Organisation anatomo-fonctionnelle du système nerveux

Organisation anatomo-fonctionnelle du système nerveux 1. Principes généraux 1.1 Notion d organisme 1.2 Les systèmes d informations 1.3 Les réseaux de neurones 2. Introduction au système nerveux 2.1 Les neurosciences sont multidisciplinaires 2.2 Fonctionnement général du système nerveux 2.3 Les éléments anatomiques du système nerveux 3. Le système nerveux périphérique (SNP) 3.1 Organisation anatomique 3.2 Organisation fonctionnelle 4. Le système nerveux central (SNC) 4.1 Organisation anatomique 4.2 Les sous-divisions du SNC 4.3 Organisation fonctionnelle

Deux moyens de communications: Système nerveux et système endocrinien Maintien de l homéostasie par : Système endocrinien (hormonal) : Sécrétion d hormones dans le sang Action lente, mais soutenue Système nerveux : Influx nerveux Action rapide, mais brève

Le cerveau humain contient 100 milliards de neurones. Les neurones sont des cellules différenciées dont la propriété fondamentale est leur caractère excitable (Au même titre que les cellules musculaires). Cette propriété d excitabilité fait du système nerveux un système de communication privé. Les cellules du système nerveux sont divisées en 2 catégories: - les cellules de soutien, constituant la névroglie et n émettant pas de signal électrique - les neurones capables de transmettre des signaux électriques à longues distances

L activité du système nerveux peut se faire à différents niveaux: - niveau systémique, celui de l organisme - niveau cellulaire, celui du neurone - niveau subcellulaire, celui de la synapse : contact entre neurones Dans les 3 cas, on retrouvera un modèle de voie de communication, comportant un émetteur-capteur, un transmetteur, et un récepteur-effecteur. Récepteur sensoriel Récepteur-effecteur transmetteur Système nerveux

Ces différentes voies de communication constituent des modes de transmission rapide de l information, permettant la relation de l organisme avec son environnement, une coordination des différents systèmes physiologiques entre eux (cardio-vasculaire, respiration, rénale, digestif ) Homéostasie Analyse permanente des paramètres du MI Modulation et contrôle des systèmes compensateurs des paramètres du MI

Neurones = fonction de communication et de relation Communication privée ne concernant que les cellules excitables Cellule Excitable 1 Cellule Excitable 2 Variations du potentiel de membrane

3 modes de communication cellulaire A C communication par contact via des jonctions GAP communication à distance par l intermédiaire de molécules secrétées B communication par contact par l intermédiaire de molécules liées aux membranes

C Distance variable : communication à distance par l intermédiaire de molécules secrétées Communication SYNAPTIQUE Très rapide! Communication ENDOCRINE - courte via l espace intercellulaire SYNAPTIQUE (neurotransmetteur) - moyenne via le liquide interstitiel PARACRINE (neuromodulateur) - grande via le sang ENDOCRINE (neurohormone) Via le SANG

Les neurones peuvent communiquer entre eux (1), avec des fibres musculaires (2) et avec des glandes (3).

Les principales composantes du SN et leurs relations fonctionnelles Cerveau, cervelet, Tronc cérébrale et moelle épinière (analyse et intégration des informations sensorielles et motrices) SNC Composantes sensorielles Composantes motrices Nerfs et ganglions sensitifs Système nerveux autonome Système somatomoteur Récepteurs sensoriels ( à la surface de et à l intérieur du corps) Composante orthosympathique, parasympathique et entérique Nerfs et ganglions végétatifs Nerfs moteurs (motoneurones) SNP Effecteurs Milieu intérieur et extérieur (température, PO 2, PCO 2.. ) Muscles lisses Cœur Glandes endocrines Muscles squelettiques (posture, locomotion, Mouvement)

Organisation du système nerveux Deux parties: Le SNC : cerveau + moelle épinière Le SNP : neurones afférents (sensoriels) et neurones effèrents : groupe somatomoteur contrôle les muscles squelettiques et groupe autonome contrôle les muscles lisses et cardiaques, les glandes exocrines, certaines endocrines et certains tissus adipeux: Système sympathique Système parasympathique

Les cellules du système nerveux Deux types: Les cellules gliales (glie) soutiennent et participent au fonctionnement du SNC. Les neurones transportent et transmettent l information sous forme d impulsions électriques

