Neurophysiologie. Dr P Sauleau Service des Explorations Fonctionnelles

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1 Neurophysiologie Dr P Sauleau Service des Explorations Fonctionnelles

2 Le système nerveux Système permettant la Vie de relation = communication avec l'extérieur (l'environnement) et l'intérieur de l'organisme Système sensoriel : réception d'informations générées par un stimulus de nature diverse Intégration de ces différentes informations Réponse adaptée: système de l action (effecteurs) Constituants fondamentaux: Récepteurs sensoriels Fibres nerveuses Synapses - 2 -

3 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire - 3 -

4 Récepteurs sensoriels Fonction = détecter les changements dans le milieu extérieur ou intérieur Ensemble du corps : peau, muscles, tendons, articulations, enveloppe osseuse, organes internes, système vasculaire, organes des sens Sélectifs : ne réagissent qu à un type de stimulus (ex. ondes sonores mais pas la lumière) ou Polymodaux (nocicepteurs : température et stimuli nociceptifs) - 4 -

5 Classification des récepteurs sensoriels 1. Selon la localisation anatomique Extérocepteurs : stimulus = milieu externe Récepteurs cutanés : pression, température, stimulus douloureux Organes des sens : goût, odorat, ouïe, vision, toucher Intérocepteurs : stimulus = milieu interne Viscérocepteurs : organes internes («viscères») et système vasculaire (température, salinité, ph, teneur en gaz, pression, douleur, faim, soif ) Propriocepteurs : muscles squelettiques, tendons, articulations, ligaments et tissu conjonctif recouvrant les os et les muscles (mouvement, vitesse, position, intensité de l effort ) 2. Selon le type de stimulus traité - 5 -

6 Classification des récepteurs sensoriels 1. Selon la localisation anatomique 2. Selon le type de stimulus traité Mécanorécepteurs : Toucher (Corpuscule de Meissner ou de Ruffini), vibrations (Corpuscule de Pacini), Etirement (Fuseau neuromusculaire) et tension musculaires (Organe tendineux de Golgi) Pression incluant la PA (Barorécepteur) Thermorécepteurs : température (corpuscule de Krause, Rc hypothalamique) Photorécepteurs : lumière (Cônes et Bâtonnets) Chimiorécepteurs : odeurs (Rc olfactifs), saveur (Rc gustatifs), changements de composition chimique du sang (osmorécepteurs) Nocicepteurs : à l origine de la douleur - 6 -

7 «Anatomie» des récepteurs sensoriels Cellule spécialisée ou Partie terminale de la branche périphérique d un neurone sensoriel Rôle = réception des stimuli 2 types Terminaisons libres (nocicepteurs et thermorécepteurs) Terminaisons encapsulées (mécanorécepteurs et propriocepteurs) Différents types de fibres nerveuses en fonction de la présence ou non de myéline et du diamètre des fibres - 7 -

8 Types de récepteurs sensoriels et rapport avec les neurones sensoriels Ganglion spinal - 8 -

9 Exemple des récepteurs sensoriels cutanés Nocicepteur : - Récepteur non encapsulé - Fibres amyéliniques de petit diamètre Récepteur tactile : vibrations à haute fréquence de la peau - Récepteur encapsulé - Fibres myélinisées de plus gros diamètre Bear, Connors, Paradisio (Neurosciences) - 9 -

10 Fonctionnement des récepteurs sensoriels Transduction et codage du stimulus Rôle de filtre et d amplificateur Transduction Transformation d un stimulus spécifique en signal électrique (potentiels d action) afin de communiquer l information Champ récepteur Zone sensorielle qui modifie l activité d un neurone lorsqu elle est stimulée

11 Potentiel récepteur Stimulus >>> variation du potentiel de repos de la cellule sensorielle Potentiel récepteur = potentiel gradué et local engendré au niveau de la réception du stimulus (au site transducteur) par la dépolarisation de la membrane Le potentiel récepteur est Local (non propagé) Sommable dans le temps et l espace Le plus souvent de durée égale à celle du stimulus D amplitude proportionnelle à l intensité du stimulus Adaptable

12 Signaux électriques issus des récepteurs sensoriels Ex. du récepteur cutané de Pacini Extérocepteur / Mécanorécepteur Vibrations à haute fréquence de la peau (vibrations rapides) Discrimination de stimuli mobiles Récepteur encapsulé (aspect de lamelles d oignon) Fibres myélinisées de gros diamètre

