Cellules excitables : le neurone
Fonctions et organisation générale du système nerveux Fonctionnement du système nerveux Le tissu nerveux Le neurone Les cellules gliales (névroglie) Propriétés électriques du neurone Potentiel de repos, potentiel d action Propagation du potentiel d action La transmission Synaptique
Fonction du système nerveux (1) Le système nerveux 5 fonctions : Activités mentales : (mémoire, pensée, apprentissage, émotion) Sensibilité : réception d information sensorielle par des structures nerveuses appelées récepteurs Intégration : traitement de l information afin de déterminer l action à entreprendre
Fonction du système nerveux (2) Commande motrice : produit des influx moteurs envoyés aux effecteurs (muscles, glandes) Homéostasie : contrôle l activité des autres systèmes de l organisme
Organisation structurale du système nerveux humain
Organisation système nerveux humain Système nerveux central = SNC Encéphale Cerveau Cervelet Tronc cérébral Moelle épinière - Pensée, mémoire, émotion, - Équilibre, tonus - Contrôle respiratoire et cardiovasculaire Système nerveux périphérique = SNP Vaste réseau de nerfs Récepteurs sensoriels ganglions Réception Conduction
Organisation Système système nerveux nerveux humain humain 43 paires de nerfs
Composants du système nerveux humain Encéphale protégé par la boîte crânienne Moelle épinière protégée par le rachis Nerfs = regroupement d axones Ganglions = amas de corps cellulaires en dehors du névraxe Récepteurs sensoriels = cellules spécialisées ou terminaisons nerveuses
Fonctionnement du système nerveux humain
Fonctionnement du système nerveux (1) Seules des informations de nature électrique peuvent être analysées par le SNC Transformation des stimulations en messages électriques par les récepteurs sensoriels = transduction du signal
Capteurs de l information
Fonctionnement du système nerveux (2) Transmission du message électrique des récepteurs aux centres nerveux (ME + encéphale) par la voie sensitive ou afférente Élaboration d une réponse par le SNC Transmission du message électrique du SNC vers les effecteurs par la voie motrice ou efférente Voies afférentes + voies efférentes = SNP
Système nerveux
Quelles sont les cellules du systèmes nerveux?
Les cellules du système nerveux Neurones 10 % des cellules du SN Cellules gliales 90 % Astrocytes (SNC) Oligodendrocytes (SNC) Microglies (SNC) Cellules de Schwann (SNP)
Les cellules gliales : cellules non excitables, plus petites qui entourent et protègent les neurones L ensemble des cellules gliales constitue la névroglie Exemple de cellules gliales : la cellule de schwann (SNP) l oligodendrocyte (SNC)
Cellules gliales = glie, névroglie Non excitables, Nutrition, soutien, protection SNC - Astrocytes (C. étoilée) - Oligodendrocyte - Microglie (macrophagocyte) métabolique Myéline Défense SNP - Cellules de Schwann Myéline
Astrocytes Cellules avec de nombreuses ramifications Nourrir et protéger les neurones
La gaine de myéline Membrane biologique qui s entoure autour de l axone cellules de schwann dans SNP Oligodendrocytes dans SNC Protection des neurones Augmente la propagation de l influx nerveux
Axone myélinisé du SNP Noyau de cellule de schwann Gaine de de myéline Nœud de Ranvier Axone La myéline isole les axones et augmente la vitesse de transmission de l influx nerveux
Gaine de myéline dans SNC L oligodendrocyte participe à la myélinisation de plusieurs segments de l axone (=internodes) sur plusieurs neurones Son corps cellulaire n est pas associé à la gaine de myéline
Sclérose en plaques Maladie auto-immune qui affecte le SNC Troubles mémoire et du comportement, affection vue et ouie
Le neurone
Le neurone Les neurones constituent l unité de structure et de fonction du SN Les neurones sont des cellules nerveuses excitables qui produisent et transmettent des signaux électriques appelés potentiel d action ou influx nerveux
4 caractéristiques fonctionnelles 1. Excitabilité : la membrane plasmique du neurone permet la genèse et la transmission du PA 2. Grande longévité 3. Le neurone est incapable de se diviser 4. Le neurone a un métabolisme très élevé : production et sécrétion d un neurotransmetteur et nécessite un apport continu et abondant en glucose et O2
