4-Le système nerveux Le système nerveux est composé d un système nerveux central et d un système nerveux périphérique (Il existe aussi un système nerveux végétatif dont nous ne traiterons pas). Le système nerveux contrôle toutes les fonctions vitales d un organisme et assure l intégration des messages sensoriels. Le système nerveux cérébro-spinal comprend : l encéphale, la moelle épinière et les nerfs qui sont en rapport avec l encéphale et la moelle épinière. A. Description du système nerveux. 1) Anatomie du système nerveux Schéma 1 - L encéphale, le cervelet, le tronc cérébral (bulbe rachidien + nerfs crâniens), la moelle épinière appartiennent au système nerveux central (SNC). -Le système nerveux périphérique (SNP) est la partie du système nerveux formée de ganglions et de nerfs qui fait circuler l'information entre les organes et le système nerveux central (SNC) et réalise les commandes motrices de ce dernier. 2) Anatomie de l encéphale Schéma 2 L encéphale est l ensemble des centres nerveux contenus dans la boîte crânienne. Il comprend : a) Hémisphères cérébraux (1) Schéma 3 Les hémisphères cérébraux, encore appelés «cerveau», composent la partie supérieure de l encéphale. La surface des hémisphères cérébraux (le cortex) est presque entièrement parcourue de circonvolutions qui sont séparées par des rainures. Les rainures profondes partagent le cortex en fissures tandis que les rainures superficielles séparent les circonvolutions et sont appelées sillons. Quelques sillons un peu plus profonds que les autres divisent la surface de chaque hémisphère en lobes (Il faut apprendre le nombre et le nom des lobes). b) Le diencéphale (2) Il est recouvert des hémisphères cérébraux et se compose essentiellement de trois structures, soit le thalamus (3), l hypothalamus (4) et l épithalamus. L hypothalamus est relié à une autre structure appelée hypophyse (5). L hypothalamus constitue le principal centre de régulation des fonctions physiologiques. La majorité des organes du corps se trouvent sous son influence. c) Le tronc cérébral (6) De haut en bas, le tronc cérébral est constitué du mésencéphale (7), de la protubérance (pont) (8) et du bulbe rachidien (9). Le tronc cérébral est un élément primordial de l innervation de la tête car il est à l origine des 10 paires de nerfs crâniens sur les 12. (Les 2 paires proviennent du prosencéphale). Les 12 paires de nerfs crâniens ont des fonctions très différentes : 3 paires sensitives ; 5 paires motrices ; 4 paires mixtes. Exemples : on peut citer : - le nerf optique (sensitif) qui innervent l œil ; - le nerf oculaire (moteur) 1
- le nerf pneumogastrique = le nerf vague = nerf X (nerf mixte) = c est le seul nerf crânien qui s étend au-delà de la tête et du cou, jusque dans le thorax et l abdomen. Ce nerf vague innerve les poumons et l estomac. d) Le cervelet (10) Le cervelet est un organe divisé en 3 lobes finement plissés. Il représente environ 11 % de la masse de l encéphale. Il est relié au tronc cérébral par des cordons appelés pédoncules cérébelleux. Le cervelet a pour fonction la coordination des mouvements et de l équilibre. 3) Protection de l encéphale Le tissu nerveux est fragile. L encéphale est abrité par une boite osseuse (la tête), des membranes (les méninges) et un coussin aqueux (le liquide céphalo-rachidien). a) Les méninges Les méninges sont trois membranes de tissu conjonctif. Elles se nomment de l extérieur vers l intérieur : - la méninge externe (ou dure mère) est très épaisse et très résistante ; - la méninge moyenne (ou arachnoïde) est très mince ; - la méninge interne (ou pie-mère) est très riche en vaisseaux sanguins. Remarque : La méningite, l inflammation des méninges, constitue une menace grave pour l ensemble de l encéphale. En effet, une méningite virale ou bactérienne, peut conduire à la dégénérescence du SNC. b) Le liquide céphalo-rachidien (LCR) Il se trouve à l intérieur, autour de l encéphale et de la moelle épinière. Il constitue un coussin hydraulique très protecteur contre les chocs et très résistant. Ce LCR contribue à nourrir l encéphale. La composition du LCR est semblable à celle du plasma sanguin duquel il est issu. Toutefois, il contient moins de protéines et plus de vitamine C que le plasma et sa concentration ionique est différente. Pour l extraire, en vue d analyses, on pratique une ponction lombaire (PL) au bas de la colonne vertébrale. 