongements nerveux – fibres nerveuses – neurites.  L'axone est une projection unique du corps cellulaire d'un neurone, et c'est l'une des deux principales formes de neurites, l'autre étant les dendrites.  Longueur et Structure :  La longueur de l'axone peut varier considérablement d'un neurone à l'autre. Certains axones sont très courts, tandis que d'autres peuvent s'étendre sur de longues distances dans le corps.  La structure de l'axone est caractérisée par sa minceur par rapport aux dendrites, avec une taille uniforme sur toute sa longueur. Les prolongements nerveux – fibres nerveuses – neurites.  Terminaisons Synaptiques :  L'axone se termine par des branches appelées terminaisons synaptiques ou boutons synaptiques.  Ces terminaisons synaptiques sont spécialisées dans la libération de neurotransmetteurs, des substances chimiques qui permettent la transmission de signaux à d'autres neurones ou à des cellules cibles.  Transport Axonal :  Le transport axonal est le processus qui permet le déplacement de diverses substances, comme les protéines, les organites et les neurotransmetteurs, le long de l'axone.  Ce transport peut se faire dans les deux sens, de la cellule vers les terminaisons synaptiques (transport antérograde) et des terminaisons synaptiques vers la cellule (transport rétrograde). Les prolongements nerveux – fibres nerveuses – neurites.  Gaine de Myéline :  Certains axones sont entourés d'une gaine de myéline, une substance grasse produite par les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique ou par les oligodendrocytes dans le système nerveux central.  La myéline isole l'axone, accélérant la transmission des impulsions nerveuses en sautant d'un nœud de Ranvier à un autre.  Nœuds de Ranvier :  Les nœuds de Ranvier sont des zones non myélinisées entre les segments de myéline sur un axone.  Ils sont cruciaux pour la propagation rapide des potentiels d'action le long de l'axone, car c'est là que les potentiels d'action sont régénérés.  Potentiels d'Action :  Les potentiels d'action sont des impulsions électriques générées par l'axone en réponse à un stimulus.  Ces impulsions se propagent le long de l'axone et permettent la transmission rapide de l'information à travers le neurone. Le neurone  Fonction :  La principale fonction de l'axone est de transmettre les signaux électriques et chimiques du corps cellulaire vers d'autres neurones, des cellules musculaires ou des glandes.  L'axone agit comme un câble conducteur spécialisé, assurant la communication entre différentes parties du système nerveux.  L'organisation et la structure spécifiques de ces composants permettent aux neurones de traiter et de transmettre l'information de manière rapide et efficace dans le système nerveux. La communication entre les neurones se fait grâce à des signaux électriques (potentiels d'action) qui se transforment en signaux chimiques (neurotransmetteurs) au niveau des synapses. Les prolongements nerveux – fibres nerveuses – neurites.  En résumé, l'axone est une structure spécialisée qui joue un rôle clé dans la transmission de l'information dans le système nerveux. Sa structure, sa myélinisation, ses terminaisons synaptiques et ses potentiels d'action sont des caractéristiques cruciales pour sa fonction dans la communication neuronale.  ❑ Les neurones forment des CHAINES CELLULAIRES qui s’articulent au niveau des synapses : a – b – c. a. axo-dendritique b. axo-somatique c. Axo-axonale Axo-effectrice GRACE A LEURS PROPORIETES ET EN FORMANT DES CHAINES……LES NEURONES VEHICULENT TRES RAPIDEMENT ET SUR DES DISTANCES RELATIVEMENT LONGUES DES INFORMATIONS AUX DIFFERENTES REGIONS DE L’ORGANISME…… EXEMPLES …………  … Le réflexe myotatique…… ✓ Intégration ✓ Transmission ✓Conduction ✓ Transduction propagation Diversité structurale des neurones  La taille et la forme des neurones varient considérablement  Le diamètre du corps cellulaire se situe entre 5 micromètres et 135 micromètres  La forme de l’arborisation dendritique varie également selon les parties du SN  L’axone est absent dans quelques neurones de petite taille et très court dans nombreux autres  Il peut cependant atteindre une longueur d’un mètre ou plus Diversité structurale des neurones  La classification des neurones repose sur des caractéristiques structurales et fonctionnelles  Au niveau structural, on classe les neurones selon le nombre de prolongements qui émergent du corps cellulaire  On retrouvera ainsi des neurones :  Multipolaires  Bipolaires  Unipolaires Diversité structurale des neurones  Les neurones multipolaires :  Correspondent à la plupart des neurones de l’encéphale et de la moëlle épinière  Ils possèdent plusieurs dendrites et un axone  Les neurones bipolaires :  Sont dotés d’un dendrite principal et d’un axone  On en trouve dans la rétine, dans l’oreille interne et dans l’aire olfactive du cerveau Diversité structurale des neurones  Les neurones unipolaires :  = neurones pseudo-bipolaires  Sont des neurones sensitifs  L’axone et le dendrite fusionnent en un seul prolongement qui émet 2 ramifications non loin du corps cellulaire et qui possèdent la structure et la fonction caractéristiques de l’axone  La ramification axonale qui s’étend en périphérie présente des dendrites amyélinisées à son extrémité distale  La ramification axonale qui rejoint le SNC se termine par des boutons terminaux  Les dendrites détectent les stimulus sensoriels tels qu’un contact ou un étirement  La zone gâchette se situe à la jonction des dendrites et de l’axone  Les influx nerveux qui y sont produits se propagent ensuite vers les boutons terminaux. Diversité structurale des neurones Diversité structurale des neurones Diversité structurale des neurones  Environ 90% des neurones de l’organisme sont des interneurones  On retrouve par exemple :  Les cellules de Purkinje dans le cervelet  Les cellules de Renshaw dans la moëlle épinière  Les cellules pyramidales de l’encéphale  … Diversité structurale des neurones Anatomie et physiologie humaine, Elaine N. Marieb Les cellules gliales  = névroglie  Participent activement au fonctionnement du