Cellules excitables : le neurone

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1 Cellules excitables : le neurone

2 Fonctions et organisation générale du système nerveux Fonctionnement du système nerveux Le tissu nerveux Le neurone Les cellules gliales (névroglie) Propriétés électriques du neurone Potentiel de repos, potentiel d action Propagation du potentiel d action La transmission Synaptique

3 Fonction du système nerveux (1) Le système nerveux 5 fonctions : Activités mentales : (mémoire, pensée, apprentissage, émotion) Sensibilité : réception d information sensorielle par des structures nerveuses appelées récepteurs Intégration : traitement de l information afin de déterminer l action à entreprendre

4 Fonction du système nerveux (2) Commande motrice : produit des influx moteurs envoyés aux effecteurs (muscles, glandes) Homéostasie : contrôle l activité des autres systèmes de l organisme

5 Organisation structurale du système nerveux humain

6 Organisation système nerveux humain Système nerveux central = SNC Encéphale Cerveau Cervelet Tronc cérébral Moelle épinière - Pensée, mémoire, émotion, - Équilibre, tonus - Contrôle respiratoire et cardiovasculaire Système nerveux périphérique = SNP Vaste réseau de nerfs Récepteurs sensoriels ganglions Réception Conduction

7 Organisation Système système nerveux nerveux humain humain 43 paires de nerfs

8 Composants du système nerveux humain Encéphale protégé par la boîte crânienne Moelle épinière protégée par le rachis Nerfs = regroupement d axones Ganglions = amas de corps cellulaires en dehors du névraxe Récepteurs sensoriels = cellules spécialisées ou terminaisons nerveuses

9 Fonctionnement du système nerveux humain

10 Fonctionnement du système nerveux (1) Seules des informations de nature électrique peuvent être analysées par le SNC Transformation des stimulations en messages électriques par les récepteurs sensoriels = transduction du signal

11 Capteurs de l information

12 Fonctionnement du système nerveux (2) Transmission du message électrique des récepteurs aux centres nerveux (ME + encéphale) par la voie sensitive ou afférente Élaboration d une réponse par le SNC Transmission du message électrique du SNC vers les effecteurs par la voie motrice ou efférente Voies afférentes + voies efférentes = SNP

13 Système nerveux

14 Quelles sont les cellules du systèmes nerveux?

15 Les cellules du système nerveux Neurones 10 % des cellules du SN Cellules gliales 90 % Astrocytes (SNC) Oligodendrocytes (SNC) Microglies (SNC) Cellules de Schwann (SNP)

16 Les cellules gliales : cellules non excitables, plus petites qui entourent et protègent les neurones L ensemble des cellules gliales constitue la névroglie Exemple de cellules gliales : la cellule de schwann (SNP) l oligodendrocyte (SNC)

17 Cellules gliales = glie, névroglie Non excitables, Nutrition, soutien, protection SNC - Astrocytes (C. étoilée) - Oligodendrocyte - Microglie (macrophagocyte) métabolique Myéline Défense SNP - Cellules de Schwann Myéline

18 Astrocytes Cellules avec de nombreuses ramifications Nourrir et protéger les neurones

19 La gaine de myéline Membrane biologique qui s entoure autour de l axone cellules de schwann dans SNP Oligodendrocytes dans SNC Protection des neurones Augmente la propagation de l influx nerveux

20 Axone myélinisé du SNP Noyau de cellule de schwann Gaine de de myéline Nœud de Ranvier Axone La myéline isole les axones et augmente la vitesse de transmission de l influx nerveux

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22 Gaine de myéline dans SNC L oligodendrocyte participe à la myélinisation de plusieurs segments de l axone (=internodes) sur plusieurs neurones Son corps cellulaire n est pas associé à la gaine de myéline

23 Sclérose en plaques Maladie auto-immune qui affecte le SNC Troubles mémoire et du comportement, affection vue et ouie

24 Le neurone

25 Le neurone Les neurones constituent l unité de structure et de fonction du SN Les neurones sont des cellules nerveuses excitables qui produisent et transmettent des signaux électriques appelés potentiel d action ou influx nerveux

26 4 caractéristiques fonctionnelles 1. Excitabilité : la membrane plasmique du neurone permet la genèse et la transmission du PA 2. Grande longévité 3. Le neurone est incapable de se diviser 4. Le neurone a un métabolisme très élevé : production et sécrétion d un neurotransmetteur et nécessite un apport continu et abondant en glucose et O2