Structure du neurone
Le neurone Influx nerveux Noyau Corps cellulaire Unité de structure et de fonction su SN Dendrites Axone Myéline Boutons synaptiques Nœuds de Ranvier Terminaison axonale
Corps cellulaire ou pérycaryon Épine dendritique
Structure du neurone Des dendrites : Prolongement court et ramifié; réception de l influx nerveux et transmission vers le corps cellulaire Le neurone Un corps cellulaire : centre de biosynthèse du neurone contenant les organites ; aussi appelé péricaryon Un axone : produit et conduit les influx nerveux aux effecteurs ou vers d autres neurones
Neurones: 3 zone fonctionnelles Reçoit le stimulus Produit et transmet le PA Libère des neurotransmetteurs
Ultrastructure d un Neurone Corps de Nissl (REG): absents de l axone et de son cône d émergence Mitochondries : partout dans le neurone Noyau Golgi Cône d émergence de l axone
Corps cellulaire (1) Le corps cellulaire Centre de biosynthèse du neurone Les organites du neurones sont présents dans le corps cellulaire : - noyau - cytoplasme - nombreux ribosome - REG et Golgi très développés - nombreuses mitochondrie - un important cytosquelette
Corps cellulaire (2) Le corps Cytosquelette Forme de la cellule Transport de substance à l intérieur du neurone
Transport axonique
Où les corps cellulaires sont-ils situés dans le SN?
Dendrite Cône d implantation Cône d implantation Axone Arborisation terminale Corps cellulaire Noyau Gaine de myéline Nœud de Ranvier Boutons terminaux Corps cellulaire + dendrites Substance grise Substance blanche Axone + myéline Nerf
Cortex Encéphale
Structure moelle épinière Racine dorsale sensitive Ganglion rachidien Substance grise Nerf rachidien Racine ventrale motrice
Axone Le corps cellulaire Le plus long prolongement du CC Cône d implantation = base de l axone (forme triangulaire) Axoplasme = cytoplasme de l axone Axolemme = membrane plasmique de l axone
Classification des neurones
Classification des neurones Classification fonctionnelle - neurones moteurs - neurones sensitifs - neurone d association - neurones sécrétoires Classification morphologique - neurones multipolaires - neurones bipolaires - neurones unipolaires
Classification fonctionnelle
Dendrite Zone gachette Péricaryon Axone Multipolaire > 99% SNC motoneurone Bipolaire 1 axone 1 dendrite Rétine, cellule olfactive unipolaire 1 axone SNP Sensitifs
Classification morphologique Neurones multipolaires Nombreuses dendrites / 1 axone Neurones bipolaires 2 prolongement émergent du CC : 1dendrite / 1 axone Présents dans organes des sens Neurones unipolaires Un prolongement court émerge du CC Se divise en 2 prolongements : un vers le SNC, l autre vers la périphérie
Neurones multipolaires Interneurone ou neurone d association Neurone Neurone moteur moteur Voie efférente Muscle Influx nerveux
Neurones bipolaires Neurone bipolaire de la rétine
Neurones sensitifs unipolaires Neurone sensitif Voie afférente Peau Influx nerveux
Quand on se brule un doigt, quel type de neurone, sur le plan fonctionnel et structural est d abord activé? Neurone sensitif unipolaire Quel type est stimulé en dernier pour qu on éloigne son doigt de la source de chaleur? Neurone moteur multipolaire
Les nerfs
Structure d un nerf
Les nerfs Regroupement d axones parallèles Classification structurale Nerfs crâniens Nerfs spinaux Classification fonctionnelle Nerfs sensitifs Nerfs moteurs Nerfs mixtes
Propriétés électriques du neurone
Potentiel électrique de membrane
Potentiel de membrane du neurone Se mesure à l aide d un voltmètre 2 électrodes à l extérieur de l axone
Potentiel de membrane du neurone - + 2 électrodes à l extérieur de l axone Microélectrode dans l axone
Potentiel de membrane du neurone Potentiel de membrane en absence d excitation = Potentiel de repos : - 70 mv
Potentiel de repos
Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule
Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule
Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - polarisée Intérieur de la cellule
