Cycles de la vie et grandes fonctions 2
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25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Cycles de la vie et grandes fonctions 2ème partie : La biologie intégrative et l’organisation du vivant à travers trois systèmes PARTIE A : LE SYSTEME IMMUNITAIRE Introduction Le système immunitaire est un ensemble complexe constitué de molécules, de cellules, et d’organes qui a pour rôle de protéger l’organisme contre des agents étrangers (ex : virus, bactéries). L’immunité est défini comme étant l’ensemble des mécanismes biologiques, permettant a un organisme de reconnaitre et de toléré ce qui lui appartient (le « soi »), et de reconnaitre et de rejeté ce qui lui appartient pas (« le non soi »). I. Les composantes du système immunitaire 1. Les organes du système immunitaires On distingue 2 grands types d’organes lymphoïdes : les organes lymphoïdes primaires et les organes lymphoïdes secondaires. Organes lymphoïdes secondaires Organes lymphoïdes primaires 1 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 a) Les organes lymphoïdes : primaires ou centraux Ceux sont les organes responsables de la formation initiales des cellules immunitaires, et responsable également de la différenciation et de la maturation de ces cellules. Parmi ces organes on distingue la moelle osseuse et le thymus. b) Les organes lymphoïdes : secondaires ou périphériques Après leur formation et leur maturation, les cellules immunitaires migrent dans les organes appelés organes lymphoïdes secondaires. Les organes sont reliés entre eux par la circulation sanguine et la circulation lymphatique. Ce sont des organes dans lesquels se déroulent les réactions immunitaires. Parmi ces organes on distingue : Les ganglions lymphatiques Les amygdales La rate … 2. Les cellules du système immunitaire Les cellules du SI sont toutes issues de cellules souches situées dans la moelle osseuse. Ces cellules sont qualifiées de pluripotentes. Ces cellules souches vont se différencier en 2 catégories. Les cellules souches myéloïdes et lymphoïdes. a) Les cellules souches myéloïdes Ces cellules se spécialisent en différentes cellules : Les granulocytes (3 types) = les polynucléaires Les monocytes Les macrophages Macrophages Granulocytes Monocytes 2 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 b) Les cellules souches lymphoïdes Elles vont se différencier en différentes cellules : Les cellules B Les cellules T Les cellules tueuses naturelle (NK : Natural Killer) L’ensemble de toutes ces cellules constitue les leucocytes (GB). 3. Les molécules du SI Ce sont des substances chimiques de nature protéique (protéines). On distingue : a) Les immunoglobulines On les appelle également anticorps (Ac). b) Les cytokines Elles sont responsables de la régulation de la réponse immunitaire (RI). Elles permettent aux cellules immunitaires de communiquer entre elles et avec d’autres cellules de l’organisme. c) Les protéines du complément Elles servent principalement à détruire les bactéries. Elles favorisent les réactions inflammatoires. II. Les mécanismes de défense immunitaires Il existe deux grands types de mécanismes de défense immunitaires : - Les mécanismes de défense non spécifiques Les mécanismes de défense spécifiques De plus, parmi le système de défense on distingue : - Un mécanisme de défense cellulaire (fait intervenir les cellules) Un mécanisme de défense humoral (fait intervenir ce qui n’est pas cellule) 3 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 1. Les mécanismes de défense non spécifiques Cette protection est assurée par la peau et les muqueuses qui constituent de véritables barrières de protection lorsqu’elles sont intactes. a) Les protections mécaniques de l’organisme - La peau Elle constitue une barrière physique (constitué de cellules épithéliales kératinisé), chimique (molécules fabriqué par des glandes sébacées et sudoripares) et biologique par présence d’une flore (MO) = ensemble de MO non pathogène pour l’homme et présent à la surface de la peau. - Les muqueuses Ce sont des membranes formées de cellules épithéliales et qui tapissent les cavités naturelles du corps. (Ex : voies respiratoires, urinaires, génitales, digestives…) Les muqueuses secrètent une substance qu’on appelle le mucus et possède des cils vibratiles qui permettent d’éliminer et d’évacuer vers l’extérieur certains éléments étrangers. b) Les cellules phagocytaires Ceux sont des cellules ayant le pouvoir de phagocyter les MO qui ont franchis les protections mécaniques de l’organisme. Parmi les cellules phagocytaires on distingue les macrophages et les granulocytes. 