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16 Codage de l intensité du stimulus Plus le stimulus est intense, plus le potentiel récepteur sera grand (codage en intensité) et plus il y aura de récepteurs qui seront stimulés (codage numérique) Plus le potentiel récepteur est grand, plus la fréquence des potentiels d action sera grande (codage en fréquence) L organisme peut ainsi faire la différence entre un coup et un contact délicat par exemple

17 Adaptation des récepteurs Récepteurs phasiques ou à adaptation rapide Réponse par une décharge maximale mais brève. Diminution de la réponse si persistance du stimulus ex. récepteurs associés à la pression, au toucher Récepteurs toniques ou à adaptation lente Décharge maintenue tout au long du stimulus ex. propriocepteurs articulaires (pour le maintien de l équilibre), chimiorécepteurs (substances chimiques dans le sang), nocicepteurs (douleur)

18 Adaptation du potentiel récepteur Ex: Disques de Merkel et Corpuscules de Ruffini Début Fin Récepteurs toniques Stimulus Intensité du stimulus Potentiels d action Temps Récepteurs phasiques On Ex: Corpuscules de Meissner et Pacini Off

19 Exemple des récepteurs sensoriels cutanés Bear, Connors, Paradisio (Neurosciences)

20 Spécificité stimulus / récepteur Disques de Merkel Adaptation lente (tonique) Couches superficielles de la peau (jonction derme-épiderme) Densité élevée dans le bout des doigts, les lèvres Réponse à la pression légère permettant la discrimination statique des formes, des bords et des textures Corpuscules de Pacini Adaptation rapide (phasique) Couches plus profondes de la peau (derme) et dans le tissu sous-cutané Discrimination de stimuli mobiles, des vibrations rapides

21 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

22 Transmission nerveuse 1. Signaux afférents : neurones ou récepteurs sensoriels 2. Intégration des signaux afférents par le neurone 3. Genèse d un signal électrique : le potentiel d action 4. Propagation du PA le long de l axone : transmission électrique 5. Transmission synaptique : transmission chimique ou électrique 1. Signaux afférents issus de neurones ou de récepteurs 2. Intégration 5. Transmission synaptique Corps cellulaire Dendrite 3. Genèse du PA 4. Propagation du PA Cône axonique

23 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

24 Potentiel de membrane de repos Enregistrement par microélectrodes Différence de potentiel entre les deux faces de la membrane du neurone : potentiel intracellulaire <0-65 mv Extracellulaire Intracellulaire

25 Flux ioniques transmembranaires Potentiels électriques de membrane sont dus Au gradient de concentration (la différence de [C]) d'ions spécifiques de part et d'autre de la membrane Pompes à ions Transport actif contre le gradient de [C] A la perméabilité sélective des membranes cellulaires à certains ions Canaux ioniques Transport passif selon le gradient de [C]

26 Transport actif contre le gradient de [C] Pompes à ions Consommation d'énergie pour déplacer des ions à l'encontre de leur gradient électrochimique Deux catégories

27 Pompes à ATPase Energie provenant de l'hydrolyse de l'atp (adénosine triphosphate) en ADP Pi Ex: pompe à Na /K ATPase, pompe à Ca 2 /H ATPase Pompe Na /K ATPase 3 Na K Cellule nerveuse

28 Pompes échangeuses d'ions Energie provenant des gradients électrochimiques d'autres ions, souvent le Na Ex: pompes échangeuses Na /Ca 2, Na /H, Cl - /HCO

29 Perméabilité sélective des membranes Canaux ioniques Protéines trans-membranaires Permettant à certains ions de franchir la membrane, par diffusion passive, selon leur gradient de concentration Voltage-dépendants: les pores de ces canaux s'ouvrent ou se ferment en réponse aux variations du potentiel de membrane

30 La poésie du potentiel de repos Un souvenir d eau salée

31 La poésie du potentiel de repos Une barrière de corail lipidique

32 La poésie du potentiel de repos Le neurone, une île potassique dans une mer de sodium Fort gradient de concentration intracellulaire de potassium [Na] intrac << [Na] extrac [K] intrac >> [K] extrac [K] intrac = 35 [K] extrac Na K K K K Na Na Na K Na Na K

