TRANSMISSION NERVEUSE ******

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1 TRANSMISSION NERVEUSE Sommaire : CONNEXION NERVEUSE CIRCUIT NERVEUX TRAJET NERVEUX TRANSMISSION SYNAPTIQUE ****** Termes - centres nerveux = encéphale (cerveau, cervelet, tronc), moelle épinière - circulation de l information = propagation de l information - communication de l information = communication nerveuse = communication entre les neurones - information = message nerveux = influx nerveux = signal électrique = activité électrique = activité neuronique - circuit nerveux = circuit neuronal = circuit neuronique - terminaison axonale = terminal synaptique = arborisation terminale = bouton terminal = zone pré-synaptique - soma = corps cellulaire - cellules nerveuses : neurones - cellules réceptrices : cellules sensorielles (œil, oreille, nez, langue, peau) - cellules effectrices : cellule glandulaire (glande) et cellule musculaire (muscle) - muscles striés : muscle squelettique - muscles striés : muscle cardiaque - muscles lisses : muscle viscéraux (glandes, reins, estomac, intestin, vessie, bronches, artères, utérus ) - afférent = récepteur = reçoit = réception = entrant = information qui arrive au SNC - efférent = effecteur = envoi = émission = sortant = information qui quitte le SNC Un message nerveux afférent correspond aux informations émanant des récepteurs sensitifs du système nerveux périphérique et remontant vers le système nerveux central (cerveau, cervelet, tronc cérébral, moelle épinière) où elles vont être intégrées. Un message nerveux efférent correspond aux informations émanant du système nerveux central (cerveau, cervelet, tronc cérébral, moelle épinière) en direction des organes effecteurs, le plus souvent des muscles, mais aussi des glandes, afin de donner des consignes (les messages nerveux efférents engendrent donc la réponse motrice). Précision Ne pas confondre moelle épinière et moelle osseuse. La moelle osseuse est un tissu situé au centre des os. La moelle épinière (ou moelle spinale) est contenue dans le canal rachidien dans la colonne vertébrale. 1

2 CONNEXION NERVEUSE On distingue 2 catégories de synapses : - synapses électriques - synapses chimiques On distingue 4 catégories de synapses chimiques : - synapse neuro-neuronale connexion d un neurone vers un autre neurone - synapse neuro-sensorielle connexion d une cellule sensorielle vers un neurone sensitif (dendrite) - synapse neuro-musculaire connexion d un neurone moteur (axone) vers une cellule musculaire - synapse neuro-glandulaire connexion d un neurone moteur (axone) vers une cellule glandulaire On distingue 3 catégories de synapses neuro-neuronales : - synapse axo-dendritique axone dendrite - synapse axo-somatique axone soma - synapse axo-axonale axone axone La synapse comporte 3 parties : - partie pré-synaptique = avant la synapse = axone - fente synaptique = espace au milieu - partie post-synaptique = après la synapse = dendrite ou soma ou axone / muscle ou glande La terminaison pré-synaptique correspond toujours à : - un axone La partie post-synaptique peut correspondre soit à : - une dendrite : neurone - un soma : neurone - un axone : neurone - un muscle : tissu - une glande : tissu La terminaison de l axone peut donc être au contact : - d une dendrite axone dendrite - d un soma axone soma - d un axone axone axone - d un muscle axone muscle - d une glande axone glande Donc l autre cellule n est pas forcément un neurone : ça peut être un muscle ou une glande! 2