4 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Le mécanise de phagocytose se fait en plusieurs étapes : - Phase d’attraction et adhésion chimique Phase d’injection Phase de digestion Phase d’exocytoses : rejet des déchets de la digestion 5 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Ce mécanisme est plus efficace lorsque le corps étranger porte à sa surface des Ac ou des facteurs du complément. (Phénomène d’opsonisation : c’est le fait que le MO est entouré d’Ac ou de facteurs du complément et favorisent son assimilation. c) Les cellules tueuses naturelles (NK = Natural Killer) Ces cellules tuent directement des cellules tumorales ou des cellules infectées par des virus. d) Le système du complément C’est un système complexe constitué d’une vingtaine de protéines circulant sous forme inactive dans le sang. Suite à l’introduction d’un élément étranger, certaines de ces protéines vont être activées, ce qui va entrainer une activation d’autres protéines et ainsi de suite… Cette cascade d’activation va conduire à la destruction de l’élément étranger. e) La réaction inflammatoire 6 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 C’est un mécanisme complexe se déclenchant dès qu’une lésion de la peau ou des muqueuses est détectée. C’est une réaction locale qui empêche la prolifération des éléments pathogènes. Suite à l’introduction d’agents pathogènes, les phagocytes sont attirés vers le lieu de l’infection (synthèse d’histamine). Il quitte la circulation sanguine pour aller phagocyté l’élément étranger. Cette réaction est caractérisée par les étapes suivantes : - Lésion de la peau ou des muqueuses Entrée d’éléments étrangers Libération de substances chimiques par le tissu lésé (histamine et prostaglandines) Dilatation des vaisseaux Migration des phagocytes vers la lésion Phagocytose puis cicatrisation Cette réaction provoque une chaleur une rougeur, un gonflement, une douleur. Localement, il se forme du pus. 2. Les mécanismes de défense spécifiques a) Généralités Lorsque le mécanisme de défense non spécifique ne suffit pas à lui seul pour éliminer complètement un élément étranger, l’organisme a recours à d’autres moyens. Ces moyens sont plus long à se mettre en place mais sont plus efficace car ils sont dirigés très précisément contre l’élément étranger. De + ces mécanismes ont la capacité de se souvenir de l’élément étranger. Ces mécanismes mettent en jeux des cellules appelés lymphocytes : - LB pour le SI humoral LT pour le SI cellulaire Les LB et LT vont être stimulés suite à l’introduction dans l’organisme d’une substance étrangère qualifiée d’Ag. b) La notion d’Ag On appelle Ag, une molécule qui est reconnu comme étrangère par l’organisme, et qui déclenche une réaction immunitaire spécifique. La plupart des Ag sont des molécules : - soit portées par de MO (virus et bactéries), soit portées par des cellules étrangères (greffes), soit portées par des cellules tumorales. Les Ag peuvent aussi être des molécules non liées à des cellules. 7 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 c) Le SI humoral Ce système agit principalement contre les bactéries et les virus présents dans l’organisme. Il est caractérisé par la production d’Ig, appelés Ac. Ces Ac sont produits par des LB. - Les Ac Un Ac est une protéine soluble qui reconnait spécifiquement un Ag. Il est formé de 4 chaînes protéiques reliées entre elles. Ces chaînes forment une structure caractéristique en Y. La reconnaissance de l’Ag dépend des extrémités terminales des bras du Y de l’Ac. Celles-ci sont variables d’un Ac à l’autre. Les extrémités des Ac comportent une fente qui peut s’associer à une région déterminée de l’Ag. Cette association ne peut se faire que si les formes sont complémentaires. Chaque Ac possède 2 sites de fixation d’Ag. C’est cette complémentarité qui explique la spécificité Ag/Ac. Une molécule étrangère peut comporter plusieurs Ag, par conséquent, plusieurs Ac peuvent agir contre cette molécule étrangère. Il existe 5 principaux types d’Ig : Ig G Ig M Ig A Ig E Ig D Les plus abondantes sont les Ig G. Les Ig E interviennent des les phénomènes d’allergies. 8 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 - Des LB aux Ac Les LB Les LB sont issues des cellules souches localisées dans la moelle osseuse. C’est également dans la moelle osseuse que les LB vont effectuer leur maturation pour se transformer en cellules immunocompétentes. 