SN  Pas de production ni de transmission de potentiel d’action  6 types de cellules gliales dont :  4 dans le SNC :  Astrocytes  Oligodendrocites  Microglies  Épendymocytes  2 dans le SNP :  Cellules de Schwann  Cellules satellites Myélinisation  La plupart des axones sont entourés par une gaine de myéline produite par les cellules gliales  La gaine isole électriquement l’axone et augmente la vitesse de propagation de l’influx nerveux  On distingue les axones myélinisés et amyélinisés  La myéline est produite par :  Les cellules de Schwann dans le SNP  Les oligodendrocites dans le SNC  Le neurolemme est une couche cytoplasmique externe nucléée que l’on retrouve dans le SNP Substance grise et substance blanche  La SB comprend les prolongements myélinisés d’un grand nombre de neurones  La SG du SN contient les corps cellulaires de neurones, des dendrites, des axones amyélinisés, des terminaisons axonales et des cellules gliales  La SG ne contient que peu voir pas de myéline  Les 2 substances contiennent des vaisseaux sanguins  Dans la ME, la SB entoure la partie centrale de la SG, disposée en forme de H ou de papillon  L’encéphale est entouré d’une couche de SG  On retrouve aussi les noyaux gris centraux à l’intérieur de l’encéphale Les signaux électriques dans les neurones  Les neurones communiquent entre eux aux moyens de signaux électriques  2 types de signaux :  Les potentiels d’action  Les potentiels gradués  Les PA permettent une communication sur courte et longue distance  Les PG sur courte distance uniquement  La production des signaux est possible grâce à 2 caractéristiques de la membrane plasmique :  Existence d’un potentiel de repos  Présence de canaux ioniques spécifiques Les signaux électriques dans les neurones  Leur membrane plasmique présente un potentiel de membrane  = ≠ de potentiel entre les 2 faces de la membrane  Correspond au potentiel de repos  La production de PG et PA est possible grâce aux canaux ioniques dans la membrane plasmique, qui s’ouvrent et se ferment en réponse à des stimulus particulier Les canaux ioniques  Permettent le passage d’ions selon un gradient électrochimique, c- à-d d’une région fortement concentrée vers une région moins concentrée  De même, les cations ont tendance à se déplacer vers une région négativement chargée, et les anions vers une région positivement chargée  La diffusion des ions à travers les canaux ioniques d’une membrane plasmique engendre un courant qui peut modifier le potentiel de membrane  Les canaux sont de 2 types :  À fonction passive  À fonction commandé Les canaux ioniques  Les canaux à fonction passive ou canaux de fuite  Toujours ouverts  Les membranes comprennent généralement beaucoup plus de canaux à fonction passive à ions potassium que de canaux à fonction passive à ions sodium Les canaux ioniques  Les canaux à fonction commandé  S’ouvrent et se ferment en réponse à un certain stimulus  Confère l’excitabilité électrique  3 catégories :  Canal ionique voltage-dépendant :  S’ouvre suite à une variation du potentiel membranaire  Intervient dans la production et la propagation des potentiels d’action  Canal ionique ligand-dépendant :  S’ouvre et se ferme en réponse à un stimulus chimique particulier  Les ligands comprennent des neurotransmetteurs, hormones et ions  Canal ionique mécanique-dépendant :  S’ouvre ou se ferme en réponse à une stimulation mécanique (vibration, pression ou étirement d’un tissu)  S’ouvre sous l’effet de la force qu’il subit  Se retrouve dans les récepteurs de l’oreille, ceux qui détectent l’étirement de l’estomac et ceux cutanés du toucher Le potentiel de repos  Nécessite une faible accumulation d’ions négatifs dans le cytosol et une accumulation équivalente d’ions positifs dans le liquide extracellulaire  Cette répartition se mesure en volt ou millivolts  Plus la répartition des charges est inégale, plus le voltage est grand  L’accumulation des charges ne se produit qu’à proximité de la membrane  Dans les neurones, le potentiel de repos varie entre -40 et -90 mV mais s’établit le plus souvent à – 70mV  Le signe – indique que le milieu intérieur est négatif par rapport au milieu extérieur  Une cellule qui présente un potentiel de membrane est dite polarisée Le potentiel de repos  Dépend de 2 facteurs principaux :  L’inégalité de la répartition des ions de part et d’autre de la membrane plasmique  Le liquide extracellulaire est riche en Na+ et en ions chlorure (Cl-)  Dans le cytosol, le K+ prédomine. Les 2 principaux anions sont les phosphates organiques et les acides aminés des protéines  La perméabilité relative de la membrane plasmique au Na+ et au K+  Au repos, la membrane est 50 à 100X plus perméable au K+ qu’au Na+  Les canaux K⁺ sont plus ouverts que les canaux Na⁺ au repos, permettant au K⁺ de sortir plus facilement de la cellule.  Cela crée un excès de charges négatives à l’intérieur de la cellule et un excès de charges positives à l’extérieur, établissant ainsi le potentiel de repos. Les potentiels gradués  Lorsqu’un stimulus entraîne l’ouverture ou la fermeture de canaux ioniques ligand-dépendants ou mécanique-dépendants dans la membrane plasmique d’une cellule excitable, la cellule produit un potentiel gradué ou potentiel électronique  Correspond à une faible déviation du potentiel de membrane qui peut avoir 2 effets :  Rendre la membrane plus négative (augmenter la polarisation)  = potentiel gradué hyperpolarisant  Rendre la membrane moins négative (diminuer la polarisation)  = potentiel gradué dépolarisant Les potentiels gradués  Généralement, les canaux ligand-dépendants et mécanique- dépendants sont situés dans les dendrites des neurones sensitifs  Les canaux ligand-dépendants sont surtout nombreux dans les dendrites et les corps cellulaires des interneurones et des neurones moteurs  On en retrouve parfois dans les axones  Ils se produisent donc majoritairement dans les dendrites et corps cellulaire du neurone et plus rarement dans l’axone  On les dit gradués car leur amplitude varie en fonction de la force du stimulus  Tout dépend du nombre de canaux ioniques qui se sont ouverts (ou fermés) et de la durée d’ouverture de chacun Les potentiels gradués  L’ouverture ou la fermeture des canaux ioniques modifie le déplacement de certains ions à travers la membrane plasmique, produisant ainsi un courant localisé.  