33 Potentiel de membrane de repos Milieu virtuel Membrane séparant le milieu intérieur du milieu extérieur La concentration des ions K et Na est la même des 2 côtés : [K ] 1 = [K ] 2 [Na ] 1 = [Na ] 2 Aucun flux ionique net Milieu intracellulaire Milieu extracellulaire Aucune différence de potentiel V =0 Charges

34 Potentiel de membrane de repos Transport actif par les pompes à ions Transport des ions K vers le compartiment intracellulaire et des ions Na vers le milieu extracellulaire [K ] 1 >> [K ] 2 [Na ] 1 << [Na ] 2 Aucune différence de potentiel V =0 Milieu intracellulaire Milieu extracellulaire Charges

35 Potentiel de membrane de repos Perméabilité sélective au ions K Transport passif des ions K selon le gradient de concentration (différence de concentration des ions) Retour passif des ions K (et donc des charges ) vers le milieu extracellulaire [K ] 1 > [K ] 2 [Na ] 1 < [Na ] 2 Le flux sortant d ions K crée une différence de potentiel au voisinage immédiat de la membrane V< 0 Milieu intracellulaire Charges 8 12 Milieu extracellulaire

36 Canaux de «fuite» potassique Les canaux ioniques sont 100 fois plus perméables aux ions K qu'aux ions Na La fuite du K vers l'extérieur de la cellule est plus importante que l'entrée du Na

37 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

38 Potentiel d action Augmentation brutale et transitoire de la perméabilité membranaire au Na Le PA survient uniquement lorsque le potentiel de membrane devient plus positif qu un seuil critique, le potentiel-seuil Potentiel-seuil: niveau de dépolarisation membranaire en dessous duquel la vitesse d entrée du Na reste inférieure à la vitesse de sortie du K L apparition du PA est dépendante du potentiel de membrane: canaux sodiques voltage dépendants

39 Morphologie du PA 1: Phase ascendante = dépolarisation 2: Phase descendante = repolarisation mv 3: Phase d hyperpolarisation ms

40 Perméabilité membranaire dépendante du voltage Changements de perméabilité au Na et K nécessaires et suffisants pour l émission du PA Premier flux entrant précoce de Na : dépolarisation Flux sortant de K retardé et plus prolongé et inactivation du flux entrant de Na : repolarisation Perméabilité du K transitoirement plus importante qu en conditions de repos (sortie prolongée du K): hyperpolarisation

41 Perméabilité membranaire dépendante du voltage Potentiel de membrane 40 mv Potentiel d action P K <<P Na 0 mv P seuil -65 mv P K >>P Na P na Potentiel de repos Potentiel de membrane > 0 Inversion de polarité du Potentiel de membrane Potentiel de membrane < 0 Temps D après Purves, Augustine, Fitzpatrick, Katz, LaMantia, McNamara (Neurosciences)

42 Perméabilité membranaire dépendante du voltage Potentiel de membrane 40 mv Potentiel d action P K <<P Na Potentiel de membrane > 0 0 mv P na P Na P K Inversion de polarité du Potentiel de membrane Repolarisation Potentiel de membrane < 0 P seuil -65 mv P K >>P Na Potentiel de repos P K >>P Na Hyperpolarisation Temps D après Purves, Augustine, Fitzpatrick, Katz, LaMantia, McNamara (Neurosciences)

43 II. C. Transmission électrique Transmission des PA le long des fibres nerveuses sans diminution d amplitude des PA Dépolarisation locale de l'axone Courant local : ouverture des canaux sodiques Flux local entrant de Na Dépolarisation de la membrane adjacente En amont : période réfractaire En aval : propagation des PA le long de l'axone Polarisation de la membrane de la fibre

44 Propagation du PA 1. Stimulus >>> Ouverture des canaux Na et PA local t = 1 Axone Na K 2. Courants locaux par diffusion passive t = 2 4. Inactivation des canaux Na Ouverture des canaux K 3. Dépolarisation locale>> Ouverture des canaux Na et PA local t = 3 5. Répétition du processus Propagation du PA

