Neurosciences II- Le neurone

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1 Université Paris 8 - Master Technologie et Handicap Neurosciences II- Le neurone Jérôme Dupire dupire@cnam.fr

2 Plan général 1 Anatomie du système nerveux 2 Le neurone 3 Bases cellulaires de la communication (1) 4 Bases cellulaires de la communication (2) 5 Vision 6 Audition 7 Motricité (1) 8 Motricité (2)

3 Plan du jour 1 Le neurone - Historique - Anatomie d un neurone - Le soma - La membrane - Le cytosquelette - L axone - Les dendrites - Classification des neurones - Cellules gliales

4 Historique Histologie: étude des tissus Coloration de Nissl -> visualisation des corps cellulaires Coloration de Golgi > Vision plus complète du neurone (corps et neurites). Les neurites sont les prolongements partant du corps cellulaire du neurone : axone et dendrites. Le concept de neurone date du début du 20è siècle. Définitivement confirmé vers 1950.

5 Historique Coloration de Nissl Coloration de Golgi

6 Anatomie d un neurone 3 parties principales : - le soma - les dendrites - l axone Le neurone est délimité par un tissu (la membrane neuronale) qui est soutenu par une architecture interne : le cytosquelette. Cette structure interne est responsable de la forme du neurone.

7 Anatomie d un neurone Généralement un axone par neurone. Longueur très variable (jusqu à 1 mètre). Diamètre constant pour un neurone donné. Le nombre de dendrites est très variable. Longueur limitée (souvent inférieure à 2mm). Terminaison effilée.

8 Anatomie d un neurone

9 Anatomie d un neurone: le soma Forme variable mais souvent sphérique, environ 20µm de diamètre. Membrane d environ 5nm d épaisseur. Contient le cytosol. Le soma contient différents organites: - le noyau - le réticulum endoplasmique rugueux (RER) - le réticulum endoplasmique lisse (REL) - l appareil de Golgi - les mitochondries. Tout ceci, exception faite du noyau, est appelé cytoplasme.

10 Anatomie d un neurone: le soma Le noyau Généralement sphérique, d un diamètre de 5 à 10 µm. Des pores d environ 0,1 µm sont répartis sur la surface de la membrane (enveloppe nucléaire). Contient les 23 paires de chromosomes, constitués par l ADN (Acide DésoxyriboNucléique). Ne quittent jamais le noyau. L expression génique se traduit par la biosynthèse de protéine, dans le cytoplasme. Nécessité d avoir un médiateur pour porter le message jusqu aux sites de production : Acide RiboNucléique messager (ARNm)

11 Anatomie d un neurone: le soma

12 Anatomie d un neurone: le soma La transcription Production d un ARNm correspondant à un négatif d une partie du code génique. L ARNm traverse ensuite la paroi du noyau pour aller sur les sites de production des protéines. La traduction Le code de l ARNm est utilisé comme modèle (inversé) pour assembler les acides aminés.

13 Anatomie d un neurone: le soma Le Réticulum Endoplasmique Rugueux (RER) (Aussi appelé Corps de Nissl) Structure lamellaire et tubulaire, recouverte de globules denses: les ribosomes. Souvent en continuité avec la membrane nucléaire. Le RER est plus abondant dans les neurones que dans les autres cellules. Importance et diversité des protéines dans la régulation de la cellule nerveuse. Le RER est le site de la production protéique Membranaire D organite Sécrétée Les ribosomes sont les lecteurs du code de l ARNm. Les ribosomes peuvent aussi être libres : production des protéines destinées au cytosol.

14 Anatomie d un neurone: le soma

15 Anatomie d un neurone: le soma

16 Anatomie d un neurone: le soma

17 Anatomie d un neurone: le soma Le Réticulum Endoplasmique Lisse (REL) Structure similaire au RER mais sans les ribosomes (aspect lisse de la membrane). Fonctions très différentes selon le contexte : continuité du RER dans la synthèse protéique, synthèse des acides gras et phospholipides. L appareil de Golgi Structure de disques. Etape post-re, d où les protéines sont acheminées par vésicules. Site de traitement post-traductionnel des protéines (enzymes) Routage des protéines (axone, dendrites, etc..)

18 Anatomie d un neurone: le soma

19 Anatomie d un neurone: le soma La mitochondrie Taille d environ 1µm de long, deux membranes. Présentes en grandes quantités. Production d ATP (Adenosine Tri-Phosphate). Jusqu à 28 ATP par molécule de glucose transformée dans la mitochondrie. ATP utilisé dans la plupart des réactions chimiques de la cellule (en général : neurone, muscle, etc ).