4) La moelle épinière (ME) La moelle épinière et ses 31 paires de nerfs rachidiens qui s y rattachent permettent la transmission des influx nerveux sensitifs et moteurs. Ils assurent la liaison entre la périphérie de l organisme et l encéphale. a) L anatomie de la moelle épinière Schéma 4 La moelle épinière est enfermée dans la colonne vertébrale. Chez l adulte, elle s étend du bulbe rachidien jusqu à la première vertèbre lombaire. Elle est protégée par le canal rachidien, les méninges, le liquide céphalorachidien et les ligaments vertébraux. La moelle épinière est constituée de substance grise (1) et de substance blanche (2). Au centre se trouve le canal épendymaire (3). Il y a 31 paires de nerfs rachidiens (4) rattachés à la moelle épinière par une racine antérieure (5) (racine ventrale) et une racine postérieure (6) (racine dorsale) b) Anatomie de la moelle épinière en coupe transversale Schéma 5 De l avant vers l arrière, la moelle épinière est quelque peu aplatie et sa surface présente 2 dépressions linéaires : le sillon antérieur (1) et le sillon postérieur (2). Elle est constituée de 2 types de substances : la substance grise (3) et la substance blanche (4). La substance grise (3) de la moelle épinière présente, en coupe transversale, la forme d un H ou d un papillon. Les 2 projections postérieures de la substance grise sont 2
appelées cornes postérieures (5), tandis que les deux projections antérieures sont appelées cornes antérieures (6). Les cornes postérieures contiennent des interneurones (neurones intermédiaires). Les cornes antérieures renferment principalement des corps cellulaires de neurones moteurs. Les axones de ces neurones passent dans les racines antérieures (7) des nerfs rachidiens. On note également la présence de racines postérieures (8). Dans celle-ci, on note un renflement appelé ganglion spiral (9) ou ganglion rachidien renfermant les corps cellulaires des neurones sensitifs. Les racines antérieures et postérieures sont très courtes et s associent latéralement pour former les nerfs rachidiens (10). c) Les nerfs rachidiens : font partie du système nerveux périphérique. Ils se détachent de la moelle épinière par deux racines : - une racine antérieure (qui renferme les fibres motrices) ; - une racine postérieure (qui renferme les fibres sensitives.) Les nerfs rachidiens sont dits «nerfs mixtes» car ils sont à la fois moteurs et sensitifs. On compte 31 paires de nerfs rachidiens : 8 cervicales ; 12 dorsales ; 5 lombaires ; 5 sacrées ; 1 coccygienne. Ex : on peut citer : - le nerf cubital qui innervent le bras - le nerf radial - le nerf sciatique qui innerve la jambe. Quelle est l unité structurale et fonctionnelle du système nerveux? Il s agit du neurone. B. Structure du tissu nerveux Le tissu nerveux est constitué par les substances grise et blanche formées par un assemblage des cellules nerveuses et de leurs prolongements. 1) Le neurone Schéma 6 Le neurone ou cellule nerveuse est l unité structurale et fonctionnelle du système nerveux. Ces neurones sont organisés en réseaux complexes permettant la transmission des messages nerveux. Les neurones peuvent présenter certaines variations, mais ils comprennent en général un corps cellulaire (1) dont sont issus un ou plusieurs prolongements. Le corps cellulaire est composé d un gros noyau au nucléole bien défini et d un cytoplasme granuleux. Dans le système nerveux central, les regroupements des corps cellulaires sont appelés noyaux tandis que dans le système nerveux périphérique, ces regroupement sont appelés ganglions. Ce corps cellulaire émet deux types de prolongements neuronaux : les axones(2), les dendrites (3). Ces dendrites correspondent à des prolongements ramifiés du neurone. Elles constituent la structure réceptrice c'est-à-dire qu elles peuvent recevoir un très grand nombre de signaux des autres neurones. Chaque neurone est muni d un axone. Ce dernier émet parfois des ramifications constituant la terminaison axonale (4). Les extrémités bulbeuses de ces ramifications sont appelées boutons terminaux (5). 3
Les axones constituent la structure conductrice des neurones. Ils produisent des influx nerveux. Les terminaisons axonales forment la structure sécrétrice des neurones. L influx nerveux libère dans l espace extracellulaire des neurotransmetteurs qui sont des substances chimiques libérées par les neurones. Les axones de nombreux neurones sont recouverts d une enveloppe blanchâtre, lipidique et segmentée appelée gaine de myéline (6). Cette myéline protège les axones et les isole électriquement les uns des autres ; de plus, elle accroit la vitesse de la transmission des influx nerveux. Ce sont les cellules de Schwann qui sont à l origine de la formation de la gaine de myéline. On constate que la gaine de myéline n est pas continue et à certains endroits on note l absence de gaine de myéline. Ces endroits correspondent aux nœuds de Ranvier (7). 2) La substance grise et la substance blanche Le tissu nerveux présente deux substances : - la substance grise, constituée de corps cellulaires ; - la substance blanche, constituée de groupements denses d axones myélinisés. 