27 Structure du neurone

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29 Le neurone Influx nerveux Noyau Corps cellulaire Unité de structure et de fonction su SN Dendrites Axone Myéline Boutons synaptiques Nœuds de Ranvier Terminaison axonale

30 Corps cellulaire ou pérycaryon Épine dendritique

31 Structure du neurone Des dendrites : Prolongement court et ramifié; réception de l influx nerveux et transmission vers le corps cellulaire Le neurone Un corps cellulaire : centre de biosynthèse du neurone contenant les organites ; aussi appelé péricaryon Un axone : produit et conduit les influx nerveux aux effecteurs ou vers d autres neurones

32 Neurones: 3 zone fonctionnelles Reçoit le stimulus Produit et transmet le PA Libère des neurotransmetteurs

33 Ultrastructure d un Neurone Corps de Nissl (REG): absents de l axone et de son cône d émergence Mitochondries : partout dans le neurone Noyau Golgi Cône d émergence de l axone

34 Corps cellulaire (1) Le corps cellulaire Centre de biosynthèse du neurone Les organites du neurones sont présents dans le corps cellulaire : - noyau - cytoplasme - nombreux ribosome - REG et Golgi très développés - nombreuses mitochondrie - un important cytosquelette

35 Corps cellulaire (2) Le corps Cytosquelette Forme de la cellule Transport de substance à l intérieur du neurone

36 Transport axonique

37 Où les corps cellulaires sont-ils situés dans le SN?

38 Dendrite Cône d implantation Cône d implantation Axone Arborisation terminale Corps cellulaire Noyau Gaine de myéline Nœud de Ranvier Boutons terminaux Corps cellulaire + dendrites Substance grise Substance blanche Axone + myéline Nerf

39 Cortex Encéphale

40 Structure moelle épinière Racine dorsale sensitive Ganglion rachidien Substance grise Nerf rachidien Racine ventrale motrice

41 Axone Le corps cellulaire Le plus long prolongement du CC Cône d implantation = base de l axone (forme triangulaire) Axoplasme = cytoplasme de l axone Axolemme = membrane plasmique de l axone

42 Classification des neurones

43 Classification des neurones Classification fonctionnelle - neurones moteurs - neurones sensitifs - neurone d association - neurones sécrétoires Classification morphologique - neurones multipolaires - neurones bipolaires - neurones unipolaires

44 Classification fonctionnelle

45 Dendrite Zone gachette Péricaryon Axone Multipolaire > 99% SNC motoneurone Bipolaire 1 axone 1 dendrite Rétine, cellule olfactive unipolaire 1 axone SNP Sensitifs

46 Classification morphologique Neurones multipolaires Nombreuses dendrites / 1 axone Neurones bipolaires 2 prolongement émergent du CC : 1dendrite / 1 axone Présents dans organes des sens Neurones unipolaires Un prolongement court émerge du CC Se divise en 2 prolongements : un vers le SNC, l autre vers la périphérie

47 Neurones multipolaires Interneurone ou neurone d association Neurone Neurone moteur moteur Voie efférente Muscle Influx nerveux

48 Neurones bipolaires Neurone bipolaire de la rétine

49 Neurones sensitifs unipolaires Neurone sensitif Voie afférente Peau Influx nerveux

50 Quand on se brule un doigt, quel type de neurone, sur le plan fonctionnel et structural est d abord activé? Neurone sensitif unipolaire Quel type est stimulé en dernier pour qu on éloigne son doigt de la source de chaleur? Neurone moteur multipolaire

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52 Les nerfs

53 Structure d un nerf

54 Les nerfs Regroupement d axones parallèles Classification structurale Nerfs crâniens Nerfs spinaux Classification fonctionnelle Nerfs sensitifs Nerfs moteurs Nerfs mixtes

55 Propriétés électriques du neurone

56 Potentiel électrique de membrane

57 Potentiel de membrane du neurone Se mesure à l aide d un voltmètre 2 électrodes à l extérieur de l axone

58 Potentiel de membrane du neurone électrodes à l extérieur de l axone Microélectrode dans l axone

59 Potentiel de membrane du neurone Potentiel de membrane en absence d excitation = Potentiel de repos : - 70 mv

60 Potentiel de repos

61 Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule

62 Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule

63 Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule polarisée Intérieur de la cellule

