Cours 4 - Le Système Nerveux PDF

Homéostasie COURS 4 - Le système nerveux Importance du système nerveux Le système nerveux constitue un système de communication élaboré qui comprend plus de 100 milliards de cellules nerveuses seulement dans le cerveau. La mémoire, l’apprentissage et le langage sont tous des fonc...

Homéostasie COURS 4 - Le système nerveux Importance du système nerveux Le système nerveux constitue un système de communication élaboré qui comprend plus de 100 milliards de cellules nerveuses seulement dans le cerveau. La mémoire, l’apprentissage et le langage sont tous des fonctions du système nerveux. Système nerveux et système endocrinien Maintien de l’homéostasie par : Système endocrinien (hormonal) : Sécrétion d’hormones dans le sang Action lente, mais soutenue Système nerveux : Influx nerveux Action rapide, mais brève  Les différentes parties du système nerveux Système nerveux Système nerveux central (SNC) Encéphale Moelle épinière intègre et traite l’information centre de coordination pour les informations afférentes et efférentes (nerfs). Les différentes parties du système nerveux Le système nerveux périphérique (SNP) se subdivise en un système somatique et un système autonome  Les différentes parties du système nerveux Le SN somatique: contrôle les muscles squelettiques. Lesrécepteurs sensoriels (voie afférente) de la peau, des tendons et des muscles squelettiques acheminent l’information sur le milieu externe. Les nerfs moteurs (voie efférente) relaient les instructions aux muscles squelettiques Le SN somatique est soumis au contrôle volontaire Il comprend 12 paires de nerfs crâniens et 31 paires de nerfs spinaux (rachidiens), tous entourés d’une gaine de myéline. Organisation du système nerveux Les différentes parties du système nerveux Le SN autonome comprend des ganglions sensoriels crâniens qui relayent l’information comme les mesures de la pression artérielle ou la teneur en oxygène du sang. Les nerfs moteurs transportent l’information entre le le SNC et les organes. Le SNA contrôle les muscles lisses du système digestif, les muscles cardiaques, la majorité des glandes exocrines (digestion, sudation...) et certaines glandes endocrines. Il est soumis à un contrôle automatique ou involontaire Il est gouverné par l’hypothalamus et le bulbe rachidien Le SN Autonome peut être divisé en sympathique et parasympathique. Voyage de l’information nerveuse  Système nerveux sympathique Le système nerveux (autonome) sympathique répond aux stress en amorçant la réaction de lutte ou de fuite. Il sert à mobiliser l’énergie en période de stress. Lorsque stimulé : Libération du neurotransmetteur noradrénaline qui a un effet excitateur sur les muscles cibles. Sécrétion d’adrénaline et de noradrénaline supplémentaire par les glandes surrénales.  Système nerveux sympathique Lorsque stimulé : Élévation des fréquences cardiaque et respiratoire Élévation de la tension artérielle Libération de glucose par le foie Inhibition des fonctions non urgentes comme la digestion ou le contrôle de la vessie.  Système nerveux parasympathique Effet opposé à celui du SN sympathique. Il a pour mission d’économiser l’énergie et de maintenir les activités de base. Activé lorsque le corps est calme et au repos : Libération du neurotransmetteur acétylcholine Ralentit la fréquence cardiaque et respiratoire Abaisse la tension artérielle Favorise la digestion et stimule les organes reproducteurs voir tableau 8.3 page 372  Les cellules du système nerveux Deux types de cellules : neurones (90%) et cellules gliales (10%) Les neurones sont les unités fonctionnelles de base du SN. Leurs fonctions consistent à réagir aux stimuli physiques et chimiques transmettre des signaux électrochimiques sécréter des substances chimiques qui régulent différents processus  Les cellules du système nerveux L’activité des neurones est soutenue par les cellules gliales qui ont pour fonction de : nourrir les neurones évacuer les déchets des neurones protéger les neurones contre l’infection fournir