Potentiel de repos : - 70 mv Membrane polarisée
Potentiel de repos
Potentiel de repos
Potentiel de repos
Potentiel de repos Les canaux à K + sont plus nombreux que ceux à Na +. Par suite, il y a plus de K + qui sort que de Na + qui entre L ATPase à Na + /K + maintient cette différence de potentielle de repos Ceci génère un potentiel de repos égal à -70mv
Potentiel de membrane du neurone Le potentiel de membrane du neurone peut varier Dépolarisation Hyperpolarisation
Propriétés électriques du neurone Dépolarisation = Diminution de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire
Propriétés électriques du neurone Hyperpolarisation = Augmentation de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire
Potentiel d action
Potentiel d action modification rapide et locale du potentiel de membrane Dépolarisation transitoire due à des mouvements d ions Na + et K + Potentiel d action : fonction de signalisation
Potentiel d action 2. Dépolarisation 1. Repos 3. repolarisation 4. Hyperpolarisation
Le PA est du à une variation de la perméabilité membranaire aux ions Na + et K +
Perméabilité ionique de la membrane au cours du PA
Perméabilité ionique de la membrane La perméabilité relative de la membrane aux ions dépend du nombre de canaux ioniques ouverts pour chaque ion Une augmentation de la perméabilité membranaire en Na + résulte d une augmentation du nombre de canaux NA + ouverts
dépolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na + /K + 3 2 Inversion de la polarité membranaire
dépolarisation C est l ouverture des canaux Na+ voltage dépendant qui est responsable de la phase de dépolarisation du PA Quand la dépolarisation atteint le seuil d excitation (-50 mv), le processus d ouverture de nouveaux canaux Na+ voltage dépendant s amplifie L entrée massive de Na+ inverse le potentiel jusqu à +30mv
Repolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na + /K +
Hyperpolarisation et retour à l état de repos
Initiation du PA au niveau du neurone PA généré au niveau de la zone gâchette si l intensité du potentiel gradué atteint le seuil d excitation (- 50 mv)
Conductibilité du neurone En absence de myéline
En présence de myéline Propagation saltatoire
Seuil d excitation La dépolarisation doit atteindre un certain seuil pour qu un axone génère un PA Loi du tout ou rien L axone génère ou pas un PA qui a toujours la même valeur
Potentiel gradué PA
Seuil et intensité d excitation
Synapse chimique
Synapse chimique = Zone de communication entre 2 neurones ou un neurone et une autre cellule (ex : musculaire, glande) Neurotransmetteur = molécule libérée par la terminaison d un neurone en réponse à l arrivée d un PA dans la fente synaptique
Synapse chimique Une synapse comporte 3 éléments : Élément pré-synaptique Fente synaptique (20 nm) Élément post-synaptique
Élément pré-synaptique Il contient des vésicules contenant un neurotransmetteur Il existe différents neurotransmetteurs - Acétylcholine (mémoire, apprentissage, activité musculaire, ) - Sérotonine dérivé du tryptophane (douleur, anxiété, ) - Glutamate (apprentissage?, mémoire?)
Libération du neurotransmetteur
Synapses excitatrices Canal ionique chimio-dépendent
Potentiel post-synaptique (PPS) 1. Ouverture de canaux à Na + PPSE Dépolarisation Ex : Glutamate, acéthylcholine Synapses excitatrices 2. Ouverture de canaux à K + ou Cl - Hyperpolarisation PPSI Ex : endorphine, sérotonine Synapses inhibitrices
Acéthylcholine -- dégradée Noradrénaline -- recyclée
LA MALADIE D ALZHEIMER se développe en raison d un accroissement pathologique de la mort des neurones cérébraux caractérisée histologiquement par des plaques séniles (ou plaques amyloïdes) Induit par accumulation autour des neurones d un peptide neurotoxique, mauvais clivage de la protéine APP (Amyloïd Protein Precursor) caractérisée cliniquement par le développement progressif d'une démence (troubles de la mémoire, du langage, des fonctions intellectuelles)
LA MALADIE D ALZHEIMER IRM cérébral
LA MALADIE DE PARKINSON affection neurologique dégénérative troubles moteurs et des tremblements au repos déficit en dopamine intervenant dans le contrôle des mouvements