3 CIRCUIT NERVEUX Le circuit nerveux (circuit neuronal) est composé de 5 éléments mais peut se limiter aux 3 premiers : - un récepteur organe sensoriel - un nerf sensitif afférent - un centre nerveux cerveau ou tronc ou moelle - un nerf moteur efférent - un effecteur muscle ou glande Cas général : organe des sens nerf sensitif centre nerveux nerf moteur organe effecteur Exemple : oeil nerf optique cerveau nerf moteur muscle du bras On distingue 3 catégories différentes de neurones qui forment le circuit nerveux. NEURONE SENSITIF - l ensemble des axones des neurones sensitifs forme un nerf sensitif (ou afférent) - rôle : transmettre l information provenant des sens et de l ensemble du corps (système somesthésique) - circulation : part d un organe des sens ou d une partie du corps et arrive à un centre nerveux - connexion : il est en contact avec le récepteur sensoriel - ex : nerf olfactif, nerf optique, nerf auditif, nerf de la peau INTER-NEURONE - l ensemble des inter-neurones constitue les centres nerveux (cerveau, moelle épinière) NEURONE MOTEUR - l ensemble des axones des neurones moteurs forme un nerf moteur (ou efférent) - rôle : transmettre la commande aux muscles ou aux glandes - circulation : part d un centre nerveux et arrive à un organe effecteur (muscle ou glande) - connexion : il est en contact avec le muscle ou la glande - ex : contraction (ou relâchement) des muscles de l iris fermeture (ou ouverture) de la pupille TRAJET NERVEUX Comment le message nerveux passe-t-il de l organe récepteur à l organe effecteur? Comment expliquer que la stimulation d un organe sensoriel déclenche l activation d un muscle? Réception de l information, du milieu interne ou externe : - intégration (cerveau), analyse des informations, mémorisation, prise de décision - arc réflexe passant par la moelle épinière (automatisation de la réponse) Fournir une action : glande ou muscle Le trajet du message nerveux varie selon son origine. L'origine du message nerveux peut provenir de : - une modification de l'environnement (sensations physiques) qui déclenche un réflexe ou une sensation - notre volonté - notre intégration : quel mot est approprié?????????????? L'intégration déclenche la compréhension. La sensation déclenche la perception (qui peut être consciente) La volonté déclenche le geste volontaire. Le réflexe déclenche le geste involontaire ou la sécrétion involontaire. 3

4 INTÉGRATION De l intégration à la compréhension 1) quelle explication schématique? 2)? 3)? - je regarde un paysage ou je lis le journal - quel exemple??? -??? - le centre d interprétation se situe dans le cerveau De la sensation à la perception SENSATION 1) un récepteur 2) un nerf sensitif/afférent transmet l information sensorielle du récepteur au centre nerveux 3) un centre nerveux (cerveau) - une personne me touche - le message nerveux naît des cellules sensorielles (œil, oreille, peau, nez, langue) - le message part de la peau (par exemple) jusqu au cerveau - le centre d interprétation se situe dans le cerveau - message afférent : peau moelle épinière cerveau (aire tactile) De la volonté au geste volontaire VOLONTÉ 1) un centre nerveux (cerveau) 2) un nerf moteur/efférent transmet la commande motrice du centre nerveux à l effecteur (muscle) 3) un effecteur (muscle) - je prends un verre d eau - le message nerveux naît dans le cerveau puis gagne la périphérie de l organisme - le message part du cerveau jusqu aux muscles - le centre d interprétation se situe dans le cerveau - message efférent : cerveau (aire motrice) moelle épinière muscle Du réflexe au geste involontaire RÉFLEXE 1) un récepteur (par ex, le fuseau neuro-musculaire) : le muscle réagit au stimulus 2) un nerf sensitif/afférent transmet l information sensorielle du récepteur au centre nerveux 3) un centre nerveux (moelle épinière ou tronc cérébral) effectue la transmission synaptique 4) un nerf moteur/efférent transmet la commande motrice du centre nerveux à l effecteur 5) un effecteur (muscle ou glande), activé par le nerf moteur, assure la réponse au stimulus - je prends la casserole, je la lâche immédiatement car elle est brulante - le message nerveux naît à la périphérie de l organisme puis retourne à la périphérie de l organisme - le message part du muscle jusqu au muscle (le muscle est à la fois organe récepteur et organe effecteur) - le centre d interprétation se situe dans la moelle épinière ou le tronc cérébral - message afférent (sensitif) : muscle (étirement) moelle épinière - message efférent (réponse musculaire) : moelle épinière muscle (contraction) 4