9 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La sélection des LB spécifiques Chaque lymphocyte porte sur sa membrane des Ac capables de reconnaitre un Ag donné. Il ne reconnait l’Ag que s’il peut se lier à celui-ci. La reconnaissance de l’Ag par le LB déclenche une prolifération clonale du LB (=multiplication clonale). La sécrétion des Ac Certains lymphocytes activés se transforment en plasmocytes. Ceux sont des cellules sécrétrices d’Ac. Tous les Ac sont libérés dans la circulation sanguine. La formation du complexe Ag/Ac Les Ac libérés se lient à l’’Ag et forment un complexe Ag/Ac, appelé complexe immun. Ce complexe sera ensuite phagocyté par un macrophage. La stimulation de LB nécessite la présence et la collaboration d’autres cellules appelées cellules T (LT4). 10 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La mise en mémoire Parmi les LB certains ne se différencie pas en plasmocytes mais deviennent des cellules B mémoire. Lors d’un nouveau contact avec le même Ag, ces cellules B mémoires permettent une réaction de défense immunitaire plus efficace et plus rapide. d) Le SI cellulaire Ce système est composé de cellules de défenses, qui pour la plupart, agissent directement sur des bactéries, sur des cellules greffées, sur des cellules tumorales, sur des cellules infectées par des virus. Ce système est caractérisé par la lyse des cellules infectées ou des cellules anormales. Son action se réalise grâce à la présence de cellules appelées LT. - Les LT Les LT ont la même origine que les LB, mais ceux sont des cellules qui vont subir leur maturation dans le thymus. Au cours de la maturation les LT apprennent à reconnaitre le soi du non soi. Ces cellules possèdent à leur surface des marqueurs (molécules spécifiques) qui sont capables d’identifier certains Ag. 11 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 - Plusieurs populations aux fonctions complémentaires Les cellules T auxiliaires On les appelle également les cellules T helper : Th, ou les cellules T4 (CD4). Ce sont des intermédiaires de la RI, elles se multiplient pour activer d’autres cellules immunitaires qui agiront plus directement et plus rapidement. Elles interviennent dans la mise en route des réactions de défense spécifique. Elles sont cependant les cibles préférées du VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine), ce qui entraine le SIDA. Les cellules T suppressives On les appelle également Ts. Elles ont un rôle inverse des cellules T helper. Elles permettent de freiner ou de stopper une réaction immunitaire dès qu’un Ag a été éliminé de l’organisme, afin d’éviter des réactions immunitaires trop importantes. 12 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Pour que la réaction immunitaire se déroule correctement, il faut un juste équilibre entre le nombre des cellules T helper et le nombre de cellules Ts. Les cellules T cytotoxique On les appelle également cellules T8. Ces cellules sont capables de tuer directement des cellules infectées. Elles sont considérées comme des cellules tueuses. Ces cellules T ne reconnaissant un Ag donné, que s’il est présent à la surface de la cellule étrangère. Elles portent sur leur membrane des récepteurs spécifique appelé CD8. Ces cellules vont provoquer la lyse des cellules infectées. Les débris cellulaires sont ensuite phagocytés par les phagocytes. 13 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Les cellules T mémoire Lorsque les cellules T cytotoxique (LT8) ont été activées et qu’elles se multiplient, certaines ne deviennent pas des cellules tueuses, mais constitueront des cellules T cytotoxiques mémoire (LT mémoire) qui ont la même propriété que les LB mémoire. Ces cellules interviendront en cas de nouvelles infections pour permettre une réaction rapide plus intense et plus efficace. Les systèmes immunitaires humoral et cellulaire sont deux systèmes différents l’un de l’autre, cependant ils sont complémentaires dans leur mécanismes et dans leur effet. Le SI humoral et cellulaire sont 2 systèmes différents l’un de l’autre, cependant leurs actions sont complémentaires. Il existe une véritable coopération entres toutes les cellules immunitaires de notre organisme. 14 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 PARTIE B : LE SYSTEME ENDOCRINE Introduction Le fonctionnent d’un organisme nécessite une coordination entre les différents tissus et organes qui le constituent. Cette coordination se déroule grâce à l’intervention de 2 systèmes complémentaires : - Le système nerveux Le système endocrinien Le système endocrinien est un ensemble d’organes et de tissu responsable de la production et de la régulation d’hormones. Il intervient dans la croissance de fonctionnement de nombreux tissus, dans la nutrition, dans la reproduction, dans le maintien de l’homéostasie et dans les situations d’émotions, de stress et de sommeil. L’endocrinologie est la science qui permet d’étudier le bon fonctionnement des glandes endocrines et de soigner les troubles des maladies pouvant résulter d’un mauvais fonctionnement. 