Autrement dit, le courant se propage le long de la membrane plasmique que sur quelques micromètres avant de s’évanouir.  Les potentiels gradués ne servent donc qu’à la communication sur de courtes distances  Les potentiels gradués peuvent porter différents noms :  Potentiel postsynaptique  Potentiel récepteur  Potentiel générateur Les potentiels d’action  Un PA ou influx nerveux, est une succession rapide d’évènements qui abaissent le potentiel de membrane jusqu’à ce qu’il s’inverse, puis qu’il le ramène à sa valeur de repos  2 types de canaux ioniques voltage-dépendants s’ouvrent et se ferment pendant un potentiel d’action  Ils sont principalement dans la membrane plasmique de l’axone et des terminaisons axonales  Les premiers canaux à s’ouvrir permettent un afflux de Na+ dans la cellule, ce qui entraine une dépolarisation  Ensuite, l’ouverture des canaux K+ permet la sortie des K+, ce qui produit une repolarisation  Les phases de dépolarisation et de repolarisation durent à elles 2 environ 1ms dans un neurone type Les potentiels d’action  Répondent à la loi du tout ou rien  Si la dépolarisation atteint un certain niveau (-55 mV), les canaux ioniques voltage-dépendants s’ouvrent et un PA d’amplitude constante est engendré  Comme ils peuvent se propager sur de longues distances avant de se dissiper, les PA interviennent à la fois dans la communication sur de courtes distance et sur de longues distances Les potentiels d’action  Phase de dépolarisation :  Si un potentiel gradué ou tout autre stimulus pousse la dépolarisation de la membrane jusqu’à un niveau critique, appelé seuil d’excitation (- 55mV en général), les canaux Na+ voltage-dépendants commencent aussitôt à s’ouvrir  Les gradients électrique et chimique favorisent tous deux l’entrée du Na+ par les canaux en voie d’ouverture  → l’entrée de Na+ amorce la phase de dépolarisation du PA  Potentiel de membrane s’élève → passe de -55 mV à + 30 mV  L’intérieur de la membrane plasmique devient plus positif que l’extérieur Les potentiels d’action  Tous les canaux Na+ voltage-dépendants possèdent une vanne d’activation et une vanne d’inactivation  Dans une membrane au repos, la vanne d’inactivation est ouverte, la vanne d’activation est fermée  → Na+ ne peut pas diffuser dans la cellule  Les canaux voltage-dépendants au Na+ sont donc à l’état de repos  Quand le seuil d’excitation est atteint, un grand nombre de ces canaux passe de l’état de repos à l’état activé  Les vannes d’activation et d’inactivation sont ouvertes  Le Na+ rentre dans la cellule  Plus le Na+ rentre dans la cellule, plus la membrane se dépolarise et ainsi de suite  = mécanisme de rétroactivation Les potentiels d’action  La dépolarisation entraine l’ouverture des vannes d’activation dans le canal à Na+ et provoque la fermeture des vannes d’inactivation  Le canal se trouve alors dans l’état inactivé  La vanne d’inactivation se ferme quelque dix millièmes de seconde après l’ouverture de la vanne d’inactivation  Le canal à Na+ voltage-dépendant est ouvert pendant quelque dix millièmes de seconde  Ceci permet le passage d’ions sodium au travers de la membrane plasmique et modifient fortement son potentiel  Cette quantité étant infime comparativement à la quantité de Na+ dans le liquide extracellulaire, la variation de la concentration de Na+ est négligeable  Les Na+ entrés dans la cellule pendant le PA sont éjectés par la pompe à sodium pour maintenir leur faible concentration à l’intérieur de la cellule Les potentiels d’action  Phase de repolarisation : produite par l’ouverture lente des canaux à K+ voltage-dépendants et la fermeture des canaux à Na+  Potentiel de repos se rétablit  L’inactivation des canaux Na+ ralentit l’afflux de Na+  L’ouverture des canaux K+ simultanée et la sortie des K+ s’accélère  Le ralentissement de l’entrée de Na+ et l’accélération de la sortie de K+ font passer le potentiel membranaire de +30 mV à -70 mV  La repolarisation permet aux canaux Na+ inactivés de revenir à l’état de repos  Pendant que les canaux à K+ voltage-dépendants sont ouverts, la sortie des K+ peut entraîner une phase d’hyperpolarisation tardive  Durant cette phase, la membrane est encore plus perméable au K+ et son potentiel descend jusque -90 mV avant de revenir à -70 mV suite à la fermeture des canaux à K+ Les potentiels d’action  La période réfractaire : correspond au laps de temps entre 2 PA  Après la production d’un PA, il faut un certain temps pour que la cellule puisse engendrer un nouveau PA  Pendant la période réfractaire absolue, la cellule est incapable de déclencher un autre PA même si le stimulus est très fort  Cette période coïncide avec la période d’inactivation des canaux Na+  Les potentiels gradués ne sont pas suivis d’une période réfractaire  Les axones de grands diamètres ont une période réfractaire absolue d’environ 0,4 ms  Les axones de petits diamètres ont une période réfractaire absolue d’environ 4 ms  La fréquence des influx nerveux dans les différents axones varie entre 10 et 1000 par seconde Les potentiels d’action  La période réfractaire relative : laps de temps durant lequel un second PA peut être déclenché par un stimulus supraliminaire (qui dépasse le seuil d’excitation)  Elle coïncide avec la période pendant laquelle les canaux à K+ voltage-dépendants restent ouverts après que les canaux à Na+ inactivés soient revenus à l’état de repos  REPOS Pompes EXCITATION Na+ / K+ Ouverture canaux Na+ Hyperpolarisation Augmentation PNa+ Repolarisation Diffusion passive Na+ Diffusion passive K+ Inversion du potentiel Augmentation PK+ (proche du ENa+) Ouverture canaux K+ (tardifs) Inactivation des canaux Na+  Les propriétés du potentiel d’action – de l’influx nerveux Le seuil d’excitabilité. Stimulus Stimuli Infraliminaire Supra liminaires (électrotonus local ……voir Propagation) La propagation des influx nerveux  