LICENCE STAPS Marseille/Gap S2 - UNITE 3 PHY O52. Anatomie fonctionnelle du système nerveux et production motrice -14CM + 8h TD-

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1 LICENCE STAPS Marseille/Gap S2 - UNITE 3 PHY O52 Année universitaire Anatomie fonctionnelle du système nerveux et production motrice -14CM + 8h TD- Enseignante pour les CM: Joëlle Barthèlemy

2 Principales références bibliographiques Anatomie et physiologie humaines Elaine N. MARIEB Pearson Education Physiologie humaine - Une approche intégrée - Dee Unglaub Silverthorn Pearson Education La majorité des illustrations proviennent de ces 2 ouvrages ou de sites web faisant référence à ces ouvrages. Physiologie du sport et de l exercice physique Wilmore et Costill Human kinetics Biologie humaine Principes d anatomie et de physiologie - Elaine N. MARIEB Pearson Education

3 CHAPITRE I GENERALITES SUR LE SYSTEME NERVEUX

4 I. INTRODUCTION Le Système Nerveux (SN) est le centre de régulation et de communication de l organisme. Il nous permet de: Bouger, danser, Rêver, Parler, chanter Nous nourrir, Réfléchir, raisonner

5 Le SN est un ensemble d organes: organes des sens, nerfs, cerveau, moelle épinière qui travaillent ensemble pour contrôler et coordonner des réponses rapides de l organisme. Il détecte les modifications de l environnement et assure les réponses à ces modifications. Il assure l Homéostasie de l organisme.

6 II. MODE GENERAL D ACTION D DU SN LE SN REMPLIT 3 FONCTIONS ETROITEMENT LIEES PERCEPTION Neurones sensitifs afférents INTEGRATION Interneurones REPONSE MOTRICE effecteur Neurones moteurs efférents

7 UN FONCTIONNEMENT PAR RETROACTION

8 III. ORGANISATION GENERALE DU SN

9 SYSTEME NERVEUX SNC Encéphale et moelle épinière Centre de régulation et d intégration SNP Nerfs crâniens et rachidiens Voies de communication SNC Organisme Voie sensitive Neurones sensitifs somatiques et viscéraux Récepteurs SNC Voie motrice Neurones moteurs SNC Effecteurs SNAutonome : involontaire Muscle cardiaque, Muscles lisses, Glandes SNC SNSomatique : volontaire Muscles squelettiques SNC SNSympathique SNParasympathique

10 SNP : système nerveux périphérique Viscère Peau Muscle squelettique Neurofibre sensitive viscérale Neurofibre motrice para sympathique Neurofibre motrice sympathique Neurofibre sensitive somatique Neurofibre motrice somatique SNC : système nerveux central Encéphale Moelle épinière

11 CHAPITRE II STRUCTURE ET PHYSIOLOGIE DU TISSU NERVEUX

12 I. Les cellules du système nerveux Le tissu nerveux comporte 2 types de cellules :

13 1. Les cellules gliales : la névroglien Elles remplissent tous les vides entre les neurones (tout ce qui est en noir sur ce dessin).

14 Il y a différents types de cellules gliales différentes fonctions:

15 1. Les cellules gliales 2. Les neurones Les neurones sont les unités fonctionnelles du SN. a/ Principales caractéristiques des neurones

16 Les neurones peuvent avoir des formes très différentes. Cellule de Purkinje (cervelet) Neurone étoilée du cortex moteur Dendrites très ramifiées Cellules pyramidale (cortex) Cellule bipolaire (rétine) Neurones du noyau du nerf V (trijumeau) Cellule ganglionnaire (rétine) Cellule amacrine (rétine)

17 a/ Principales caractéristiques des neurones b/ Structure des neurones

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19 Les prolongements sont comme des rues à sens unique. Dendrites Corps cellulaire Noyau Axone

20 Chaque ramification terminale de l axone présente une extrémité bulbeuse: c est la terminaison axonale ou bouton terminal ou bouton synaptique

21 a/ Principales caractéristiques des neurones b/ Structure des neurones c/ Organisation fonctionnelle du neurone Dendrites Corps cellulaire Noyau Axone Arborisation terminale

22 a/ Principales caractéristiques des neurones b/ Structure des neurones c/ Organisation fonctionnelle du neurone d/ L axone et la gaine de myéline Certains axones ont une gaine de couleur blanchâtre: la gaine de myéline Espaces entre les cellules

23 axones myélinisés. La gaine de myéline sert: De protection À isoler les neurones électriquement les uns des autres À optimiser la conduction

