Ramon Y Cajal (1852
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Santiago Ramon Y Cajal (18521934) Diapositive F Clarac, Marseille Preparation through the optic tectum (from a sparrow) impregnated with the Golgi technique. Note the variety of neurons drawn by Cajal. Théorie réticulaire: Continuité des neurones Théorie neuronale Contiguité des neurones Ramon Y Cajal, (1852-1934) Prix Nobel: 1906 pour C Golgi et R y Cajal Cartographie du cortex: K. Brodmann (18681918) En 1909, K. Brodmann établit une Carte du cortex basée sur les différentes couches histologiques. Il retrouve partout 6 couches mais Suivant l’aire considérée les couches ont des épaisseurs différentes. La méthode anatomo-clinique de JM. Charcot (1825-1893). • JM. Charcot Professeur à La Salpetrière, utilise définitivement la méthode anatomo-clinique: basée sur une analyse comportementale précise des symptômes comparée à l’étude histologique des différentes structures nerveuses, réalisée à l’autopsie. Diapositive F Clarac, Marseille • Avec ses élèves il définira ainsi la S.L.A. en analysant le comportement des patients et en analysant la moelle épinière. le fonctionnement du système nerveux avant les Neurosciences • C.Sherrington (1857-1952) définit le système nerveux comme l ’élément d ’intégration de tout être humain. • Par ses travaux sur la moelle du chat, il décrit l ’ensemble des activités réflexes extenseurs et fléchisseurs. • Il définit la proprioception avec ses récepteurs musculaires et articulaires. • Il caractérise les différents champs cutanés dont les afférences convergent vers la moelle épinière • Il insiste sur le choc spinal et utilise dans ses expériences la rigidité de décérébration. Organisation réflexe de fonctionnement. • Pour Sherrington,le réflexe est le fonctionnement de base: • Le réflexe myotatique comprend deux neurones, un sensoriel et un moteur: • La flexion facilite l ’extension et vice versa. C ’est la base de toute posture. • Au niveau médullaire,Le réflexe de flexion inhibe l ’extension et l ’extension, la flexion. Ce système inhibiteur coordonne le mouvement. SHERRINGTON Sir Charles Scott (1857-1952 ) 1954, George Palade, Eduardo de Robertis and George Bennett, mise en évidence de la synapse en microscopie électronique introduit le terme de synapse en neurologie. Le mot vient du grec <sunapsis> signifiant "liaison" ou "attache". Une synapse ou jonction est une communication entre un neurone, un autre neurone, un muscle ou une glande. La querelle sur les synapses • Par ses expériences sur le curare, Cl. Bernard (18131878) a été un grand précurseur; E.F.A. Vulpian (1826-1887) montrera que le curare interrompt la communication entre le nerf et la fibre musculaire. • Beaucoup croyaient du fait de la conduction électrique à des actions synaptiques aussi électriques. • • Il faudra cependant attendre le XXeme siècle,H.H. Dale ( 1875-1945) et O. Loewi ( 1873-1961) pour que commence véritablement une physiologie des Neurotransmetteurs ( Prix Nobel 1936) . Vision d’un cerveau câblé E.D. Adrian ( 1889-1977)démontre que la conduction dans les nerfs sensoriels ou moteurs se fait par activités électriques très brèves. »Discrétisation » des messages. C’est une première image générale du fonctionnement nerveux. Le neurone est un élément de communication qui « parle » suivant un codage en fréquence. Les cellules Gliales La découverte d’éléments différents des neurones a été faite pour la première fois dans le système nerveux central par Dutrochet en 1824, «corpuscules globuleux « Virchow en 1846 les nomma ensuite Nervenkitt = glue à neurones La neuroglie Rio Hortega en 1920: distinction entre microglie et oligodendrocytes avec carbonate d’argent Et ce n’est pas fini !!! Découverte récente d’un nouvelle classe de cellules gliales: les cellules NG2: Les synantocytes 2-3% des cellules 8-9% des cellules Ong et al, 1999 NG2: Protéoglycan de 330 kDa, 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 Role 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 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 : (1) du débit sanguin cérébral ; (2) d’utilisation de glucose et (3) 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 m ce cu la A c ns da te Dé n io ct Glycolyse 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