La névroglie Dans le système nerveux central, l ensemble des cellules étroitement associées aux neurones constituent la névroglie. Taille plus petite que les neurones Occupent environ la moitié du volume total su SNC Comblent les espaces entre les neurones. Assurent aux neurones un soutien structural et métabolique

4 types cellulaires de glie dans le SNC Astrocytes : névroglie astrocytaire Cerveau et moelle- Maintien d un environnement chimique adéquat pour la fonction des neurones Oligodendrocytes : oligodendroglie Autour des axones Cellules de Schwann : névroglie périphérique Myélinisation des axones- importance pour la propagation des PA Microglie Cellules de défense : microglie Névroglie épendymaire Cellules qui tapissent le système ventriculaire dans le SNC

Les cellules gliales: 10 à 50 pour 1 neurone Soutien, isolement Com. sang/snc Homéostasie du LEC

Au sein du SNC, les oligodendrocytes entourent ou myiélinisent plusieurs axones. Dans le SNP, une cellule de Schwann ne myelinise qu un seul axone. Cell de Schwann 3..etc.. Cell de Schwann 1

Particularités ANATOMIQUES + FONCTIONNELLES

Particularités anatomiques Ce sont des cellules polarisées avec: -des prolongements ou neurites (= axone + dendrites) -une synapse qui est le lieu de communication intercellulaire dendrite axone neurites noyau cône d émergence, cône d implantation segment initial synapse ou terminaison nerveuse corps cellulaire ou soma

Les parties du Neurone Le corps cellulaire : noyau et synthèse protéique Les dendrites : collectent les entrées des autres neurones L axone : assure les sorties vers les les autres neurones

Axones longs souvent recouverts d une gaine de myéline. Formée de cellules gliales qui s enroulent autour de l axone.

Myéline formée de: Cellules de Schwann (système nerveux périphérique) Oligodendrocytes (SNC)

Espaces entre les cellules de Schwann = nœuds de Ranvier Tous les 1 à 1.5 mm de distance

Au sein du SNC, les oligodendrocytes entourent ou myiélinisent plusieurs axones. Dans le SNP, une cellule de Schwann ne myelinise qu un seul axone. Cell de Schwann 3..etc.. Cell de Schwann 1

Classification fonctionnelle Neurones afférents (sensoriels) transportent les signaux vers le SNC Neurones efférents transportent les signaux vers la périphérie Interneurones transportent les signaux au sein du SNC: Les IN de projections (entre 2 régions) Les IN locaux (au sein d une même région)

Neurone sensitif Neurone moteur

Structure des nerfs Les nerfs sont formés d axones de neurones moteurs et de neurones sensitifs (certains ne contiennent que des fibres sensitives). Axone Myéline Gaine de tissu conjonctif Nerf rachidien ~ 600 000 fibres nerveuses (sensitives et motrices) Le corps cellulaire est dans (ou tout près) du SNC. Vaisseaux sanguins

Caractéristiques des neurones: Cellules excitables Pas de division (sauf rares exceptions) Longévité Consommation d énergie (le système nerveux correspond à 2% du poids du corps, mais à 20% de la consommation d énergie). Cette consommation élevée s explique par le grand nombre de transporteurs actifs dans la membrane.

Le transport axonal Axone: transport des signaux électriques et chimiques. Cytoplasme rempli de fibres et filaments de cytosquelette Synthèse dans le noyau et transport nécessaire Transport axonique lent vers la terminaison 0.2-2.5mm/j (enzymes, prot du cytosquelette; non consommées rapidement) Transport axonique rapide dans les 2 sens à 400 mm/j (vésicules, mito antérograde et déchets du métabolisme, rétrograde)

Classification morpho-fonctionnelle des neurones Axone «central» Neurone en «T» Axone «périphérique» neurone stellaire

Différents types de neurones multipolaires de «sortie» Système moteur Hippocampe Cortex cérébral Cervelet

Classification fonctionnelle Neurones afférents (sensoriels) transportent les signaux vers le SNC Neurones efférents transportent les signaux vers la périphérie Interneurones transportent les signaux au sein du SNC: Les IN de projections (entre 2 régions) Les IN locaux (au sein d une même région)

Caractéristiques du Potentiel d Action

Caractéristiques du Potentiel d Action V (mv) overshoot Les phases du potentiel d action cas de l axone de calmar phase ascendante ou dépolarisation phase descendante ou repolarisation Potentiel de seuil V repos -60 mv Dépolarisation sous liminaire phase de post-hyperpolarisation (Em ou ER) Durée d un PA