Propagation = conduction  Repose sur un mécanisme de rétroactivation  Quand les ions sodium entrent dans la cellule, la dépolarisation augmente et provoque l’ouverture des canaux Na+ voltage- dépendants dans les parties adjacentes de la membrane plasmique  L’influx nerveux se propage de lui-même le long de la membrane plasmique  Comme la membrane est réfractaire, après le passage de l’influx nerveux, celui-ci ne peut se déplacer que dans un sens  → de son point d’origine dans la zone gâchette vers les terminaisons axonales Conduction continue et conduction saltatoire  Le mécanisme vu précédemment est valable pour les axones amyélinisés  Pour les axones myélinisés, les canaux ioniques voltage-dépendants sont fortement présents au niveau des nœuds de Ranvier  La membrane se dépolarise au niveau de nœuds  Le courant créé par le Na+ et le K+ circule à travers la membrane plasmique  Lorsqu’un influx nerveux se propage le long d’un axone myélinisé, le courant créé par les ions circule à travers le liquide extracellulaire entourant la gaine de myéline et à travers le cytosol, d’un nœud à l’autre  L’influx nerveux au premier nœud produit dans le cytosol et le liquide extracellulaire des courants ioniques qui entraînent l’ouverture des canaux à Na+ voltage-dépendants dans le nœud suivant Conduction continue et conduction saltatoire  Le courant ionique déclenche alors un influx nerveux  Idem pour les nœuds suivants  Chaque nœud se repolarise après s’être dépolarisé  Comme l’influx ne passe à travers la membrane qu’au niveau des nœuds, celui-ci semble sauter de nœuds en nœuds  Ce type de propagation est appelé conduction saltatoire Vitesse de propagation de l’influx nerveux  Les axones de grand diamètre acheminent les influx plus rapidement que ne le font les axones de petits diamètres  Les plus gros axones (de 5 à 20 µm de diamètre) sont appelées fibres A  → myélinisés  12 à 130 m/s  Toucher, pression, position des articulations, certaines sensations thermiques, motoneurones musculo-squelettiques  Les fibres B, myélinisées, diamètre (2 à 3 µm)  15 m/s  Sensations viscérales, motoneurones autonomes  Les fibres C, amyélinisées (0,5 à 1,5 µm)  0,5 à 2 m/s  Douleur, toucher, pression, chaleur et froid provenant de la peau, douleur viscérale, fibres motrices autonomes (cœur, muscles lisses, glandes) Codage de l’intensité du stimulus  Nécessité de discerner l’intensité des stimulus  2 mécanismes :  Fréquence des influx nerveux (cadence de production)  → différence entre pression légère et pression forte  Nombre de neurones sensitifs recrutés  → différence pression ferme ou pression légère Transmission des signaux dans les synapses  Synapses jouent un rôle essentiel au maintien de l’homéostasie  Permettent la filtration et intégration l’information  Les synapses transmettent certains signaux et en bloquent d’autres  A la synapse on distingue :  Le neurone présynaptique : transmet le message  Le neurone postsynaptique : reçoit le message  On retrouve des synapses  Electriques  chimiques Les synapses électriques  Courant ioniques se propagent directement entre les cellules par des jonctions communicantes  Les jonctions communicantes possèdent des connexons, protéines tubulaires qui forment des tunnels entre le cytosol de 2 cellules voisines  Ce type de synapse présente 3 avantages :  Rapidité de la communication  Synchronisation : permet la synchronisation de l’activité d’un groupe de neurones ou de fibres musculaires  Transmission bidirectionnelle Les synapses chimiques  Dans ce type de synapse, les membranes plasmiques ne se touchent pas  Séparées par une fente synaptique  Remplie de liquide extracellulaire  Le neurone présynaptique libère un neurotransmetteur qui exerce des effets sur les récepteurs situés dans la membrane plasmique du neurone postsynaptique  Production d’un potentiel postsynaptique  L’influx nerveux est converti en signal chimique (présynaptique)  Signal chimique génère un signal électrique (potentiel postsynaptique) Les synapses chimiques : transmission des signaux  PA arrive dans le bouton terminal d’un axone présynaptique  La phase de dépolarisation du PA entraîne l’ouverture des canaux calciques voltage-dépendants en plus des canaux Na+ voltage- dépendants déjà ouverts.  Le calcium rentre dans le cytosol par gradient de concentration  Augmentation de la concentration en calcium à l’intérieur du neurone présynaptique déclenche exocytose de quelques vésicules synaptiques, entrainant la libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique Les synapses chimiques : transmission des signaux  Les neurotransmetteurs diffusent dans la fente synaptique et se lient à des récepteurs du neurotransmetteur situés dans la membrane plasmique du neurone postsynaptique  La liaison des neurotransmetteurs aux récepteurs associés aux canaux ioniques ligand-dépendants entraîne l’ouverture des canaux et permet à certains ions de s’écouler à travers la membrane  Selon le type d’ions que les canaux admettent, le courant ionique entraîne la dépolarisation ou l’hyperpolarisation de la membrane postsynaptique  Ex : - ouverture des canaux Na+ permet l’entrée des Na+ → dépolarisation - ouverture des canaux Cl- permet l’entrée des Cl- → hyperpolarisation  Si une dépolarisation atteint le seuil d’excitabilité, un ou plusieurs potentiels d’action sont générés. Synapse chimique Potentiels postsynaptiques excitateurs ou inhibiteurs  un neurotransmetteur fait naitre un potentiel gradué soit excitateur, soir inhibiteur  S’il dépolarise la membrane postsynaptique → excitateur  Potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)  Les PPSE résultent souvent de l’ouverture des canaux cationiques ligand-dépendants permettant le passage des 3 cations les plus abondants (Na+, K+, Ca2+)  Il entre plus de Na+ que de Ca2+ ou qu’il ne sort de K+  Un PPSE ne suffit normalement pas à déclencher un influx nerveux mais rend le neurone postsynaptique plus excitable  → plus de chance d’atteindre le seuil d’excitation lorsqu’un autre PPSE survient Potentiels postsynaptiques excitateurs ou inhibiteurs  Si un