20 Anatomie d un neurone: le soma

21 Anatomie d un neurone: la membrane neuronale Maintient de l homéostasie et des différents gradients (différence de concentration entre deux milieux). Epaisseur d environ 5nm. Composition protéique différente selon qu elle appartienne au soma, aux dendrites ou à l axone.

22 Anatomie d un neurone: le cytosquelette Constitué de 3 éléments fondamentaux : les microtubules (20nm) les neurofilaments (filaments intermédiaires, 10nm) les microfilaments (actine, 5nm) Protéines de structure Donnent au neurone sa forme caractéristique. Eléments régulés en permanence: variations de la forme même du neurone.

23 Anatomie d un neurone: le cytosquelette

24 Anatomie d un neurone: l axone Structure caractéristique et spécifique du neurone. Fonction de transmission de l information dans le SN. Le cône axonique est la partie naissante de l axone au niveau du corps du neurone. Différence structurelle (protéique) forte de la membrane de l axone, en particulier pour celles impliquées dans la conduction du signal. Pas de RER dans l axone et peu, voire pas, de ribosomes libres = pas de synthèse protéique. Donc, les protéines sont synthétisées dans le soma et transportés après vers l axone.

25 Anatomie d un neurone: l axone Longueur allant de quelques mm au mètre, diamètre de 1 à 25 µm. Plus l axone est gros, plus la conduction est rapide. Division éventuelle de l axone en plusieurs branches : on parle de collatérales. La terminaison axonique (ou bouton terminal) est la partie finale de l axone qui est en contact avec d autres structures. Le point de contact représente la synapse. On parle d innervation d un site par un neurone (existence d une synapse).

26 Anatomie d un neurone: l axone

27 Anatomie d un neurone: l axone Le cytoplasme de la terminaison axonique diffère de celui de l axone : les microtubules disparaissent. les vésicules synaptiques apparaissent (50nm de diamètre) revêtement (face à la synapse) très dense en protéines grande densité de mitochondries (besoins énergétiques ++)

28 Anatomie d un neurone: l axone

29 Anatomie d un neurone: l axone Le transport axoplasmique est le processus de déplacement des protéines Deux types de transport axoplasmique : lent : 1 à 10mm par jour, rapide : 1 m par jour. Transport antérograde : du soma vers l axone. les protéines sont contenues dans des vésicules, guidées le long des microtubules de l axone par la kinésine. Transport rétrorograde : de l axone vers le soma assuré par la dynéine. Permet de faire remonter des signaux (modification des besoins en protéines par exemple) au soma.

30 Anatomie d un neurone: l axone

31 Anatomie d un neurone: les dendrites On parle de branche dendritique et d arborisation dendritique. Ce sont les sites de réception du neurone : ils sont donc couverts de synapses et possèdent de nombreuse molécules protéiques spécialisées dans la réception des neuro-transmetteurs. Leur cytoplasme est très comparable à celui des axones, sauf sur la présence de polyribosomes.

32 Classification des neurones Différentes classifications existent pour les neurones, s appuyant sur : - les dendrites: forme générale, présence d épine. - la nature des connexions, - la longueur de l axone, - les neuro-transmetteurs.

33 Classification des neurones

34 Les cellules gliales Astrocytes C est le type le plus fréquent de cellule gliale. Elles occupent l espace entre les neurones et ont une fonction de régulation du milieu extra-cellulaire (comme le contrôle de la concentration en K+). Forment une enveloppe autour des synapses et empêchent la dissémination des neuro-transmetteurs.

35 Les cellules gliales Oligodendrocytes (SNC) et Cellules de Schwann (SNP) Forment les couches d isolation de la plupart des axones (gaine de myéline). L espace, entre 2 parties gainées, constitue le nœud de Ranvier conduction saltatoire de l influx

36 Les cellules gliales

37 Lectures NEUROSCIENCES: A la découverte du cerveau. Bear, Connors, Paradiso. Ed. Pradel. (très pédagogique, agréable à lire, complet, LE livre de chevet) 1-Anatomie Générale. Kamina. Ed. Maloine. (pas très rigolo mais détaillé médecine) Le cerveau. Dudink, Van der Meer. Ed. Seuil. (très rigolo mais moins complet) Le cerveau à tous les niveaux -