une structure de soutien aux tissus nerveux  Structure d’un neurone Chaque neurone est composé : de dendrites reçoivent les influx nerveux d’un corps cellulaire siège des réactions métaboliques traite l’information provenant des dendrites renferme plusieurs mitochondries et un grand noyau central contenant un grand nucléole  Structure d’un neurone d’un axone achemine les influx nerveux vers la terminaison de ramifications terminales communiquent avec les neurones, glandes ou muscles adjacents en libérant des signaux chimiques dans les synapses  Structure d’un neurone Les axones de certains neurones sont recouverts d’une couche isolante appelée gaine de myéline qui joue un rôle de protection et accélère la transmission des influx nerveux. Les cellules de Schwann, sont des cellules gliales qui s’enroulent autour de l’axone pour former la myéline. Structure d’un neurone L'influx se dirige vers corps cellulaire Dendrites Corps cellulaire Noyau Axone Axone, l'influx s'éloigne du corps cellulaire  La gaine de myéline Formée de cellules gliales qui s ’enroulent autour de l ’axone.  La gaine de myéline De couleur blanche, la myéline isole l’axone, ce qui facilite la transmission de l’influx nerveux Nœuds de Ranvier = espaces entre les gaines de myéline  La classification fonctionnelle des neurones Neurones sensitif Neurones moteur Neurone d’association (interneurone) Classification fonctionnelle des neurones Neurones sensitifs (afférents): reçoivent les influx des récepteurs sensoriels (photorécepteurs, chimiorécepteurs, thermorécepteurs) et les acheminent vers le SNC (encéphale et moelle épinière) Classification fonctionnelle des neurones Neurones d’association (interneurones): Liens entre les neurones sensitifs et les neurones moteurs. Situés dans le cerveau et la moelle épinière. Ils intègrent l’information sensorielle et transmettent les influx moteurs. Classification fonctionnelle des neurones Neurones moteurs (efférents): Ils transmettent l’information du SNC aux effecteurs (muscles, organes, glandes) qui produisent alors une réponse.  L’arc réflexe Un arc réflexe est la voie que suit l’influx nerveux qui répond à stimulus par une réaction brusque et involontaire nommée réflexe. Les réactions réflexes ont lieu dans la moelle épinière, sans l’intervention de l’encéphale.  L’arc réflexe La plupart des arcs réflexes dépendent de seulement trois neurones. exemple : Le réflexe de retrait face à une situation pouvant causer de la douleur Les récepteurs de la peau perçoivent la pression d’une aiguille et produisent un influx dans un neurone sensitif L’influx est transmis dans l’interneurone de la moelle épinière Le message est relayé au neurone moteur qui ordonne au muscle de se contracter et de retirer la main  Arc réflexe Neurone sensitif Neurone moteur Arc réflexe  Réflexe et temps de réaction Ne pas confondre réflexe et temps de réaction Le temps de réaction est la durée qui sépare une stimulation d'une réponse. La réaction est un acte volontaire alors que le réflexe est totalement involontaire. http://www.bbc.co.uk/science/humanbody/sl eep/sheep/reaction_version5.swf  Structure des nerfs Axone Gaine de tissu conjonctif Les neurones Myéline individuels sont organisés en tissus appelés nerfs Les nerfs sont formés des axones de neurones moteurs et de neurones sensitifs Vaisseaux sanguins La nature électrique des nerfs et la transmission de l’influx nerveux page 354 https://www.youtube.com/watch?v=xG6W8A 3JYFA  Le potentiel de repos de membrane Dans un neurone au repos, la face cytoplasmique de la membrane est négative par rapport à la face extracellulaire. Cette différence de charge est de l’énergie potentielle nommée potentiel de membrane ou de repos. Potentiel de repos : – 70 mV Ce potentiel fournit l’énergie nécessaire à la production d’un influx nerveux en réponse à un stimuli approprié. Le potentiel de repos de membrane Trois facteurs contribuent à maintenir le potentiel de repos ou à créer la polarisation.. 1. Les grosses protéines de charge négative situées à l’intérieur des neurones. 