45 Augmentation de la vitesse de propagation des PA 1. Augmentation du diamètre de l'axone Diminution de la résistance électrique au passage passif des courant locaux 2. Myélinisation des axones C de Schwann (SNP) et oligodendrocytes (SNC) Myéline = isolant électrique Conduction électrique saltatoire / noeuds de Ranvier

46 Propagation du PA : fibres myélinisées Na Nœud de Ranvier Myéline t = 1 Axone K Na t = 2 K Na t =

47 Conduction saltatoire Sans myéline : m/s Avec myéline : jusqu à 120 m/s

48 Potentiel d action Loi du «tout ou rien» Codage de l intensité du stimulus par la fréquence des PA et non par leur amplitude

49 Sens de propagation des PA La région où les PA sont normalement générés est la zone d initiation de l influx nerveux Cet influx suit une direction différente selon le type de neurone

50 Dendrites recevant des afférences synaptiques à partir de terminaisons axoniques Coloration double permettant la mise en évidence 1. des protéines des microtubules (jaune-vert) 2. des terminaisons synaptiques (orange-rouge)

51 Sommation des PPSE a. Un PA présynaptique déclenche un PPSE de faible amplitude dans un neurone postsynaptique b. Sommation spatiale de deux PPSE: quand deux (ou plus) afférences présynaptiques sont actives en même temps, les PPSE individuels se somment c. Sommation temporelle: quand une afférence décharge répétitivement, les PPSE individuels se somment également Les PPSE et les PPSI ne sont pas des PA

52 Effets d inhibition Un neurone reçoit à la fois une afférence excitatrice et une afférence inhibitrice a. La stimulation de l afférence excitatrice entraîne un courant entrant qui diffuse vers le soma de la cellule où un PPSE peut être enregistré b. Lorsque les afférences excitatrice et inhibitrice sont simultanément mises en jeu, le courant dépolarisant fuit au travers de la membrane avant d atteindre le soma

53 - 53 -

54 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

55 Nerfs périphériques et fibres nerveuses Les nerfs périphériques sont constitués de Fibres nerveuses regroupées en faisceaux Tissu de soutien comportant entre autres des fibroblastes et du collagène Réseaux de vascularisation artério-veineuse La fibre nerveuse est constituée d un axone enveloppé dans sa gaine de soutien, la gaine de Schwann Le nombre de fibres nerveuses qui constituent un nerf varie considérablement, de quelques dizaines à des dizaines de milliers

56 Le tissu de soutien Trois tuniques entourent les fibres nerveuses (myélinisées et non myélinisées) regroupées en faisceaux De la partie la plus externe à la plus interne : L épinèvre Le périnèvre L endonèvre

57 Les enveloppes L épinèvre Tissu conjonctif dense et fibreux recouvrant l ensemble des fascicules. Il contient les artères épineurales qui vascularisent le nerf Le périnèvre Entoure chaque fascicule. Constitué de cellules aplaties formant un manchon L endonèvre Tissu conjonctif lâche situé entre les fibres Artère épineurale du nerf Endonèvre Epinèvre Périnèvre Faisceaux Veinules Capillaires

58 Constituants des axones L axone comprend un cytoplasme limité par une membrane plasmique Il contient entre autres des structures filamentaires permettant le transport axonal Microtubules: assemblage de molécules de tubuline. Diamètre 20 nm Neurofilaments: assemblage de molécules de kératine. Diamètre 10 nm Microfilaments: assemblage de molécules d actine. Diamètre 5 nm

59 Transport axoplasmique Le matériel à transporter est incorporé dans la membrane de vésicules particulières qui migrent du soma vers la partie terminale des axones grâce à l action d une protéine, la kinésine, se déplaçant le long des microtubules par un processus dépendant de l ATP

60 Deux catégories fondamentales de fibres nerveuses Fibres myélinisées Fibres amyéliniques Dans les deux cas, la fibre nerveuse est constitué d un axone enveloppé dans sa gaine de soutien, la gaine de Schwann L axone et la cellule de Schwann forment une unité fonctionnelle L intégrité de ces deux éléments et de leurs échanges sont indispensables à la transmission normale de l influx nerveux