3) Le nerf Un nerf est un organe en forme de cordon qui appartient au système nerveux périphérique. La taille des nerfs varie mais pas leur composition. Ils sont tous formés de faisceaux parallèles d axones périphériques entourés d enveloppes superposées de tissu conjonctif. Si on réalise une coupe d un nerf : Axone Gaine de Schwann Gaine de myéline Dans un nerf, chaque axone, avec sa gaine de myéline et sa gaine de Schwann est entouré d une mince couche de tissu conjonctif. Le système nerveux périphérique comprend une voie sensitive (afférente) et une voie motrice (efférente). Ainsi, on classe les nerfs selon le type d influx nerveux. les nerfs qui transmettent seulement les influx nerveux vers le système nerveux central sont appelés nerfs sensitifs (nerf afférents) ; les nerfs qui conduisent seulement les influx nerveux provenant du système nerveux central sont des nerfs moteurs (efférents). la majorité des nerfs du système nerveux périphérique sont constitués de neurofibres sensitives et de neurofibres motrices et sont appelés nerfs mixtes. Comment est transmis l influx nerveux? 4) La transmission des influx nerveux la notion de synapses Schéma 7 Les neurones sont : - excitables au niveau de leur membrane plasmique ; - conducteurs de phénomères électriques membranaires (les potentiels d action) nés de l excitation. PR PA PA Potentiel membranaire - capables de transmettre leur excitation à d autre cellule grâce aux synapses. 4
Le fonctionnement du système nerveux repose sur la circulation de l information dans des réseaux complexes constitués de chaînes de neurones reliées par des synapses. Une synapse est une zone de contact entre deux neurones ou un neurone et une cellule effectrice. L arrivée d un message nerveux au niveau de l axone du neurone présynaptique entraîne l entrée d ions calciques dans le cytoplasme. Ces derniers facilitent la libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique. Ces neurones se fixent sur leurs récepteurs spécifiques et cela aboutit à l inhibition du second neurone. C) Physiologie du système nerveux : expériences 1) Expériences sur la grenouille décérébrée Schéma 8 - On prend une grenouille et on sectionne l encéphale de telle façon que celui-ci ne communique plus avec la moelle épinière on obtient une grenouille décérébrée. - On trempe sa patte dans l acide chlorhydrique. On constate qu elle retire la patte du liquide cette réaction est dit réflexe. Un réflexe est une réponse motrice rapide et prévisible à un stimulus. La majorité des réflexes ne sont ni appris, ni prémédités, ni volontaires. Si on augmente le taux d acide, on constate que la grenouille décérébré contracte les deux pattes puis les quatre pattes. Ce réflexe est absent si l on coupe la moelle épinière ou le nerf sciatique. 2) Interprétation Cette expérience permet de mettre en évidence les différents éléments d un réflexe. Les réflexes se produisent dans les voies neuronales très particulières appelées arcs réflexes. Tous les axes réflexes nécessitent la présence de cinq éléments essentiels : - un récepteur : l endroit où se produit le stimulus ; - un neurone sensitif qui conduit les influx nerveux au système nerveux central (généralement à la moelle épinière) : on dit la moelle épinière est le - centre nerveux ; - un neurone moteur qui conduit les influx nerveux de la moelle épinière à un organe effecteur (muscle ou glande) ; - un organe effecteur qui répond aux influx nerveux de manière caractéristique comme la contraction. 3) Intérêts des réflexes Les réflexes ont plusieurs intérêts : - ils permettent de maintenir le corps en équilibre ; - ils permettent d éviter un danger ; - ils règlent automatiquement le fonctionnement de nos organes. 4) Exemple d un acte réflexe Schéma 9 a. 5) L encéphale, centre du commandement. a) La sensibilité consciente. Nous voyons, entendons, éprouvons des sensations.. On a pu localiser l emplacement des récepteurs sur les hémisphères cérébraux : - le centre visuel (partie occipitale) ; - le centre auditif (p.temporale) ; - le centre tactile (p. pariétale). 5
b) La motricité volontaire ou l acte volontaire. L Homme fait des mouvements lorsqu il le décide. L intervention du cerveau, partie supérieure de l encéphale, est obligatoire pour organiser les activités volontaires. La réalisation d un mouvement volontaire nécessite un enchaînement de processus. La 1ere phase, qualifiée de phase d initiation, permet de localiser la cible du mouvement. Dans un second temps, le sujet programme le mouvement à exécuter. Puis après avoir pris la décision nécessaire, il lance l exécution proprement dite du mouvement. Schéma 9b. 6) Le cervelet, centre coordinateur Observation : Un individu présentant des lésions du cervelet n arrive pas à toucher son nez à l aide de l index. Le cervelet coordonne les activités suivantes : L activité réflexe : il assure l équilibre du corps. Les mouvements volontaires : il aide à la précision des gestes, à leur rapidité, à leur efficacité. Conclusion : Les centres