15 25.11.09 UE.2.2.S1 I. Compétence 4 Fonction et mode d’action des hormones 1. Généralités sur les hormones a) Qu’est ce qu’une hormone ? Une hormone est une substance chimique élaborée par une glande endocrine transportée par le sang et qui agit sur un organe effecteur possédant des cellules qualifiées de cellules cibles. Une hormone est un messager chimique qui agit à de faibles concentrations. D’autres tissus de l’organisme qui ne sont pas qualifiés de glandes endocrines produisent aussi des hormones : ces tissus sont qualifiés de tissu endocrinien. b) Nature chimique des hormones On distingue 3 grands types d’hormones : - Les hormones dérivées d’AA Les hormones peptidiques qui sont constituées d’une séquence d’AA Les hormones stéroïdiennes dérivées du cholestérol 2. Le mode d’action des hormones a) La reconnaissance hormone/cellule cible Une hormone est en contact avec un grand nombre de cellules, mais elles n’agissent spécifiquement que sur une cellule qualifiée de cellule cible, c'est-à-dire une cellule capable de reconnaître le messager porté par l’hormone. Le stimulus peut être une autre hormone, la concentration de certaines substances (glucose), un élément du SN. 16 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 ORGANE Stimulus Producteur d’hormones Hormone libérée dans le sang Réaction de la cellule cible ORGANE EFFECTEUR (> Cellules cibles) b) Les récepteurs hormonaux Une hormone peut se fixer sur un récepteur que si ses deux molécules possèdent une forme complémentaire. Ceux sont des molécules de nature protéique et on distingue de types de récepteurs : - - Des récepteurs de surface : Ils sont situés à la surface de la membrane plasmique de la cellule. Ces récepteurs sont spécifiques aux hormones peptidiques et aux hormones dérivées d’acides aminés Des récepteurs intracellulaires : Ces récepteurs sont localisés au niveau du cytoplasme de la cellule cible et sont spécifiques des hormones stéroïdiennes capables de franchir la membrane plasmique des cellules cibles. 3. La régulation du système humoral La concentration plasmatique d’hormones doit être constante. La régulation de la sécrétion hormonale se fait par l’intermédiaire d’un RC. Il existe deux types de RC : + et Ex : cas de la glycémie. Autres effecteurs de l’organisme (respiration cellulaire…) 17 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La fonction endocrinienne est régulée : - Par la concentration plasmatique d’hormones Par la concentration de certaines substances Par le SN L’hypothalamus est le principal régulateur du système endocrinien. II. Les glandes endocrines 1. L’hypothalamus et l’hypophyse a) L’hypothalamus L’hypothalamus est la fois une structure nerveuse et une glande endocrine. Il sécrète des hormones pouvant stimuler ou inhiber les sécrétions de l’hypophyse. Les cellules de l’hypothalamus sont des cellules nerveuses mais avec des propriétés sécrétrices. Ces hormones sont appelées RH ou IH. RH Releasing Hormones IH Inhibition Hormones 18 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 L’hypothalamus secrète aussi de l’ocytocine et l’ADH qui fabrique le lait par les glandes mammaires. b) L’hypophyse L’hypophyse est constituée de deux lobes principaux : - Un lobe antérieur (antéhypophyse) Un lobe postérieur (posthypophyse) 19 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 L’antéhypophyse - Cette antéhypophyse sécrète plusieurs hormones qui ont pour fonction de stimuler l’activité d’autres glandes endocrines. L’ACTH : Stimule la production du cortisol, agit sur les surrénales La TSH : agit sur la thyroïde LH et FSH : Hormones qui stimulent les glandes sexuelles La prolactine : production de lait par les seins L’hormone de croissance (GH) : agit sur le développement des tissus de l’organisme, stimule la croissance La MSH : Pigmentation de la peau Les endorphines : molécules contre la douleur, agissent afin de réduire la sensibilité à la douleur. Elle fabrique aussi des endocrines. - La posthypophyse Aussi appelé la neurohypophyse… 20 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La neurohypophyse stocke les hormones produites par l’hypothalamus. Ces hormones sont transportées vers l’hypophyse par voie nerveuse. Elle stocke : - L’ADH L’ocytocine 2. Les glandes surrénales Ce sont des glandes situées à l’extrémité de chaque rein. Chaque surrénale est subdivisée en deux parties : - La corticosurrénale La médullosurrénale a) La corticosurrénale Elle est constituée de trois zones différentes au niveau desquelles différentes hormones appelées corticostéroïdes. De l’extérieur vers l’intérieur, on distingue : - - une zone qui produit les minéralocorticoïdes (hormone qui régule l’équilibre hydrominéral). Ex : l’aldostérone Une zone médiane qui produit les glucocorticoïdes (cortisol, corticostérone, cortisone…), qui agissent sur les lymphocytes en inhibant leur action (rejet de greffe, allergie) et qui stimulent la production de glucose. Elles sont qualifiés d’hormones de stress. Une zone interne qui produit les Gonadocorticoïdes, qui produisent les hormones sexuelles. 