neurotransmetteur hyperpolarise la membrane postsynaptique, il est inhibiteur  En rendant l’intérieur plus négatif, il augmente le potentiel de membrane  Il entrave ainsi la production d’un influx nerveux car le potentiel de membrane se retrouve encore plus éloigné du seuil d’excitation qu’à l’état de repos  Un potentiel postsynaptique hyperpolarisant est inhibiteur  Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)  Les PPSI résultent souvent de l’ouverture des canaux à Cl- et à K+ voltage- dépendants  Canaux Cl- s’ouvrent → Cl- rentrent  Canaux K+ s’ouvrent → K+ sortent  → milieu intérieur devient plus négatif → hyperpolarisé Les récepteurs  Ionotropes et métabotropes  Ionotropes :  Provoque l’ouverture immédiate d’un canal ionique lors de la liaison avec le neurotransmetteur  Capable de la transmission synaptique rapide  Métabotropes :  Ne possèdent pas de canaux ioniques intégrés  Activent des voies de signalisation intracellulaire → provoquent des changements lents et durables dans la cellule post-synaptique Les récepteurs ionotropes  Activation rapide : Lorsqu’un neurotransmetteur se lie à un récepteur ionotrope, il provoque l’ouverture immédiate d’un canal ionique.  Canal ionique intégré : Ces récepteurs sont directement couplés à des canaux ioniques dans la membrane cellulaire.  Transmission synaptique rapide : Le flux d’ions à travers le canal entraîne un changement rapide du potentiel de membrane de la cellule post-synaptique. Les récepteurs métabotropes  Activation indirecte : Lorsqu’un neurotransmetteur se lie à un récepteur métabotrope, il n’ouvre pas directement de canal ionique.  Voies de signalisation intracellulaire : Les récepteurs métabotropes activent des voies de signalisation à l’intérieur de la cellule.  Changements plus lents et durables : Ces voies peuvent entraîner des changements plus lents et persistants dans la cellule post- synaptique. IONOTROPES METABOTROPES : Effets post synaptique brefs Effets post synaptiques lents Application à la relation neurotransmetteur - récepteurs Elimination du neurotransmetteur  L’élimination du neurotransmetteur de la fente synaptique est essentielle au fonctionnement de la synapse  3 mécanismes assurent son élimination :  Diffusion : certains neurotransmetteurs diffusent hors de la fente synaptique suivant leur gradient de concentration  Dégradation enzymatique : certains neurotransmetteurs peuvent être inactivés par la dégradation enzymatique  Ex : acéthycholinestérase dégrade l’ACh dans la fente synaptique  Recapture par les cellules : de nombreux neurotransmetteurs sont ramenés par transport actif dans le neurone qui les a libérés ou transportés dans les cellules gliales avoisinantes.  Ex : noradrénaline est recapturée et recyclée par les neurones mêmes qui la libèrent  Les protéines membranaires qui réalisent cette recapture sont appelées transporteurs de neurotransmetteurs Sommation spatiale et sommation temporelle des potentiels postsynaptiques  Un neurone type de SNC reçoit des informations de 1000 à 10000 synapses  L’intégration de ces messages est appelée la sommation et à lieu dans la zone gâchette  Plus les PPSE s’accumulent, plus la membrane a de chances d’atteindre le seuil d’excitation et de déclencher un influx nerveux  Lorsque la sommation résulte de l’accumulation d’un neurotransmetteur libéré simultanément par plusieurs boutons terminaux présynaptiques, elle est appelée sommation spatiale  Lorsqu’elle résulte de l’accumulation d’un neurotransmetteur libéré rapidement à 2 ou 3 reprises par un bouton terminal présynaptique, elle est appelée sommation temporelle seuil PPSE simultanés Sommation spatiale et sommation temporelle des potentiels postsynaptiques  Un seul neurone postsynaptique reçoit des informations de nombreux neurones présynaptiques, dont certain libèrent des neurotransmetteurs excitateurs alors que d’autres libèrent des neurotransmetteurs inhibiteurs  La somme des effets produits à un moment donné détermine l’effet que subit le neurone postsynaptique. Il peut donc donner :  PPSE : si le total excitateur est supérieur au total inhibiteur mais inférieur au seuil d’excitation → PPSE infraliminaire → les stimulus suivants pourront plus facilement produire un influx nerveux  Influx nerveux : si le total excitateur est supérieur au total inhibiteur et permettent d’atteindre ou de dépasser le seuil d’excitabilité  PPSI : total inhibiteur > total excitateur → membrane s’hyperpolarise → inhibition du neurone postsynaptique + incapacité à produire un influx nerveux Les neurotransmetteurs  Pas facile d’établir la fonction des différents neurotransmetteurs  Certains neurotransmetteurs agissent rapidement en se liant à leurs récepteurs et provoquent l’ouverture et la fermeture des canaux ioniques situés dans la membrane plasmique  D’autres agissent lentement en déclenchant des réactions enzymatiques à l’intérieur de la cellule par l’intermédiaire de seconds messagers  Dans les 2 cas, le résultat peut être une excitation ou une inhibition de la membrane postsynaptique  Certains neurotransmetteurs sont aussi des hormones libérées par les cellules endocrines Les neurotransmetteurs  Les effets des neurotransmetteurs au niveau des synapses chimiques peuvent être modifiés de plusieurs façon :  La synthèse du neurotransmetteur peut être stimulée ou inhibée  La libération du neurotransmetteur peut être entravée ou augmentée  L’élimination d’un neurotransmetteur peut être stimulée ou inhibée  Le récepteur peut être bloqué ou activé.  Une substance qui favorise la transmission synaptique ou qui imite l’effet d’un neurotransmetteur naturel est agoniste  Si elle entrave l’action d’un neurotransmetteur, elle est antagoniste Les principaux neurotransmetteurs  L’acétylcholine  Excitateur ou inhibiteur  Les acides aminés  Glutamate : excitateur  Aspartate : excitateur  Acide gamma-amino-butyrique (GABA) : inhibiteur  Glycine : inhibiteur  Les amines biogènes :  Noradrénaline  Adrénaline  Dopamine  Sérotonine  … Quelques-uns des neurotransmetteurs les plus courants  Acétylcholine (ACh):  Rôle : L’ACh est impliquée dans la contraction musculaire, la mémoire, l’attention et le système nerveux autonome.  