61 Fibres myélinisées Les moins nombreuses La cellule de Schwann myélinisante s enroule plusieurs fois autour de l axone et constitue la gaine de myéline par enroulement progressif de son cytoplasme La cellule de Schwann myélinisante ne contient qu un seul axone La gaine s interrompt à intervalles réguliers, les nœuds de Ranvier Au niveau d un nœud de Ranvier, l axone reste recouvert par du cytoplasme schwannien Chaque segment, espace entre 2 nœuds de Ranvier, correspond au territoire d une cellule de Schwann

62 La gaine de myéline Principalement constituée de lipoprotéines Elle apparaît sous la forme d un groupement de lamelles concentriques Certaines de ses molécules constituent la cible antigénique d autoanticorps dans les neuropathies dysimmunitaires>> neuropathies démyélinisantes

63 Fibres amyéliniques Beaucoup plus nombreuses, elles sont principalement destinées au système nerveux autonome ou végétatif Leur diamètre est beaucoup plus petit Entourées de cellules de Schwann non myélinisantes L axone est toujours recouvert par du cytoplasme schwannien Leur axone est contenu dans des invaginations du cytoplasme des cellules de Schwann à raison de 2 à 15 fibres nerveuses pour une cellule de Schwann Pas d enroulement des cellules de Schwann Une seule cellule de Schwann peut servir d enveloppe simultanément à plusieurs axones amyéliniques

64 Vitesse de conduction de l influx nerveux Pour les 2 catégories de fibres, la vitesse dépend du diamètre des axones : plus le diamètre est important, plus la vitesse augmente La vitesse est également plus importante dans le cas d une gaine de myéline Rapport entre le diamètre de l axone, l épaisseur de la gaine de myéline et la distance internodale : les grosses fibres ont une gaine de myéline épaisse, une distance internodale importante et donc une vitesse de propagation de l influx nerveux importante La stimulation électrique d un nerf mixte et recueil à distance étalement des PA Ex: nerf sciatique (1 m) : PA les plus rapides arrivent en 13 ms, PA les plus lents arrivent en 1 s

65 Classification des fibres nerveuses Classification fonctionnelle Fibres afférentes = fibres nerveuses des récepteurs qui aboutissent au SNC Fibres afférentes viscérales Fibres afférentes somatiques (muscles, articulations, peau, organes sensoriels périphériques) Fibres efférentes = fibres nerveuses qui transmettent l information du SNC vers la périphérie Fibres efférentes motrices (fibres musculaires squelettiques) Fibres efférentes autonomes ou végétatives (muscles lisses des viscères, parois des vaisseaux sanguins, muscles cardiaques, glandes) Un nerf contenant des fibres afférentes et efférentes est appelé nerf mixte

66 Classification des fibres nerveuses Classification structurale Fibres myélinisées ou amyéliniques Puis classification selon le diamètre (axone gaine en cas de fibre myélinisée et axone seul en cas de fibres amyéliniques) Classification de Erlanger et Gasser Lettres A, B, C, D Classification de Lloyd et Hunt Nombres I, II, III, IV Uniquement fibres afférentes Problème : absence de correspondance entre les deux classifications

67 Classification des fibres nerveuses sensorielles Aα (I) Diamètre (µm) Vitesse (m/s) Récepteurs sensoriels Aβ (II) M μm 120 à 80 m/s Proprioception, muscles squelettiques Ia (fuseau musculaire) Ib (récepteur de Golgi) M 12-6 μm 75 à 35 m/s Mécanorécepteurs cutanés (tact, pression, vibrations) Aδ (III) M 5-1 μm 30 à 5 m/s Douleur, température C (IV) Fibres à la même échelle μm m/s Douleur, température Rapport de diamètre et de vitesse 1/

68 Exemple de fibres nerveuses de gros diamètre et myélinisées Aβ (groupe II) Motoneurone α

69 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

70 Enregistrement des champs électriques des fibres nerveuses ou musculaires (cellules excitables) Les potentiels de membrane (potentiels de repos et d action) sont enregistrables par microélectrode intracellulaire Variation du potentiel de membrane PA fréquence des PA Courants Hyperpolarisants Dépolarisants ADINSTRUMENTS

71 50ms 5mV 50ms 5mV Enregistrement des champs électriques des fibres nerveuses ou musculaires Les potentiels globaux de fibres nerveuses ou de fibres musculaires sont enregistrables par macoélectrodes placées à distance de la fibre Ex. Potentiel global d action musculaire (PGAM) du couple nerf fibulaire / court extenseur des orteils Sujet normal G SPE - PERONIER 5 ms/div 2 mv/div Lat Fin Pic Pic- Pic- Lat Fin NATUS Pic- Pic Lat Pic Fin 50ms 5mV