64 Potentiel de repos : - 70 mv Membrane polarisée

68 Potentiel de repos Les canaux à K + sont plus nombreux que ceux à Na +. Par suite, il y a plus de K + qui sort que de Na + qui entre L ATPase à Na + /K + maintient cette différence de potentielle de repos Ceci génère un potentiel de repos égal à -70mv

69 Potentiel de membrane du neurone Le potentiel de membrane du neurone peut varier Dépolarisation Hyperpolarisation

70 Propriétés électriques du neurone Dépolarisation = Diminution de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire

71 Propriétés électriques du neurone Hyperpolarisation = Augmentation de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire

72 Potentiel d action

73 Potentiel d action modification rapide et locale du potentiel de membrane Dépolarisation transitoire due à des mouvements d ions Na + et K + Potentiel d action : fonction de signalisation

74 Potentiel d action 2. Dépolarisation 1. Repos 3. repolarisation 4. Hyperpolarisation

75 Le PA est du à une variation de la perméabilité membranaire aux ions Na + et K +

76 Perméabilité ionique de la membrane au cours du PA

77 Perméabilité ionique de la membrane La perméabilité relative de la membrane aux ions dépend du nombre de canaux ioniques ouverts pour chaque ion Une augmentation de la perméabilité membranaire en Na + résulte d une augmentation du nombre de canaux NA + ouverts

78 dépolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na + /K Inversion de la polarité membranaire

79 dépolarisation C est l ouverture des canaux Na+ voltage dépendant qui est responsable de la phase de dépolarisation du PA Quand la dépolarisation atteint le seuil d excitation (-50 mv), le processus d ouverture de nouveaux canaux Na+ voltage dépendant s amplifie L entrée massive de Na+ inverse le potentiel jusqu à +30mv

80 Repolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na + /K +

81 Hyperpolarisation et retour à l état de repos

82 Initiation du PA au niveau du neurone PA généré au niveau de la zone gâchette si l intensité du potentiel gradué atteint le seuil d excitation (- 50 mv)

83 Conductibilité du neurone En absence de myéline

84 En présence de myéline Propagation saltatoire

85 Seuil d excitation La dépolarisation doit atteindre un certain seuil pour qu un axone génère un PA Loi du tout ou rien L axone génère ou pas un PA qui a toujours la même valeur

86 Potentiel gradué PA

87 Seuil et intensité d excitation

88 Synapse chimique

89 Synapse chimique = Zone de communication entre 2 neurones ou un neurone et une autre cellule (ex : musculaire, glande) Neurotransmetteur = molécule libérée par la terminaison d un neurone en réponse à l arrivée d un PA dans la fente synaptique

90 Synapse chimique Une synapse comporte 3 éléments : Élément pré-synaptique Fente synaptique (20 nm) Élément post-synaptique

91 Élément pré-synaptique Il contient des vésicules contenant un neurotransmetteur Il existe différents neurotransmetteurs - Acétylcholine (mémoire, apprentissage, activité musculaire, ) - Sérotonine dérivé du tryptophane (douleur, anxiété, ) - Glutamate (apprentissage?, mémoire?)

92 Libération du neurotransmetteur

93 Synapses excitatrices Canal ionique chimio-dépendent

94 Potentiel post-synaptique (PPS) 1. Ouverture de canaux à Na + PPSE Dépolarisation Ex : Glutamate, acéthylcholine Synapses excitatrices 2. Ouverture de canaux à K + ou Cl - Hyperpolarisation PPSI Ex : endorphine, sérotonine Synapses inhibitrices

95 Acéthylcholine -- dégradée Noradrénaline -- recyclée

96 LA MALADIE D ALZHEIMER se développe en raison d un accroissement pathologique de la mort des neurones cérébraux caractérisée histologiquement par des plaques séniles (ou plaques amyloïdes) Induit par accumulation autour des neurones d un peptide neurotoxique, mauvais clivage de la protéine APP (Amyloïd Protein Precursor) caractérisée cliniquement par le développement progressif d'une démence (troubles de la mémoire, du langage, des fonctions intellectuelles)

97 LA MALADIE D ALZHEIMER IRM cérébral

98 LA MALADIE DE PARKINSON affection neurologique dégénérative troubles moteurs et des tremblements au repos déficit en dopamine intervenant dans le contrôle des mouvements