Les neurones

Les neurones
Classification morphologique: nombre de neurites
Classification morphologique:
Formes de l’arborisation
dendritique
Neurone pyramidale
Neurone étoilé
Neurone granulaire
Classification fonctionnelle
Neurones sensoriels
Interneurones
Neurones moteurs
Les cellules gliales
Cellules épendymales
La glie radiaire
Rôle dans le développement
E21 naissance
Fibre radiale
Cellules neuroépithéliales
Les astrocytes
Ratio Astrocytes / Neurone
Ce ratio augmente avec la compléxité (et taille) des organismes et des
fonctions cellulaires
Aspect étoilé révélé par la glial
fibrillary acidic protein GFAP
Aspect spongiforme révélé par nouvelles techniques
eGFP
Pie mère
Fonction des astrocytes
Isolement, formation de barrière
Astrocytes (in orange) are depicted in situ in
schematic relationship with other cell types
with which they are known to interact.
Astrocytes send processes that surround
neurons and synapses, blood vessels, and
the region of the node of Ranvier and
extend to the ependyma, as well as to the
pia mater, where they form the glial limitans
Role dans la barrière
hémato-encéphalique
Constitution: cellule endothéliale
vasculaire et astrocyte
Rôles:
Isole des neurones de la
circulation sanguine
et filtre le passage des
molécules entre le sang et le
SN
les astrocytes: un syncitium
Les astrocytes forment un syncytium par les gap jonctions,
À travers ce réseau, propagation de vagues d'ions calcium dont l'effet régulateur
pourrait se faire sentir dans un grand nombre de synapses en même temps. Les
prolongements astrocytaires qui entourent les synapses pourraient ainsi exercer
un contrôle plus global sur la concentration ionique et le volume aqueux dans les
fentes synaptiques.
Le réseau astrocytaire constituerait donc un système de transmission nonsynaptique qui se superposerait au système neuronal pour jouer un rôle majeur
de modulation des activités neuronales.
Repompage du K+ externe
K+
vaisseau
Resting membrane potentials and the high resting membrane permeabilities to K+ ions are not merely of academic interest.
Neurones become depolarised and die if they are exposed for too long to high concentrations of extracellular K+ . However,
astrocytes and other neuroglia have very high resting K+ permeabilities - in fact their resting potentials are very close to the Nernst
potential for K+ . A consequence of this is that they are effective K+ buffers. Increases in extracellular K+ , caused by leakage from
nearby neurones for example, are ‘mopped up’ by astrocytes. One strategy for the treatment of stroke and epilepsy is to increase
the efficiency of these glial cells as K+ buffers, limiting neuronal damage.
Repompage du glutamate
Formation de alpha cetoglutarate (cycle de Krebs) ou de glutamine
Contrôle de la formation et de
l’activité synaptique
(M Nedergaard, 2003)
Les astrocytes stockent du glucose en glycogène
L’anesthésie en réduisant l’activité neuronale, augmente la présence de glycogène dans
les astrocytes
Couplage activité- métabolisme
Présence de récepteurs aux neurotransmetteurs sur les astrocytes
Noradrenaline
Serotonine
Glycogenolyse dans astrocytes
Histamine
Neuropeptides,(VIP, PACAP, histamine
Représentation corticale des moustaches
« les barillets »
stimulation
Avant stimulation
glycogene
Après stimulation
Oligodendrocytes
• Cellules les plus
nombreuses
• Forment gaine de
myéline sur
plusieurs axones
Gaine de myéline
De manière général, la vitesse de
conduction est proportionnelle au
diamètre des fibres et est
beaucoup plus élevée dans les
neurofibres myélinisées.
Les neurones des
invertébrés sont souvent
amyéliniques
Détruite dans maladies
démyélinisantes
*sclérose en plaque
*leucoencephalopathie multifocale,
…..
Classification des fibres:
3 grand types suivant leurs diamètres, leurs vitesses de conduction et leurs
caractéristiques physiologiques :
-Les fibres A, myélinisées de grand diamètre, à vitesse rapide conduisant
des influx moteurs et sensitifs. Ces fibres ont un seuil d'excitabilité
relativement bas.
-Les fibres B, myélinisées de petit diamètre moins rapide que les fibres A,
appartenant au système autonome (végétatif).
- Les fibres C, non myélinisées de petit diamètre. Elles sont plus lentes et
transmettent des influx nociceptifs et végétatifs. Leur seuil d'excitabilité est
élevé.