24 a/ Principales caractéristiques des neurones b/ Structure des neurones c/ Organisation fonctionnelle du neurone d/ La gaine de myéline e/ Classification des neurones Les neurones ont une même structure de base mais ils présentent des différences importantes de morphologie ou dans la disposition de leurs prolongements. On les classe souvent selon 2 critères : - en fonction de leur morphologie classification structurale - en fonction de leur rôle classification fonctionnelle

25 Classification structurale axone Sens de propagation de l influx Neurone bipolaire dendrites Neurone multipolaire Neurone unipolaire

26 Classification fonctionnelle Neurone sensitif Neurone unipolaire

27 Neurone sensitif Neurone moteur neurone multipolaire

28 Neurone sensitif Neurone moteur Neurone d association ou interneurone

29 3. Point d anatomie d Substance blanche Substance grise

30 Les nerfs : des regroupements d axones

31 I. Les cellules du système nerveux II. Les signaux électriques des neurones Les neurones sont excitables donc ils peuvent réagir à une modification de leur environnement: «un stimulus» en générant un courant électrique: «un influx nerveux» capable de se propager le long de l axone.

32 1- Polarisation de la membrane du neurone Toutes les cellules vivantes présentent une polarisation de leur membrane appelée: potentiel de repos membranaire On place les bornes d un voltmètre de part et d autre de la membrane d un neurone isolé enregistrement d un voltage de -70mV.

33 Pourquoi les cellules possèdent-elles une charge électrique? Ce PR (Vm) résulte de 2 facteurs: a)les gradients de concentration ionique à travers la membrane liés à l inégalité de répartition des ions à travers la membrane MEC 5mmol/l 150mmol/l MIC 150mmol/l 15mmol/l 110mmol/l 10mmol/l 0,2mmol/l 65mmol/l

34 b/ La perméabilité sélective de la membrane à ces ions

35 MEC Au repos de nombreux canaux K+ sont ouverts MIC 5mmol/l 150mmol/l Courant 150mmol/l peu de canaux Na+ sont ouverts 15mmol/l peu de canaux Clsont ouverts 110mmol/l mmol/l Il y a un léger surplus d ions «+» Il y a un léger surplus d ions «-»

36 c/ Les pompes Na+/K+ Cl- MEC Na+ MEC MIC K+ Prot- PO 4 - MIC Transport actif

37 2. Les potentiels membranaires a/ Dépolarisation et Hyperpolarisation Les neurones peuvent réagir à un stimulus (excitabilité). Réaction = ouverture, par exemple, de canaux sodium de la membrane Baisse d ions + à l extérieur Gradient de concentration du Na+ Hausse d ions + à l intérieur

38 Dépolarisation Le Potentiel de repos devient moins négatif ( - 0mV : la ddp ) :

39 Hyperpolarisation Le Vm devient plus négatif (-70-90mV : la ddp )

40 b/ Les potentiels gradués Leur voltage est fonction de l intensité de la stimulation qui les provoque.

41 Leur voltage diminue avec la distance donc le courant s amortit.

42 c/ Les potentiels d action Les potentiels gradués qui ont assez d énergie peuvent atteindre la «zone gâchette» du neurone et déclencher un potentiel d action (PA). ( -50mV ) S = Stimulus 1, 2, 3 = Intensité faible, modérée, élevée

43 «Zone gâchette» neurone multipolaire Neurone unipolaire Sa particularité: elle comporte un nombre très important de canaux Na+ voltage-dépendants.

44 Notion de seuil «critique» Dépolarisation très rapide, environ 1ms - 70mV - 60mV - 50 mv +30mV

45 Le point dépolarisé reprend rapidement sa polarité c est la repolarisation Potentiel d action Hyperpolarisation

46 A la fin du PA, Les pompes Na/K vont rétablir les conditions ioniques en faisant sortir les ions Na+ et entrer les ions K+ MEC MIC 5mmol/l 150mmol/l MEC 150mmol/l 15mmol/l MIC

47 d/ Périodes réfractaires Période réfractaire absolue Période réfractaire relative

48 3. La propagation des potentiels d actiond Les potentiels d'action prennent toujours naissance au niveau du cône d implantation de l axone. Si la dépolarisation ne dépasse pas le seuil : pas de PA. Si la polarité de la membrane du corps cellulaire dépasse le seuil d excitation : PA qui se propage C est la loi du tout ou rien