72 Variations du potentiel extracellulaire lors de la transmission d un PA Enregistrement extracellulaire : macroélectrodes Stimulus t = t Fibre nerveuse - Amplificateur Enregistrement

73 t = t1 L ouverture de canaux sodium contemporaine de la dépolarisation cellulaire entraîne une entrée massive de Na dans la cellule Apparition d une positivité intracellulaire au point de dépolarisation Mouvement de charges positives vers l aval de la fibre L électrode «voit» approcher le PA (déflexion initiale positive) Stimulus t = t0 t = t1 Mouvement de charges positives

74 t = t2 Lorsque le PA atteint l électrode, la positivité initiale fait place à une négativité contemporaine de la dépolarisation membranaire au niveau de l électrode Cette négativité est suivie d une positivité de repolarisation Aspect triphasique positif-négatif-positif du potentiel capté par une électrode enregistrant le passage d un PA Stimulus t = t t = t1 Mouvement de charges positives t = t

75 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

76 Lésions des fibres nerveuses Trois types d atteinte selon la sévérité de la lésion nerveuse Neurapraxie Axonotmesis Neurotmesis

77 Neurapraxie Du grec praxis «action» Lésion isolée de la gaine de myéline, sans atteinte axonale Interruption de fonction (par interruption de l influx nerveux secondaire à la démyélinisation segmentaire) sans lésion structurale de l axone Conduction nerveuse interrompue momentanément, complètement ou en partie, en fonction du nombre de fibres lésées Pas d atrophie musculaire ; la récupération peut être très rapide Normal Lésion Démyélinisation segmentaire Remyélinisation

78 Axonotmesis Du grec tmêsis «césure» Lésion axonale et dégénérescence wallérienne en aval (Auguste Waller, GB, milieu 19 e ) Respect de la continuité périnèvre et endonèvre Atrophie musculaire ; repousse axonale lente et parfois incomplète Normal Lésion Une semaine après Deux mois après

79 Neurotmesis Lésion complète de la fibre nerveuse Repousse axonale absente ou anormale (repousse aléatoire et partielle) avec risque de régénérescence aberrante et névrome Normal Lésion Une semaine après Deux mois après

80 Atteinte axonale Perte de fibres >> effondrement des réponses motrices et déficit moteur /- marqué ENMG Diminution des amplitudes des réponses Vitesses de conduction épargnées

81 Ex. d atteinte axonale : paralysie faciale (post-zona) Côté sain Côté sain Orbiculaire des lèvres Orbiculaire de l œil Latence : Début de réponse, Amplitude : Pic à Pic Nerf Côté Segment Lat (ms) Amp (mv) Facial (VII) G Orbiculaire des lèvres D G Orbiculaire de l œil D 5,3 0,4-81 -

82 Atteinte démyélinisante Perte de myéline >> ralentissement des vitesses de conduction motrice et déficit moteur /- marqué ENMG Vitesses diminuées Forme débutante : amplitudes diminuées mais surfaces préservées (effet de désynchronisation) = atteinte isolée de la myéline Forme évoluée = surfaces diminuées = atteinte axonale secondaire (par perte de l enveloppe protectrice)

83 Démyélinisation en ENMG Poignet / CABD I Coude / CABD I Latence : Début de réponse, Amplitude : Pic à Pic, Vitesse : Début réponse Nerf Segment Lat (ms) Amp (mv) Surf % VCN (m/s) Médian G Poignet / Coude / /

84 Effets de la désynchronisation des potentiels unitaires Fibres normales stimulus Fibres démyélinisées stimulus Fibre 1 Fibre 2 Fibre i Fibre n Amplitude = amp i Fibre 1 Fibre 2 Fibre i Fibre n Amplitude diminuée Réponse allongée et désynchronisée Surface conservée Temps

85 Désynchronisation des fibres nerveuses par démyélinisation Lésions de démyélinisation segmentaire Nerf Tibial Désynchronisation de la réponse: les fibres conduisent à des vitesses différentes