Localisation : Elle est libérée par les neurones moteurs, les ganglions basaux et les neurones pré-ganglionnaires du système nerveux autonome.  Dopamine (DA):  Rôle : La dopamine est associée à la récompense, la motivation, la régulation de l’humeur et la coordination motrice.  Localisation : Elle est synthétisée dans les neurones dopaminergiques du cerveau.  Glutamate (Glu):  Rôle : Le glutamate est l’excitateur principal du cerveau, favorisant la transmission rapide de l’information.  Localisation : Il est présent dans la plupart des synapses excitatrices. Quelques-uns des neurotransmetteurs les plus courants  Gamma-Aminobutyric Acid (GABA):  Rôle : Le GABA est l’inhibiteur principal du cerveau, réduisant l’excitabilité neuronale.  Localisation : Il est présent dans la plupart des synapses inhibitrices  Sérotonine (5-HT):  Rôle : La sérotonine est impliquée dans la régulation de l’humeur, le sommeil et l’appétit.  Localisation : Elle est synthétisée dans les neurones sérotoninergiques du tronc cérébral.  Histamine:  Rôle : L’histamine joue un rôle dans la régulation de la veille, la réponse immunitaire et la fonction gastrique.  Localisation : Elle est libérée par les mastocytes et les neurones histaminergiques  ACETYLCHOLINE ++++ ++++ ---- Muscles squelettiques Effecteurs viscéraux (selon le type de récepteur) AMINES BIOGENES ❑ Noradrénaline ❑ Dopamine ❑ Sérotonine ❑ Histamine ++++ ++++ ----- ++++ ----- ----- Selon le type Selon le type De récepteur De récepteur Mastocytes Acétylcholine  ACIDES AMINES ❑ Acide gamma ❑ Glycine ❑ Glutamate aminobutirique (GABA) ---- ++++ ---- ✓ Moelle épinière ✓ Encéphale ✓ Tronc cérébral ✓Moelle épinière ✓ Cortex cérébral ✓ Hypothalamus ✓Moelle épinière o Inhibitions pré-synaptiques  PEPTIDES ❑ Tachykinines : ❑ Endorphines substance P. ---- ++++ ✓ Encéphale ✓ Hypothalamus ✓SNC ✓SNP ✓ système limbique ✓ Moelle épinière Régulation : Transmission -Cardiovasculaire Influx - Respiration nocicepteurs - Humeur o Opiacé Naturels : diminuent la douleur. Les aires …… La Classification de Broadmann 50 aires ✓ MOTRICITE ✓ Aires I …… réception ✓ Aires II – associatives ✓ MEMOIRE …… traitement Les aires du cerveau  Les aires motrices du cerveau sont des zones spécifiques situées dans le cortex cérébral  Cortex moteur primaire : Situé en avant de la scissure centrale, le cortex moteur primaire contrôle des muscles spécifiques du corps, en particulier ceux impliqués dans les mouvements fins, tels que les doigts, le pouce, les lèvres et la bouche.  Cortex prémoteur : Situé en avant du cortex moteur, le cortex prémoteur est responsable des mouvements coordonnés, comme ceux engagés dans une activité sportive.  Aire de Broca : Cette aire coordonne les mouvements du larynx et de la bouche nécessaires pour l’expression des mots. Elle est essentielle pour le langage. Les aires du cerveau  Aires sensorielles somesthésiques : Ces aires reçoivent et interprètent les informations sensorielles provenant de différentes parties du corps, telles que le toucher, la pression, la température et la douleur. Elles sont divisées en une aire primaire (reconnaissance des sensations) et une aire secondaire (interprétation des signaux).  Aire visuelle : Située dans le lobe occipital, l’aire visuelle primaire détecte spécifiquement les points sombres et lumineux ainsi que les contours de la scène visuelle. L’aire visuelle secondaire interprète ensuite l’information visuelle  Ces différentes aires travaillent ensemble pour permettre de bouger avec aisance, coordonner nos mouvements et interagir avec notre environnement Les aires du cerveau  Aires motrices :  Cortex moteur primaire : Situé dans le lobe frontal, il contrôle les mouvements volontaires des muscles spécifiques du corps.  Cortex prémoteur : Il organise les séquences motrices nécessaires pour les mouvements coordonnés.  Cervelet : Sous le cerveau, il gère l’équilibre et la coordination des mouvements, ainsi que la mémoire procédurale liée aux automatismes moteurs. Les aires du cerveau  Aires de la mémoire :  Hippocampe : Situé dans le lobe temporal, il joue un rôle clé dans la mémoire épisodique (souvenirs personnels).  Amygdale : Également dans le lobe temporal, elle est impliquée dans la mémoire émotionnelle et les souvenirs liés aux émotions.  Néocortex : Partie du cerveau antérieur, il est associé à la mémoire sémantique (connaissances générales) et à la mémoire déclarative.  Lobe préfrontal : Il intervient dans la mémoire de travail, la planification et la prise de décision. Les aires …… La Classification de Broadmann 50 aires ✓ MOTRICITE ✓ Aires I …… réception ✓ Aires II – associatives ✓ MEMOIRE …… traitement Les aires du cerveau  Les aires sensitives primaires et secondaires sont des zones du cortex cérébral qui jouent un rôle essentiel dans le traitement des informations sensorielles  Aires sensorielles primaires :  Cortex somatosensoriel primaire : Situé dans le lobe pariétal, il reçoit directement les signaux des récepteurs sensoriels du corps, tels que ceux sensibles à la douleur, à la température et au toucher. Cette aire permet de reconnaître les sensations spécifiques provenant de différentes parties du corps.  Aire visuelle primaire : Située dans le lobe occipital, elle détecte spécifiquement les points sombres et lumineux ainsi que les contours de la scène visuelle Les aires du cerveau  Aires sensorielles secondaires :  Cortex somatosensoriel secondaire : Cette aire affine le message reçu par l’aire primaire. Elle interprète les signaux sensoriels en provenance du corps. Par exemple, elle permet de reconnaître si l’objet touché par la main est une chaise, un tissu, etc.  Aire visuelle secondaire : Elle interprète l’information visuelle provenant de l’aire visuelle primaire. Cela inclut des processus plus complexes tels que la reconnaissance d’objets, la perception de la profondeur et la compréhension des scènes visuelles.  