5 Attention Bien que le muscle squelettique soit parfois activé par un réflexe, le muscle squelettique est aussi appelé muscle volontaire qui n implique pas de réflexe. Un même mouvement (comme freiner) peut être soit une décision consciente (volontaire), soit un réflexe acquis (involontaire). Un même muscle peut être actionné soit par commande cérébrale, soit par reflexe (donc pas cérébrale). Quand on se brule la main, on a le réflexe de retirer notre main. Ce n est pas notre esprit qui commande. Or les muscles du bras sont bien d habitude des muscles activés par une commande cérébrale. Précisions Le neurone sensitif et le neurone moteur sont en relation par l intermédiaire d une synapse. Les récepteurs sensoriels et les muscles ne sont jamais directement en relation, ce sont les centres nerveux (cerveau et moelle) qui assurent cette relation par l'intermédiaire des nerfs sensitifs puis des nerfs moteurs. Le centre nerveux (cerveau ou tronc ou moelle) est le centre d interprétation : il interprète le message nerveux sensitif ou moteur. La volonté active ce muscle : - muscle squelettique (attaché aux os) Les réflexes activent ces muscles : - muscles viscéraux (glandes, bronches, estomac, reins, vessie, utérus ) - muscle cardiaque (parois du cœur) - muscle squelettique (attaché aux os) Le mouvement volontaire = activité mentale = acte voulu = acte conscient - action qui n est pas un réflexe : muscle squelettique (strié) = contrôle par le CERVEAU Le mouvement involontaire = arc réflexe = réflexe myotatique = acte inconscient - réflexe viscéral : muscle viscéral (lisse), muscle cardiaque = contrôle par le TRONC - réflexe spinal : muscle squelettique (strié) = contrôle par la MOELLE Les muscles viscéraux, cardiaque, ou squelettique entrainent la sécrétion, la transpiration, la salivation, la respiration, la déglutition, la digestion, la contraction, etc Nous n'exerçons aucune maîtrise consciente sur notre rythme cardiaque, etc donc il n'y a pas intervention du CERVEAU (mais seulement de la moelle ou du tronc). 5

6 Centre d intégration Effecteurs Réflexes Viscéraux TRONC Glande Viscères Muscle viscéral (lisse) Muscle cardiaque Spinaux MOELLE Muscle squelettique (strié) Mouvements volontaires CERVEAU Muscle squelettique (strié) Réflexes Fonctions Réflexes viscéraux - respiration - battements du cœur Réflexes spinaux - clignement des yeux - retirer sa main lorsqu on se brûle - tousser lorsqu on s étouffe - conserver son équilibre Actions qui ne sont pas des réflexes - rire en situation de stress - rattraper un objet cassant dans sa chute - freiner rapidement devant un obstacle - programmer son réveil en se couchant le soir N.B. Beaucoup de mouvements que nous croyons volontaires ne le sont pas, mais notre cerveau nous fait croire que c'est nous qui décidons (cf Michael Gazzaniga ou Jean-Philippe Lachaux). 6

7 TRANSMISSION SYNAPTIQUE CHIMIQUE Comment le message nerveux passe-t-il d un neurone à un autre? Le signal électrique (message nerveux) ne pouvant franchir la fente synaptique, la communication entre deux neurones se fait par l'intermédiaire de substances chimiques (neurotransmetteurs). Sens de la transmission nerveuse : dendrites corps cellulaires axone terminaison axonale dendrites (du neurone suivant) Sens de la transmission synaptique : partie pré-synaptique partie post-synaptique La transmission synaptique est uni-directionnelle (polarisée) : L information est toujours transmise de la partie pré-synaptique vers la partie post-synaptique : - la partie pré-synaptique (axone) contient le neurotransmetteur - la partie post-synaptique (dendrite) contient les récepteurs du neurotransmetteur Transmission synaptique : - les dendrites recueillent l information (influx nerveux = stimulus) provenant d autres neurones. - l information se propage des dendrites vers le corps cellulaire vers l axone vers la terminaison axonale. - des vésicules synaptiques libèrent le neurotransmetteur qui passe la fente synaptique - les dendrites du second neurone reçoivent le neurotransmetteur - cela stimule la dendrite qui va : soit produire à son tour un influx nerveux soit stimuler un muscle à se contracter ou une glande à sécréter - c'est la transmission synaptique. Types de neurotransmetteurs : - acétylcholine - amines biogènes : dopamine, sérotonine, adrénaline, noradrénaline - acides aminés : glutamate - neuropeptides : endorphines - monoxyde d azote Identification d un neurotransmetteur : - la substance chimique (molécule chimique) doit être présente dans la partie pré-synaptique (axone), c est la condition nécessaire pour être un neurotransmetteur). Localisation du neurotransmetteur : - il est stocké à l extrémité du neurone pré-synaptique (axone) et transmet l information au neurone postsynaptique (dendrite ou soma ou axone) ou à la cellule effectrice (muscle, glande). Caractéristiques du neurotransmetteur : - il est une substance chimique (molécule chimique) - il est libéré par la synapse - il traverse l espace (fente synaptique) situé entre deux neurones (axone et dendrite) - il propage le message sur d'autres neurones - il excite ou inhibe la cellule voisine (neurone ou muscle ou glande) qui va transmettre à son tour l'influx - dans le cas d'un muscle, les neurotransmetteurs déclenchent soit sa contraction, soit sa décontraction. - ex : la sérotonine (neurotransmetteur) est diffusée par un neurone et captée par le suivant. Cycle fonctionnel du neurotransmetteur : 1) il est synthétisé/sécrété dans la cellule pré-synaptique 2) il est libéré par la cellule pré-synaptique dans la fente synaptique 3) il se lie aux récepteurs post-synaptiques 4) il est éliminé ou dégradé 7