21 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 b) La médullosurrénale Elle produit deux types d’hormones qui portent le nom de catécholamines : - L’adrénaline La noradrénaline Elles agissent sur la fréquence cardiaque (accélération) et provoque aussi une dilatation (vasoconstriction) bronchique, une augmentation du rythme respiratoire et la glycémie La libération de ces hormones est commandée par voies nerveuses. 22 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 3. La glande thyroïde C’est une glande située à l’avant du cou et qui est formée de deux lobes unis par un tissu qu’on appelle Isthme. Chaque lobe contient de nombreux follicules thyroïdiens produisant deux types d’hormones : - La T4 : Thyroxine La T3 : Triiodothyronine Les cellules situées entre les follicules produisent une autre hormone appelée la calcitonine, qui abaisse le taux sanguin de calcium en inhibant la perte de calcium par les os. L’iode est indispensable à l’activité de la thyroïde. 23 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 4. Les parathyroïdes Ce sont des petites glandes au nombre de 4 situées sur la face postérieure de la thyroïde. Elles secrètent une hormone qu’on appelle la parathormone (PTH) qui contrôle la concentration en calcium et en phosphore du sang. (Elle augmente la concentration de calcium et diminue celle du phosphore). 5. Le pancréas endocrine 24 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Le pancréas est une glande mixte formée de deux structures distinctes, et ayant des fonctions différentes : - une partie exocrine une partie endocrine : Le pancréas endocrine joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le pancréas secrète deux types d’hormones : - Le glucagon : hormone hyperglycémiante L’insuline : hormone hypoglycémiante. Elle stimule le stockage du glucose sous forme de glycogène dans les cellules hépatiques et musculaires. Elle favorise aussi la respiration cellulaire. 25 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 6. Les autres tissus à fonction endocrine Un certain nombre de tissu de l’organisme qui ne sont pas des glandes, assurent une fonction endocrine en produisant des hormones. C’est le cas par exemple : - du placenta. Il sécrète l’hormone HCG. le rein qui fabrique la rénine. L’appareil digestif avec les hormones qui interviennent Le cœur qui sécrète une hormone qui joue un rôle dans la régulation de la PA (pression artériel) …. 26 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 PARTIE C : SYSTEME NERVEUX Introduction I. Organisation générale du système nerveux Le système nerveux est un ensemble de structure anatomique caractéristique du règne animal. Il est impliqué dans de nombreuses fonctions : Dans la réception et dans la transmission des informations venant de l’environnement Dans la commande des muscles, des glandes et des autres organes Dans la coordination des diverses fonctions vitales Le système nerveux est subdivisé en différentes parties 1. Le SNC Il regroupe les centres nerveux, et chez les vertébrés, on distingue 2 grands centres nerveux : o o L’encéphale : qui est protégé par la boite crânienne La moelle épinière : qui est protégée par la colonne vertébrale 2. Le SNP Il est constitué par les nerfs dont la fonction est de permettre la transmission des informations. Les nerfs du système nerveux périphérique sont à leur tour subdivisés en 2 catégories : - Le système nerveux somatique (= volontaire) : Il dirige tous les processus sous contrôle de la volonté. - Le système nerveux végétatif (=autonome) : Il intervient dans les commandes motrices involontaires des fonctions vitales. Ce système autonome se subdivise en 2 catégories : Le système nerveux sympathique Le système nerveux parasympathique Ces deux systèmes ont des actions opposées Nerfs sensitifs afférents SYSTEME NERVEUX CENTRAL Nerfs moteurs efférents (Encéphale + moelle épinière) Récepteurs Nerfs du système nerveux Végétatif (Autonome) Nerfs du système nerveux somatique (volontaire) Système sympathique Système parasympathique Effecteurs Muscles squelettiques Effecteurs Système sympathique Muscles lisses Muscle cardiaque Système Glande parasympathique 27 25.11.09 UE.2.2.S1 II. Compétence 4 Physiologie du tissu nerveux 1. Les composantes du système nerveux a) Observation de coupes transversales