Les aires sensitives primaires sont la porte d’entrée de l’information sensorielle alors que les aires secondaires effectuent un 2e niveau de traitement plus précis pour interpréter les sensations  Substance grise / substance blanche Périphérique – le cortex …… GRISE 2 mm épaisseur forme les aires vues précédemment Profondes – noyaux d’intégration… BLANCHE Voies de conduction (fibres myélinisées) Ex : le corps calleux…………. Le corps calleux  Commissure transversale du cerveau  Fonction : Le corps calleux relie les deux hémisphères cérébraux (gauche et droit). Il permet la communication entre ces deux parties du cerveau  Composition : Le corps calleux est constitué d’environ 200 millions de fibres nerveuses (axones) qui interconnectent les deux hémisphères  Rôle : Il assure le transfert d’informations entre les deux hémisphères, permettant ainsi leur coordination  LE CERVELET Cortex cérébelleux 1. Vermis ➔Spino- 2. Cervelet cervelet : intermédiaire 3. Cérébro-Cervelet (néocervelet) (cortex Cérébelleux Latéral) Vestibulo – cervelet + Noyaux cérébelleux Le cervelet  Situé au-dessous du cerveau  Situé en arrière du tronc cérébral  Uni au tronc cérébral par les pédoncules cérébelleux  Divisé en 2 hémisphères cérébelleux  Réunis par le vermis au centre  Divisé en 3 lobes  Sa surface est parcourue par des fissures Le cervelet  Sa face antérieure délimite avec le tronc cérébral le quatrième ventricule  Constitué de 2 parties  Le cortex  → couche périphérique de substance grise  Partie centrale formée  → de substance blanche  → le corps médullaire cérébelleux  → d’amas de substance grise disséminés  → les noyaux du cervelet Le cervelet  Vermis:  Le vermis est la partie médiane du cervelet.  Il est impliqué dans la coordination des mouvements et l’équilibre.  Le vermis est également associé à la régulation des mouvements oculaires.  Spino-cervelet (ou cervelet spinocérébelleux):  Le spino-cervelet est constitué du vermis et de la partie paramédiane (ou para-vermienne ou cervelet intermédiaire).  Il reçoit des afférences principalement de la moelle épinière.  Sa fonction est de réguler les mouvements des muscles proximaux (muscles proches du tronc) et de maintenir le tonus musculaire. Le cervelet  Néo-cervelet (ou cervelet corticocérébelleux):  Le néo-cervelet comprend les hémisphères cérébelleux  Il est impliqué dans la coordination fine des mouvements et la régulation dynamique du tonus musculaire  Les afférences proviennent principalement du cortex cérébral  Cervelet intermédiaire:  Le cervelet intermédiaire est situé entre le spino-cervelet et le néo- cervelet  Il joue un rôle dans la coordination des mouvements des muscles distaux (muscles éloignés du tronc) Le cervelet  LE TRONC CEREBRAL COMPLEXE HYPOTHALAMUS - HYPOPHYSE……… Régulation de fonctions Végétatives…… Le tronc cérébral  = voie de passage des tractus et faisceaux nerveux  Relie le diencéphale à la moëlle spinale  Contient tous les noyaux des nerfs crâniens  Contient la formation réticulaire  Formé de 3 parties  Le mésencéphale  Le pont  Le bulbe (ou moelle allongée)  La face dorsale du pont et de la moelle allongée délimite avec le cervelet une cavité  → 4e ventricule Le tronc cérébral  Le mésencéphale  = portion rétrécie de l’encéphale  = cerveau moyen  Constitué de 2 parties  Ventrale = les pédoncules cérébraux  Dorsale = le tegmentum mésencéphalique  → se prolonge par les pédoncules cérébelleux supérieurs Le tronc cérébral  Le mésencéphale Le tronc cérébral  Le pont  Forme une éminence transversale  → réunit ventralement les 2 hémisphères cérébelleux  À la manière d’un pont, par les pédoncules cérébelleux moyens  Composé de 2 parties  Partie ventrale ou basilaire  Constituée de faisceaux dissociés et de noyaux  Partie dorsale ou tegmentum pontique  Riche de formation réticulaire Le tronc cérébral  Le pont Le tronc cérébral  Le bulbe ou moelle allongée  Prolongement de la moelle spinale  Unie au cervelet par les pédoncules cérébelleux inférieurs La formation réticulée (réticulaire)  Située dans le TC  S’étend du bulbe rachidien au mésencéphale  Composée de neurones dont les corps formes les noyaux réticulaires  Joue un rôle dans la régularisation de plusieurs fonctions vitales et cognitives  Régulation de la vigilance : intervient dans le cycle veille-sommeil → essentiel pour le maintien de l’état d’éveil et la conscience  Contrôle moteur : participe à la coordination des mouvements réflexes et stéréotypés comme la marche et le tonus postural  Fonctions cognitives : joue un rôle dans l’attention et la concentration La formation réticulée (réticulaire)  Joue également un rôle de filtre à stimuli  Ne laisse parvenir à la conscience qu’une infime partie des différents stimuli visuels, auditifs ou somatosensoriels qui nous entourent  Elle privilégie les stimuli qui nous sont immédiatement utiles ou particulièrement intenses  Sur ce principe, elle joue un rôle crucial dans la modulation de la douleur  Filtrage et intégration des signaux → agit comme un filtre des signaux nociceptifs et intègre ces signaux avec d’autres informations sensorielles et motrices  Activation et inhibition → certains de ses noyaux sont impliqués dans l’inhibition de la douleur, d’autres partie de la formation réticulée peuvent amplifier ou atténuer la perception douloureuse  Réponse comportementale → réaction de défense vis-à-vis de stimulations potentiellement dangereuses  La respiration pneumotaxique est un mécanisme de régulation de la respiration qui intervient dans le TC Le centre pneumotaxique est situé dans le pont Il inhibe la respiration Il limite la durée de l’inspiration en interrompant l’inspiration avant qu’elle ne devienne excessive Permettant de maintenir un rythme respiratoire optimal et éviter une surventilation → permet d’optimiser la ventilation pulmonaire Les centres impliqués dans la régulation du système cardiovasculaire  Centre cardio-inhibiteur : principalement parasympathique  Inhibe l’activité cardiaque via une bradycardie  Agit via le nerf vague pour diminuer la force des contractions cardiaques  Centre cardio-accélérateur : principalement sympathique  Stimule l’activité cardiaque via une tachycardie et en augmentant la force des