2. Les cellules possèdent des pompes (passives) à ions Na+ et des pompes à K+ mais les canaux K+ sont plus souvent ouverts. Les ions K+ peuvent donc sortir plus souvent que les ions Na+ peuvent entrer. 3. Des pompes Na+/K+ transportent activement le Na+ et le K+ dans des proportions qui laissent plus de charges négatives à l’intérieur.  Concentrations ioniques autour du neurone Extérieur de la membrane: Ions positifs = Na+ surtout et K+ Ions négatifs = Cl- surtout léger surplus d’ions + Intérieur du neurone: Ions positifs = K+ surtout et Na+ Ions négatifs = Protéines, ions sulfates et phosphates léger surplus d ’ions - Concentrations ioniques autour du neurone La pompe sodium-potassium principale Utilise ATP responsable de la pour 3 Na+ qui différence de sortent potentiel à travers la membrane. 2 K+ entrent La pompe sodium-potassium  Les canaux ioniques L’ouverture et la fermeture des canaux ioniques peuvent être provoquées par différents types de stimuli, captés par différents types de canaux.  Potentiel d’action Lorsqu’un stimulus diminue l’écart de potentiel (la différence de charges) entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane jusqu’au potentiel de seuil, il se produit une dépolarisation (diminution de la polarisation).  Potentiel d’action Cette dépolarisation est liée à la propagation d’une impulsion électrique le long de la membrane, nommée potentiel d’action La potentiel d’action est activé lorsqu’un stimulus (qui provoque l’ouverture de canaux ioniques) dépolarise la membrane jusqu’à un certain seuil (potentiel de seuil) qui se situe généralement autour de - 50mV  Potentiel d’action Le potentiel d’action obéit au principe du tout-ou-rien : La réponse n'apparaît que si une intensité suffisante de stimulation est atteinte, c'est le seuil. Si le stimulus est insuffisant, le seuil n'est pas atteint et il n'y a pas de réponse de la cellule. Si le stimulus est suffisant, le seuil est atteint et la réponse est produite. Cette réponse se propage sous la forme d'un potentiel d'action. Il n'y a pas de réponse intermédiaire.  Potentiel d’action Les potentiels d’action sont donc indépendants de l’intensité du stimulus. Par contre : Les stimuli intenses ont une fréquence de potentiels d’action plus élevée que les stimuli plus faibles. Variations du potentiel de membrane au cours du potentiel d’action 1)Le potentiel d’action est déclenché une fois le potentiel de seuil atteint. 2) Des canaux sodium tensiodépendants (sensibles à la tension) s’ouvrent. 3) Les ions Na+ suivent leur gradient de concentration et entrent dans l’axone, ce qui engendre une dépolarisation 4) La différence de potentiel de cette zone de l’axone atteint +40 mV  Variations du potentiel de membrane au cours du potentiel d’action 5) Ce changement de potentiel provoque la fermeture des canaux Na+ et l’ouverture de canaux K+ tensiodépendants, ce qui engendre une repolarisation. 6) Les ions K+ suivent leur gradient de concentration et sortent de l’axone, ce qui change le potentiel aux environs de -90mV. On dit que l’axone est hyperpolarisé. 7) Les canaux K+ se ferment. Variations du potentiel de membrane au cours du potentiel d’action 8) Des pompes Na+/K+ * et la diffusion passive rétablissent le potentiel de repos normal (-70mV). La membrane est ainsi repolarisée. 9) Durant quelques millisecondes, la membrane est incapable de répondre à un nouveau stimulus. C’est la période réfractaire. Ces pompes Na+/K+ pompent les ions selon un ratio différent de la pompe 3Na+/2K+ p356 Variations du potentiel de membrane au cours du potentiel d’action Ce processus se poursuit sur toute la longueur de l’axone jusqu’à son arrivée à la jonction avec la cellule adjacente, où une réponse est provoquée. Les influx dans les neurones myélinisés Certains axones sont recouverts d’une gaine isolante grasse nommée gaine de myéline. Ces axones ont aussi des zones dénudées appelées noeuds de Ranvier, situés à intervalles réguliers.  