Les cellules myélinisantes du SNP:
Les cellules de Schwann
Microglie
• Petites cellules trouvées près des vaisseaux
• Dérivées du système hématopoiétique
Cellules épendymales
IV-Exploration fonctionnelle
le PET scan,
l’IRM fonctionnelle,
l’électroencephalogramme
Exploration fonctionnelle
Invasives
Lésion, ablation
Electrostimulation
Electrophysiologie
Non
Invasives
Electroencephalogramme
Imagerie fonctionnelle,
(PET Scan, fMRI)
La tomographie à emission de
positrons
Mécanismes cellulaires du métabolisme énergétique cérébral :
implications pour l’imagerie fonctionnelle
Charles Sherrington :un précurseur
« Le cerveau possède des mécanismes
intrinsèques au moyen desquels le
débit sanguin peut être adapté localement
en relation avec des variations
locales de son activité fonctionnelle (...)
des substances chimiques produites par le
métabolisme cérébral (...) provoquent des
variations du calibre des vaisseaux »
Nobel 1932
Le neurophysiologiste Sherrington montre au XIX siècle, qu’une stimulation
sensorielle provoque une augmentation du débit sanguin au niveau du cortex
parietal.
La tomographie à émission de positons
(TEP) (PET scan) détecte les
augmentations localisées du débit
sanguin cérébral (augmentation
d’utilisation de glucose de
consommation d’oxygène.
Le neurone: un grand consommateur d’énergie
Mesure de l’incorporation de glucose
2 deoxy glucose
(14C, 3H ou 18F)
n
io
at le
ul llu
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A c ns
da
te
Dé
n
io
ct
Positrons
• Quand un positron
rencontre un électron, la
collision créé 2 rayons γ
de même énergie mais
qui partent dans des
directions opposées. Le
PET scan détecte les
rayons issus du corps du
patient, et l’analyse
informatique permet de
localiser la position de la
collision où a été émise
les rayons.
Annihilation des Positrons
e+ + e- γ + γ
initial
e+ efinal
γ
γ
Emetteurs de Positrons: 18F et 15O
15O
, demi-vie, 2 min
18F demi-vie,110 min
Le
18F
est produit dans un cyclotron à
partir de 18O puis incorporé dans
du 2 DG glucose fluoro deoxy
glucose (FDG)
injection
Le FDG se concentre dans les régions de fortes consommation de glucose
γ
e+ e-
γ
Détection des paires de photons
Calcul/Reconstruction
Study show activity of brain as subject
learns a new skill
Applications du PET scan
•Tumeurs cerebrales
•Etudes du fonctionnement normal ou pathologique du cerveau
•Pathologies (Alzheimers, …..)
Epilepsie
Depression
Troubles
obsessionnels
compulsifs
Localisation d’aires activées lors d’une tache
Lecture
Soustraction
• Rôle des astrocytes dans le couplage
activité neuronale –métabolisme
énergétique
K+, adenosine, lactate, NO relargués par neurones
vasodilatation
Situation idéale des astrocytes
pour le couplage métabolique.
Barrière à l’entrée du glucose dans le parenchyme
Proximité de la synapse
Astrocyte processes surround capillaries (end feet) and ensheathe synapses; in
addition, receptors and uptake sites for neurotransmitters are present on astrocytes.
These features make astrocytes ideally suited to sense synaptic activity (A) and to
couple it with uptake and metabolism of energy substrates originating from the
circulation (B).
Transport du glucose
• Diffusion facilitée par des transporteurs:
Famille Glut 1-6
Distribution des transporteurs
Présence de transporteur au glutamate sur les astrocytes
Le glutamate stimule l’entrée de glucose dans les
astrocytes
Glycolyse
+
+
PFK
ouabaïne
Monensin (ionophore Na+)
PFK:Phosphofructose kinase
Cycle de Krebs
Pyruvate 18 ATP
PET Scan et Astrocytes
modèle
les signaux détectés, chez l’homme, lors de l’activation physiologique avec la
technique de TEP fluorodésoxyglucose, ou par autoradiographie chez les
animaux de laboratoire, refléteraient essentiellement un captage du traceur dans
les astrocytes.
Résonance magnétique nucléaire
La Résonance magnétique fonctionnelle (fMRI)
Le degré d’oxygénation du sang dans l’aire cérébrale activée
fournit les signaux de l’imagerie par résonance magnétique
fonctionnelle (fMRI)
Mesure des propriétés magnétiques différentes de
l’oxyhémoglobine et de la déoxyhémoglobine (paramagnétique)
Avantages par rapport au PET:
Non invasif (pas d’injection de traceur radioactif)
Meilleure résolution spatiale et temporelle
L’electroencephalogramme
Couches
profondes
du cortex
Rythmes Corticaux et Thalamus
Neurone thalamo-cortical
Etude des phases du sommeil et électroencephalogramme
Sommeil
profond
Sommeil
paradoxal
L’Epilepsie
L'épilepsie est une maladie neurologique se manifestant par des crises. Elle
est l'expression d'un fonctionnement anormal, aigu et transitoire de l'activité
électrique du cerveau qui se traduit par des crises épileptiques: décharges
hypersynchrones anormales
Elles sont souvent dues à une lésion cérébrale : (malformation congénitale,
encéphalite, séquelles d'une souffrance à la naissance, traumatisme crânien,
accident vasculaire cérébral, tumeur, infections du Système Nerveux Central,
ou des anomalies génétiques