contractions cardiaques  Centre cardio-vasculaire : implique des interactions entre les systèmes sympathique et parasympathique  Régule la vasoconstriction et la vasodilatation → influence la pression artérielle  Reçoit des informations des barorécepteurs artériels et agit en conséquence Centres respiratoires et noyaux salivaires  Les centres respiratoires : situé dans le bulbe  Responsables de la régulation du rythme respiratoire  Le centre inspiratoire déclenche l’inspiration en activant les muscles respiratoires  Le centre expiratoire intervient lors de l’expiration  Ils reçoivent des informations des récepteurs de gaz sanguins pour ajuster la respiration  Les noyaux salivaires : également dans le bulbe  Impliqués dans la production de salive  Le noyau salivaire supérieur active la salivation en réponse à la vue, à l’odeur ou au goût des aliments  Le noyaux salivaire inférieur active la salivation pendant la mastication et la déglutition Vomissement / déglutition  Le centre du vomissement est situé dans le bulbe rachidien  Activé en réponse à des stimuli comme la présence de substances toxiques ou irritantes dans l’estomac  Provoque les contractions musculaires pour évacuer le contenu de l’estomac  La déglutition est un processus complexe qui implique plusieurs noyaux du tronc cérébral  Le noyau ambigu est essentiel pour la coordination des muscles de la déglutition  Le TC reçoit des informations sensorielles des récepteurs dans la bouche et la gorge pour déclencher la séquence de déglutition Toux / éternument  Le centre de la toux est situé dans le TC  Activé en réponse à des irritations des voies respiratoires  Le TC coordonne les contractions des muscles respiratoires et des muscles de la gorge pour expulser l’agent irritant  Le centre de l’éternument est situé dans le noyau du nerf trijumeau dans le TC  Activé en réponse à des stimuli tels que la poussière, les allergènes ou les infections  Le TC coordonne les contractions des muscles respiratoires et des muscles du nez et de la gorge pour expulser l’agent irritant  La moelle épinière / spinale Nerf Rachidien Racine antérieure Racine postérieure Substance Grise Substance Blanche Contient les corps cellulaires des neurones sensitifs mais Cordons …véhiculent Aussi moteurs (MN alpha qui commandent les muscles squelettiques … Infos vers le haut ou le bas… rôle d’intégration et réponses…… La moelle spinale  Située dans le canal vertébral  Entourée des méninges spinales  Longue tige cylindrique blanchâtre  Présente 2 renflements  L’intumescence cervicale  L’intumescence lombaire  Son extrémité crâniale fait suite au bulbe  Son extrémité caudale, le cône médullaire, se prolonge par le filum terminal La moelle spinale  Présente 31 paires de nerfs spinaux  → correspondent à 31 segments médullaires spinaux  8 segments cervicaux  12 segments thoraciques  5 segments lombaires  5 segments sacraux  1 segment coccygien  La moelle spinale est constituée  D’une substance blanche  Périphérique  Correspond aux tractus et faisceaux nerveux véhiculant les influx moteurs et sensitifs  D’une substance grise  Centrale  Contient des centres nerveux autonomes et des sites des synapses La moelle spinale La substance Blanche de la moelle Épinière ……  ✓ cortex cérébral × Centraux ✓ Noyaux. × Périphériques ❑ Substance grise ✓ Moelle épinière ✓ Nerfs périphériques ✓ Intégration ! ✓ conduction - communication ❑ substance blanche ✓ cortex cérébral ✓ Moelle épinière ✓ Nerfs périphériques  2. LE SYSTEME NERVEUX PERIPHERIQUE : NERFS 31 paires de nerfs rachidiens 12 paires de nerfs crâniens La Structure histologique du nerf: Catégories de Nerfs en fonction de leurs origines : ❑ NERFS RACHIDIENS ❑ NERFS CRANIENS ❑ NERFS RACHIDIENS ❑ Structure d’un nerf rachidien……(voir réflexe myotatique) ❑ Racine Postérieure ❑ Nerf mixte …… ❑ Racine Antérieure ❑ NERFS CRANIENS  12 paires moteur et/ou sensitifs Moteurs : nerf trochléaire (IV) et abducens (VI) → motoneurones qui commandent les muscles squelettiques à l’origine du mouvement des yeux Sensitifs : - optique - olfactif Mixtes , sensitifs et moteurs : ex : nerf trijumeau (V) : Sensitif pour la bouche, la face et la moitié inférieure du scalp Moteur pour les muscles masticateurs  Certains contiennent des fibres motrices ou sensitives du système nerveux végétatif parasympathique (paires 3 – 7 – 9 – 10 vague-pneumogastrique) Nerf 3 : Innerve les muscles du globe oculaire Parasympathique : muscle sphincter de la pupille Nerf 7 : Innerve les muscles de la mimique Parasympathique : glandes lacrymales, nasales, palatines, submandibulaires, sublinguales Nerf 9 : Innerve les muscles de la langue et de la partie supérieure du pharynx associés à la déglutition et au réflexe nauséeux Parasympathique : glandes parotides Nerf 10 : Innerve les muscles du pharynx et du larynx Parasympathique : cœur, poumon, viscères abdominaux (excepté partie gauche du colon) Les cavités du SNC  Le SNC est creusé de cavités communiquant entre elles et remplies de LCS  Ces cavités sont  Les cavités ventriculaires  4 ventricules  Le canal central Les cavités du SNC  Les ventricules encéphaliques  Les ventricules latéraux droit et gauche  Localisés dans chaque hémisphère cérébral  Le troisième ventricule  Situé dans le diencéphale  Le quatrième ventricule  S’interpose entre le tronc cérébral et le cervelet  Communique avec les espaces subarachnoïdiens  Le 3e et le 4e ventricule communiquent par l’aqueduc cérébral  Le canal central  Situé dans l’axe médian de la moelle spinale  Prolonge le 4e ventricule Les ventricules Le réflexe myotatique  Le réflexe myotatique est une réaction involontaire et stéréotypée de contraction d’un muscle en réponse à son propre étirement  Son rôle est de maintenir le tonus musculaire, rétablissement de notre position suite à un déséquilibre  Le réflexe met en jeu différents éléments :  Les FNM (récepteurs sensoriels)  Les neurones sensoriels (afférents)  MN efférents  Interneurones inhibiteurs  Effecteurs : plaque motrice des muscles  Ce réflexe est monosynaptique → réponse musculaire quasiment immédiate Le réflexe myotatique