nerveux médullaires (de la moelle épinière) et du tronc cérébral assurent des fonctions réflexes. Les centres nerveux situés dans le cerveau (centres supérieurs de l encéphale) sont indispensable à l exécution des réflexes acquis et à la réalisation d activités volontaires. D) Hygiène de l appareil nerveux. L unité structurale et fonctionnelle du système nerveux est le neurone. Or nous naissons avec un nombre déterminé de neurones qui n augmente pas avec l âge et qui ne peut que diminuer. (Un neurone mort ne se régénère plus). L hygiène de l appareil nerveux consiste à éviter la fatigue nerveuse. Celle-ci se traduit par une diminution des réflexes, une perte de mémoire, un manque de concentration et d attention, de l insomnie pouvant conduire à une dépression. Comment éviter et prévenir la fatigue nerveuse? 1) Hygiène alimentaire Une alimentation équilibrée, saine et variée permet un fonctionnement normal de l appareil nerveux. a) L alimentation courante Elle doit apporter deux vitamines indispensables au système nerveux : Les vitamines du groupe B : L absence de vitamine B1 (aneurine) provoque des troubles nerveux comme le béri-béri, caractérisé par des paralysies des membres. Cette vitamine B1 est présente dans les céréales, les fruits, le foie et le jaune d œuf. La vitamine PP : Son absence provoque la pellagre, cause de troubles mentaux. Elle se trouve dans la viande. b) L alimentation du nourrisson. La croissance cérébrale du jeune enfant est rapide dans les premières années et celui-ci nécessite des conditions alimentaires satisfaisantes. L apport de glucose et de corps gras insaturés (acide linoléique) présent dans le lait maternel et les laits pour nourrissons permettent le développement du cerveau du nourrisson. 6
2) Hygiène de vie. a) Le sommeil. Il est essentiel pour le bon fonctionnement de l organisme car il permet la récupération de la fatigue physique, la maturation du système nerveux, le maintien de l équilibre psychique et la mémorisation des apprentissages. Le sommeil est caractérisé par 4 phases différentes. Le sommeil commence par une phase d endormissement puis le sommeil lent suivi d une phase de sommeil profond et enfin le sommeil paradoxal (il semble que cette phase correspond à la période de rêve). L adulte doit dormir suffisamment, au moins 7 à 8h par nuit, l adolescent 9 à 10h et l enfant 10 à 12h en moyenne. Le sommeil le plus réparateur de la fatigue nerveuse est le 1 er sommeil qui a lieu avant minuit. Il est recommandé de se coucher à la même heure, dans une chambre sombre et silencieuse. b) Danger des excitants La consommation abusive de certains excitants du système nerveux peut conduire à des troubles nerveux divers. Le café et le thé : Ils augmentent l irritabilité, favorisent l insomnie. Ce sont des excitants par leur caféine et leur théine Le tabac : à cause de la présence de la nicotine, la sensibilité, la mémoire sont atteintes. L alcool : L alcoolisme provoque des troubles graves : Troubles moteurs : tremblement des mains et des lèvres. Troubles sensitifs : le buveur ressent des picotements, des fourmillements aux extrémités. La vue, le toucher et l odorat diminue progressivement. Troubles intellectuels : l alcoolique devient méfiant et irritable. La démence et la folie sont au bout du chemin si l alcoolique ne se fait pas soigner à temps. c) Lutte contre le bruit Le bruit présente des effets néfastes sur le système nerveux. Il peut engendrer : Des troubles du sommeil ; Des troubles de l équilibre ; De la fatigue nerveuse ; Des troubles auditifs ; Une perte d appétit. 3) L hygiène mentale Grâce à l entraînement, certains mouvements du corps deviennent automatiques. Devenus automatiques, les gestes deviennent moins fatigants pour le cerveau. Les travaux intellectuels permettent de développer la mémoire. L optimisme et l équilibre nerveux assurent une bonne santé mentale. N.B : on appelle : tétraplégie : la paralysie des 4 membres. On appelle : hémiplégie : la paralysie de 2 membres. E) La maladie d Alzheimer C est la plus fréquente des démences séniles. Elle commence le plus souvent après l âge de 65ans. La maladie d Alzheimer est une affection dégénérative de l encéphale. 7
Elle est due à la présence anormale de protéines qui s accumulent, forment des plaques (plaques séniles) qui se déposent entre les neurones. Les neurones situés à proximité dégénèrent et les synapses disparaissent. Cette détérioration cérébrale conduit à une dégradation progressive de la mémoire, des facultés intellectuelles et de la maîtrise des mouvements. La durée d évolution de la maladie est très variable et les causes de la maladie restent inconnues. A l heure actuelle, il existe un traitement médicamenteux qui permet de retarder l évolution de la maladie. Le soutien psychologique et le maintien des relations avec la famille sont essentiels. 8