8 Synapses : Les synapses comportent une partie pré-synaptique et une partie post-synaptique séparées par une fente synaptique (donc la fente est comprise entre la partie pré-synaptique et la partie post-synaptique). La transmission synaptique s effectue au niveau de la synapse (dans son intégralité). Les synapses sont une zone de contiguïté/connexion (et non de continuité) entre deux cellules permettant la transmission (transfert) de l influx nerveux : - d un neurone vers un autre neurone (axone dendrite) ou (axone soma) ou (axone axone) - d un neurone moteur vers une cellule effectrice (axone muscle) ou (axone glande) - d une cellule réceptrice vers un neurone sensitif (sens dendrite)? Fente synaptique : C est l espace entre deux cellules. Espace séparant deux cellules : entre la partie pré-synaptique et la partie post-synaptique, où circulent les neurotransmetteurs. Les synapses peuvent être excitatrices, inhibitrices et/ou modulatrices : Le glutamate est le neurotransmetteur de la majorité des synapses excitatrices. La transmission synaptique inhibitrice repose sur des neurotransmetteurs comme le GABA ou la glycine. La transmission synaptique modulatrice repose sur des neurotransmetteurs comme la dopamine ou la sérotonine. L'homéostasie dépend du fonctionnement harmonieux des systèmes excitateurs, inhibiteurs et modulateurs. Les schémas présentés ici sont très simplifiés. En effet, pour réaliser un mouvement, il y a bien plus de muscles et de nerfs qui sont sollicités. Tout un ensemble de messages moteurs est produit, qui passent par la moelle épinière et empruntent ensuite des nerfs divers vers tout un ensemble de muscles, le tout étant coordonné. Les réflexes mettent en jeu la moelle, les ganglions rachidiens, le nerf rachidien, la racine ventrale, la racine dorsale, les corps cellulaires des neurones sensibles, l axone de ces neurones sensibles, les dendrites d un inter-neurone, l axone de l inter-neurone, l axone du neurone moteur, etc Et les neurones ont leur corps cellulaire, leur axone, leur dendrites localisée dans différents tissus. ****** 8

9 SCHÉMAS 9

10 Trajet suivi par l influx nerveux dans le cas : - d une sensation : schéma de gauche - d un mouvement volontaire : schéma de droite 10

11 Chaîne d événements qui mènent à la sensation et à la perception d une part, aux réflexes, d autre part : 11

12 Mouvement involontaire (réflexe viscéral) Mouvement involontaire (réflexe spinal) 12

13 Mouvement involontaire Mouvement involontaire 13

14 Mouvement volontaire Mouvement volontaire 14

15 Mouvement volontaire Nerf sensitif Inter-neurones (entre deux neurones) Nerf moteur 15

16 Récepteurs sensoriels : peau, muscles et viscères 16

17 Neurone moteur Neurone sensitif Inter-neurone axo-dendritique axo-somatique axo-axonique Les mêmes éléments avec un autre schéma 17

18 Neurone Synapse Neurone pré-synaptique Axone Dendrite Neurone post-synaptique Fente synaptique SYNAPSE Synapse 18

19 Synapse Synapse 19

20 Le sens de propagation de l influx nerveux 20

21 Moelle épinière 21

22 Synapse Élément présynaptique Arrivé d'un PA Dépolarisation du bouton synaptique L'ouverture de canaux calcique voltage dépendant Entrée Ca2+ dans neurone Migration des vésicules synaptiques Contact des vésicules avec la membrane cellulaire Fusion des vésicules avec la membrane cellulaire Exocytose des vésicules Fente synaptique Libération des neurotransmetteurs Fixation sur des récepteurs spécifiques Ouverture de canaux ligants dépendants Element post-synaptique Passage d'ions par ces canaux Modification de la polarité membranaire (potentiel post-synaptique) FIN 22

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