Le potentiel d action Le neurone a un potentiel de repos de l ordre de -65 mv (négatif par rapport à l extérieur) Le PA est une réversion rapide et brève de cette polarité Les PA sont similaires en taille et durée (loi du tout ou rien) L information est donc codée en fréquence d émission de PA et en mode de décharge (croissant/décroissant/intermittent/tonique ) Rôle d un neurone au max de fréquence de décharge

Injection de courant : modulation de fréquence d émission des PA

Propagation du PA le long de l axone Pourquoi le PA démarre au cône d émergence de l axone? Le segment initial de l axone a une forte densité de canaux sodium

La genèse d un PA dépend de l intensité des entrées

Propagation du PA Propagation bidirectionnelle : Sens orthodromique = vers la synapse Sens antidromique = vers le corps cellulaire Pourquoi le PA n est il pas conduit dans les deux sens??? périodes réfractaires

Conduction saltatoire 1. La myéline et les nœuds de Ranvier

Le diamètre de l axone influence la vitesse de conduction Vitesse de conduction dans un axone myélinisé donnée par: v = 6d où v = velocité [m/s] d = diamètre axonal [µm]

Classement des fibres nerveuses Fonction de leur diamètre Qui fixe leur vitesse de conduction Différence fonctionnelle

Les nerfs

Différents types Appartiennent au système nerveux périphérique, par opposition à l'encéphale et à la moelle épinière qui forment le système nerveux central. Les neurones font partie des deux systèmes. On les trouve à la fois dans le cerveau et la moelle épinière (corps cellulaires) et dans les nerfs (axones) et les ganglions (corps cellulaires).

Les nerfs sensitifs (ou afférents) transmettent les informations venant de la peau, des organes des sens, des muscles, des articulations, des glandes et des organes vers le système nerveux central

Les nerfs moteurs (ou efférents) réagissent aux informations données par les nerfs sensitifs et déclenchent des réactions, qui partent du système nerveux central pour rejoindre les muscles. La plupart des nerfs sont mixtes, à la fois sensitifs et moteurs.

Les nerfs végétatifs Transmettent les informations du système nerveux central aux organes et aux glandes pour assurer les diverses fonctions physiologiques (digestion, respiration...).

Les 12 paires de nerfs crâniens Partent du système nerveux central, de l encéphale. rôle sensoriel (nerfs olfactif, optique et auditif), moteur (nerfs oculaires, pathétique, spinal et grand hypoglosse) ou mixte (nerfs trijumeaux, facial glosso-pharyngien et pneumogastrique).

nerfs spinaux Partent du système nerveux central, de la moelle épinière. 31 paires de nerfs rachidiens reliées à la moelle épinière. Chaque nerf se divise en deux racines : la racine postérieure est sensitive, la racine antérieure est motrice. Tous les nerfs rachidiens sont donc mixtes (moteurs et sensitifs). Les branches antérieures s'unissent en formant des plexus (cervical, dorsal, lombaire, sacré).

L influx nerveux L influx nerveux est un phénomène de nature électrique qui se déroule d'un neurone à l autre grâce à une articulation appelée «synapse». La majorité de ces points de liaison entre neurones sont situés : Entre l'extrémité d un axone (corpuscule nerveux terminal) et les dendrites d un autre neurone ; Entre l extrémité d un axone et le corps cellulaire d un autre neurone. Le neurone qui reçoit l information l envoie au suivant et l'influx chemine ainsi très rapidement le long des fibres nerveuses (jusqu'à 100 m/s). Les synapses qui relient l extrémité d un axone à un muscle sont appelées terminaisons neuromusculaires. Celles qui rejoignent une glande sont des terminaisons neuroglandulaires.

Les synapses excitatrices et inhibitrices

Sommation Spatiale et temporale

Annulation d un PPSE par un PPSI Le neurone intègre les différents signaux reçus

Mode d action du système nerveux Mémoire 1. Réception de l information Milieu interne Milieu extérieur 2. Intégration 3. Action Organes végétatifs Muscles volontaires (comportement) L action devient une nouvelle information Mémorisation

Le cerveau est plus compliqué qu une voie reflexe fondamentale 3 systèmes influencent les sorties motrices: Le système sensoriel (pilote et initie les réponses à l environnement interne et externe) Le système cognitif (initie les actes volontaires) Le système d état comportemental (cycles veillesommeil..comportements intrinsèques)