86 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

87 Transmission synaptique Bouton ou terminaison synaptique Zones spécialisées permettant la transmission à sens unique de l'influx nerveux d'un neurone à un autre neurone ou à une cellule effectrice 3 composantes L élément pré-synaptique La fente synaptique L élément post-synaptique

88 Classification des synapses selon 1. Leur effet $ excitatrice : dépolarisation de l'élément post synaptique potentiel post synaptique excitateur (PPSE) $ inhibitrices : hyperpolarisation potentiel post synaptique inhibiteur (PPSI) 2. La nature du neurotransmetteur (principal): $ cholinergique, noradrénergique, dopaminergique, sérotoninergique, gabaminergique

89 Classification des synapses selon 3. Leur topographie entre une terminaison axonale (pré $) et un dendrite (post $) = synapses axo-dendritiques entre axone et un corps cellulaire =synapses axo-somatiques entre un dendrite et un corps cellulaire = synapse dendro-somatique entre 2 axones = synapses axo-axoniques entre 2 dendrites = synapses dendro-dendritiques 4. La nature de la cellule post synaptique: synapse neuroneuronale, neuromusculaire (plaque motrice dans le cadre des cellules musculaires), neurosensorielle 5. La nature de la transmission chimique électrique

90 Synapses électriques Minoritaires Passage direct, passif, de courants électriques d un neurone à l autre Par l intermédiaire de canaux membranaires spécialisés : les jonctions communicantes Canaux appariés formant des pores Diamètre important : diffusion de diverses molécules (ATP, ions, métabolites cellulaires ) Passage passif des courants ioniques Source de courant = PA présynaptique Communication bidirectionnelle Haute vitesse de transmission Purves, Augustine, Fitzpatrick, Katz, LaMantia, McNamara (Neurosciences)

91 Synapses chimiques Plus nombreuses Composantes essentielles Organismes sécrétoires = vésicules synaptiques Neurotransmetteurs (/- modulateurs) Récepteurs post et présynaptiques Neurone présynaptique Vésicule présynaptique Membrane présynaptique Fente synaptique Neurone postsynaptique Membrane postsynaptique Récepteur postsynaptique

92 Principaux neurotransmetteurs Acétylcholine Noradrénaline Dopamine Sérotonine Acide gamma-aminobutyrique Acide glutamique

93 Fonctionnement des synapses chimiques 1. Arrivée du potentiel d'action au niveau de la terminaison présynaptique 2. Ouverture des canaux calciques voltage-dépendants >> entrée massive et brutale de Ca 2 3. Fusion des membranes vésiculaires 4. Libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique (exocytose) 5. Fixation sur les récepteurs postsynaptiques spécifiques 6. Ouverture (ou fermeture) des canaux ioniques postsynaptiques 7. Potentiels postsynaptiques excitateurs ou inhibiteurs

94 Potentiels postsynaptiques Échanges ioniques >> modification du potentiel de membrane postsynaptique dans le sens D un accroissement de l excitabilité : potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) D une diminution de l excitabilité : potentiels postsynaptiques inhibiteurs (PPSI) Un même neurotransmetteur >> excitation ou inhibition selon la nature des canaux ioniques impliqués: c est le type de récepteur qui détermine le sens Chaque potentiel postsynaptique excitateur souvent infraliminaire (<Po-seuil) : insuffisant pour générer un PA Sommation (algébrique) des PPSE et des PPSI PA = Intégration des signaux électriques

95 Cycle des vésicules présynaptiques et des neurotransmetteurs Interruption de la liaison neurotransmetteur-récepteur par Diffusion hors de la fente synaptique Recapture par la cellule présynaptique ou par les cellules gliales environnantes Dégradation par des enzymes spécifiques Recyclage des constituants de la membrane des vésicules

96 Cycle des vésicules présynaptiques et des neurotransmetteurs 1. Transport axonal des enzymes de biosynthèse 2. Synthèse du neurotransmetteur dans le corps cellulaire ou dans la terminaison à partir du précurseur 3. Stockage du neurotransmetteur dans les vésicules présynaptiques 4. Diffusion du neurotransmetteur hors fente synaptique, dégradation et/ou recapture par transporteur membranaire 5. Recyclage de la membrane vésiculaire