49 a/ Propagation des PA le long des axones amyéliniques Fibre nerveuse 2. dépolarisation de la zone voisine dépolarisation 1. dépolarisation

50 déplacement d un potentiel d action le long de la membrane du neurone: même principe que la vague dans un stade

51 b/ Propagation des PA le long des axones myélinisés La gaine de myéline accélère la vitesse de propagation de l influx nerveux grâce à la conduction saltatoire

52 Conduction saltatoire T=1 T=2

53 c/ Vitesse de déplacement de l influx nerveux Elle dépend de 2 facteurs = Diamètre de la fibre nerveuse Présence de myéline Les fibres nerveuses les plus rapides: les grosses fibres myélinisées Les fibres nerveuses les plus lentes: les petites fibres non myélinisées

54 4. Codage du message nerveux Un stimulus fort fait réagir plus de neurones qu un stimulus faible ce qui augmente la probabilité de générer un PA

55 La fréquence des potentiels produits est plus grande si le stimulus est fort. L intensité du stimulus est donc codée en fréquence de PA

56 I. Les cellules du système nerveux II. Les signaux électriques des neurones III. La communication intercellulaire dans le système nerveux 1 mm 3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.

57 Une fois à l extrémité de l axone, le signal nerveux est transmissible à d autres neurones ou à des effecteurs. Dendrites Corps Cellulaire Synapse Axone

58 Ces points de «connexion» entre deux neurones sont situés majoritairement:

59 Quel que soit le type de synapse neuronale, il y a toujours Neurone présynaptique : transmet l information Neurone postsynaptique: reçoit l information Neurone présynaptique Neurone postsynaptique

60 1. La synapse électrique Permet le passage direct des courants électriques d un neurone à l autre

61 Dans les synapses électriques,appelées aussi : jonctions ouvertes, jonctions communicantes, gap junction, nexus il y a passage direct des ions par les canaux modification de la polarité de la membrane post-synaptique

62 1. La synapse électrique Permet le passage direct des courants électriques d un neurone à l autre 2. La synapse chimique Permet le passage indirect de l influx nerveux via des molécules chimiques : les neurotransmetteurs.

63 Dans les synapses chimiques (majoritaires), fente synaptique neurotransmetteur

64 En résumé

65 Que provoque l ouverture de canaux ioniques? Le passage d ions courants ioniques qui modifient le potentiel de membrane. Le type de canal qui s ouvre suite à la fixation du neurotransmetteur sur son récepteur conditionne: - le type d ions qui traverse la membrane post-synaptique - et donc le sens de la modification de la polarisation de cette membrane.

66 Selon le type de neurotransmetteur et le type de récepteurs sur lequel il agit, il y a : exemples PPSE PPSI

67 Dans une synapse donnée, un neurotransmetteur donné cause toujours un PPSE ou un PPSI. Les effets du neurotransmetteurs ne s exercent que pendant quelques millisecondes car il est rapidement éliminé

68 IV. Intégration des messages nerveux Chaque neurone peut recevoir des milliers de synapses qui peuvent fonctionner en même temps, les unes étant excitatrices, les autres inhibitrices. Comment réagit le neurone face à tous ces influx? Les PPS se somment au niveau du cône axonal

69 1. Sommation temporelle 1 synapse (1) excitatrice active : fréquence des influx

70 4 synapses (1, 2, 3, 4) excitatrices actives 2. Sommation spatiale

71 Mais un neurone donné reçoit généralement des «terminaisons PPSE» et des «terminaisons PPSI»! Ex. neurone moteur Calcul Somme des PPSE et Somme des PPSI

72 V. Organisation des neurones et traitement de l informationl 1. Les neurones sont organisés s en réseauxr

73 Réseaux divergents Un stimulus déclenche des réponses dans un nombre croissant de neurones, dans une ou plusieurs voies.

74 Réseaux convergents Diverses informations (de sources différentes ou d une même source) convergent sur un même neurone pour engendrer une réponse.

75 Réseaux réverbérants Le message entrant franchit une chaîne de neurones qui établissent, par des collatérales, des synapses avec les neurones précédents dans la chaîne

76 Réseau parallèle post décharge Un stimulus est transmis à des réseaux parallèles qui convergent sur un même neurone

77 2. Traitement de l informationl En série : un neurone stimule un neurone qui stimule un neurone... réponse spécifique et prévisible. C est le cas des réflexes spinaux. En parallèle : diverses informations sont réparties entre différentes voies et traitées simultanément par des réseaux différents. Dans le cas des réflexes par exemple, le traitement en parallèle permet la perception de l événement.