Les influx dans les neurones myélinisés Les noeuds de Ranvier contiennent plusieurs canaux Na+ sensibles à la tension. Ce sont les seules régions des neurones myélinisés qui peuvent être dépolarisées. La propagation du potentiel d’action se propagent en sautant d’un noeud à l’autre. Les influx dans les neurones myélinisés Ce phénomène se nomme conduction saltatoire. Il permet une propagation beaucoup plus rapide; 120m/s comparé à 0,5 m/s (axone non myélinisé)  Propagation de l’influx nerveux le long de l’axone L’axone est dépolarisé région par région L’influx voyage de façon unidirectionnelle grâce à la période réfractaire (hyperpolarisation) Deux facteurs font varier la vitesse de la transmission de l’influx: Diamètre du neurone Gaine de myéline: conduction saltatoire Propagation de l’influx nerveux Influx nerveux = déplacement d ’un potentiel d’action le long de la membrane du neurone Même principe que la vague dans un stade Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: La transmission se fait au niveau du synapse qui est un espace (~0,02µm) entre deux cellules nerveuses adjacentes. L’extrémité du neurone se nomme bouton synaptique. Structure d’un neurone L'influx se dirige vers corps cellulaire Dendrites Corps cellulaire Noyau Axone Axone, l'influx s'éloigne du corps cellulaire  Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Quand un potentiel d’action arrive au bouton présynaptique, l’influx provoque la fusion de vésicules intracellulaires contenant des molécules de neurotransmetteurs avec la membrane axonale. Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Les neurotransmetteurs sont des composés chimiques libérés par les neurones agissant sur d'autres neurones (ou sur des cellules musculaires ou des glandes). Les neurotransmetteurs sont stockés dans des vésicules du bouton présynaptique et libérés dans l'espace synaptique au moment de l'arrivée d'un potentiel d'action.  Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Une fois libérés dans le synapse, les neurotransmetteurs diffusent vers des récepteurs transmembranaires localisés dans la membrane du neurone post-synaptique.  Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Les vésicules libèrent leur contenu par exocytose dans la fente synaptique. Le neurotransmetteur diffuse à travers la synapse et atteint les dendrites du neurone adjacent (ou la membrane cellulaire de l’effecteur) où il se lie à un récepteur membranaire spécifique.  Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Après avoir provoqué une action chez le neurone postsynaptique, le neurotransmetteur est détruit par un enzyme et ses composants sont recaptés dans le neurone présynaptique.  Transmission de l’influx nerveux d’une cellule à une autre: Selon sa nature, l’attachement du neurotransmetteur au récepteur aura comme réponse un potentiel postsynaptique inhibiteur (glycine, GABA) ou excitateur (glutamate, acétylcholine), s'opposant à, ou favorisant respectivement la naissance d'un potentiel d'action dans le neurone postsynaptique. Synapse chimique  Les neurotransmetteurs Peuvent avoir un effet excitateur ou inhibiteur sur la membrane postsynaptique. Un neurotransmetteur excitateur favorise la génération d'un signal électrique appelé potentiel d'action dans le neurone en aval, tandis qu'un neurotransmetteur inhibiteur l'empêche  Les neurotransmetteurs En général : Effet excitateur : récepteurs provoquent l’ouverture des canaux Na+; Na+ entre; légère dépolarisation Effet inhibiteur : récepteurs provoquent l’ouverture des canaux K+; K+ sort; hyperpolarisation. page 360  Intégration nerveuse Type de Réponse Type de canaux synapse postsynaptique ouverts Excitatrice Dépolarisation, Canaux PPSE (potentiel chimiodépendants à postsynaptique Na+ excitateur) Inhibitrice Hyperpolarisation, Canaux PPSI (potentiel chimiodépendants à K+ postsynaptique inhibiteur)  Recherche: Quel est le rôle des neurotransmetteurs suivants? Glutamate GABA Adrénaline et noradrénaline Dopamine Acétylcholine Sérotonine Endorphines et enképhalines Consultez votre manuel!