97 Plan I. Récepteurs sensoriels II. III. IV. Conduction nerveuse II.A. Potentiel de membrane de repos II.B. Potentiel d action Fibres nerveuses III.A. Classification et structure III.B. Etude électrophysiologique III.C. Neuropathies axonales et démyélinisantes Transmission synaptique IV.A. Fonctionnement des synapses IV.B. Jonction neuromusculaire IV.C. Dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire

98 Récepteurs à ACh de la jonction neuromusculaire Glycoprotéine transmembranaire Une seule structure : molécule réceptrice canal ionique («canaux activés par un ligand» ou canal récepteur) Canal ionique : 5 sous-unités protéiques qui traversent la membrane et forme un pore ionique transmembranaire Milieu extérieur Neurotransmetteur Ions 2. Ouverture du canal ionique 1. Fixation du neurotransmetteur Milieu intérieur Canal fermé Canal ouvert 3. Flux entrant d ions

99 Acéthylcholine (ACh) Jonctions neuromusculaires Synapses des ganglions végétatifs Pré ganglionnaire ortho et para sympathique Post ganglionnaire parasympathique Certaines synapses centrales Nerf vague (X)

100 Acéthylcholine (ACh) Métabolisme Acétyl coenzyme A (acétylcoa) choline / choline acétyltransférase (ChAT) Hydrolyse / acétylcholinestérase (AChE) Choline acétyltransférase Choline Acétyl Coenzyme A Acétylcholine estérase

101 Jonction neuromusculaire Structure par laquelle la terminaison nerveuse motrice prend contact avec la fibre musculaire qu'elle innerve Site du passage de l'impulsion de la fibre nerveuse à la fibre musculaire Succession des évènements qui s'y déroulent : 1. Arrivée du PA dans la terminaison pré-synaptique de l'axone moteur >> influx de Ca 2 >> libération d ACh dans la fente synaptique 2. Liaison aux récepteurs à l'ach de la membrane post-synaptique 3. Dépolarisation au niveau de la membrane de la plaque motrice = potentiel de plaque motrice 4. Le potentiel de plaque motrice conduit à la genèse du PA de la fibre musculaire

102 Détails de la jonction neuro-musculaire Présynaptique L'axone moteur perd sa gaine de myéline et se divise en plusieurs ramifications fines qui ne sont plus entourées que par des cellules de Schwann Chacune forme à son extrémité de multiples varicosités en grappe, les boutons synaptiques Postsynaptique Invagination de la membrane de la fibre musculaire en fentes synaptiques secondaires Récepteurs à ACh concentrés à la crête des gouttières post-jonctionnelles de la plaque motrice Dans la profondeur des gouttières, la membrane musculaire est riche en canaux sodiques voltage-dépendants qui convertissent le potentiel de plaque en PA musculaire

103 Fonctionnement de la jonction neuro-musculaire VGKC Cx sodiques voltage dépendants PA nerveux Bouton synaptique Membrane postsynaptique Crêtes VGC C Ca 2 Vésicules ACh ChAT AChE R-ACh Protéines d ancrage Plis sous-neuraux Na

104 Potentiel de plaque Intermédiaire dans la genèse du PA musculaire Dépolarisation ample Caractéristiques d'une réponse locale Amplitude graduée en fonction de la quantité d'ach libérée et du nombre de récepteurs à l'ach activés Diminution d amplitude à distance de la plaque motrice

105 Du potentiel de plaque au PA musculaire La dépolarisation, née aux crêtes des gouttières postjonctionnelles par ouverture des canaux ACh-dépendants, active les canaux sodiques voltage-dépendants enfouis dans la profondeur des gouttières, par l'intermédiaire des courants locaux qui amènent le potentiel de membrane à franchir le seuil de dépolarisation critique PA

106 Potentiel de plaque chez un sujet normal Potentiel de fibre musculaire 0 mv Seuil de déclenchement d un PA Potentiel de plaque

107 Genèse du PA musculaire Normalement, amplitude du potentiel de plaque très nettement au dessus du minimum nécessaire pour que le seuil critique de dépolarisation soit franchi Marge de sécurité vis à vis du seuil de déclenchement du PA Transmission neuromusculaire obligatoire Chaque PA nerveux déclenche très rapidement et sans défaut un PA musculaire Réponse au coup par coup Dysfonctionnement : syndromes myasthéniques

108 Bon courage pour la suite!