de centres nerveux Des coupes transversales réalisées au niveau de l’encéphale et de la moelle épinière montre l’existence de deux types de substances : La substance grise La substance blanche La localisation de ces deux substances est inversée au niveau de l’encéphale et de moelle épinière. La substance grise forme la partie superficielle de l’encéphale et la partie interne de la moelle épinière. La substance blanche forme la partie interne de l’encéphale et la partie superficielle de la moelle épinière. L’observation microscopique montre : Que la substance grise est constituée de structures appelées corps cellulaires munies de prolongements. Que la substance blanche est constituée de fibres nerveuses. Chaque fibre nerveuse est un prolongement d’un corps cellulaire. L’ensemble des fibres nerveuses forme un nerf. b) Les éléments structuraux et fonctionnels du tissu nerveux Le tissu nerveux est constitué principalement de deux types de cellules : Les cellules nerveuses appelées neurones et les cellules gliales. - Les neurones : Les neurones sont des cellules capables de transmettre des informations. Chaque neurone est constitué d’un corps cellulaire, de prolongements cytoplasmiques. Il existe 2 types de prolongements cytoplasmiques : Des prolongements courts et ramifiés appelés Dendrites Des prolongements longs appelés Axones. 28 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La plupart des neurones possèdent plusieurs dendrites et un seul axone. Certains axones possèdent une gaine de myéline jouant un rôle dans la vitesse de conduction du message nerveux. Les axones et les dendrites forment les fibres nerveuses. L’extrémité d’un axone se termine par une structure ramifiée appelée : Arborisation terminale. L’extrémité de chaque ramification porte un élément appelé : Bouton Synaptique. Ces ramifications établissent des relations entre deux neurones ou entre un neurone et une cellule musculaire. Les neurones sont les unités fonctionnelles du système nerveux. Ce sont des cellules très différenciées qui ne se divisent pas, mais qui possèdent une longue durée de vie. Les neurones véhiculent des informations : o o - Des organes récepteurs vers les centres nerveux (ex : organe récepteur = muscle) : ce sont les neurones sensitifs ou afférents Des centres nerveux vers les organes effecteurs : ce sont les neurones moteurs ou motoneurones, ou efférents. Les cellules gliales : Ce sont des cellules non excitables. Elles sont incapables de transmettre des informations. Elles remplissent des fonctions de protection, de soutien, de nutrition, d’évacuation des déchets pour les neurones. On distingue plusieurs types de cellules gliales et que ces cellules forment un tissu qu’on appelle la névroglie. 29 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 c) Les récepteurs sensoriels Les récepteurs sensoriels sont des cellules spécialisées qui sont sensibles à des stimuli venant du milieu extérieur ou du milieu intérieur. Ces récepteurs envoient des messages afférents au centre nerveux par l’intermédiaire des neurones sensitifs. Un récepteur est spécifique, il réagit à un type de stimulus. Exemples de récepteurs : Thermorécepteurs : sensibles à la température Photorécepteurs : sensibles à la lumière Mécanorécepteurs : sensibles aux actions mécaniques Chémorécepteurs : sensibles aux stimulus chimiques Nocicepteurs : sensibles à la douleur Un stimulus ne peut déclencher une réaction qu’à partir d’un certain seuil. 2. Le message nerveux a) Les caractéristiques du message nerveux La communication nerveuse se manifeste le long des réseaux de neurones par des signaux électriques enregistrables qui constituent des messages. Ces signaux sont appelés potentiels d’action. Ces signaux prennent naissance au niveau des récepteurs sensoriels. Lorsqu’un récepteur est stimulé, il émet un message nerveux (un flux nerveux) en direction d’un centre nerveux. Plus l’intensité du stimulus augmente plus la fréquence des potentiels d’action augmente. La vitesse de propagation du message nerveux d’une fibre nerveuse à l’autre est variable, elle dépend du diamètre de la fibre et de la présence ou non de gaine de myéline. Les fibres nerveuses qui possèdent de la gaine de myéline conduisent les messages nerveux beaucoup plus vite. b) La transmission du message nerveux d’un neurone à l’autre La transmission d’un message nerveux d’un neurone à l’autre, ou d’un neurone à une cellule musculaire se fait au niveau d’une synapse. - Structure d’une synapse clinique Une synapse est constituée de 3 parties : Un élément présynaptique Un élément postsynaptique Et entre les deux une fente synaptique 30 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 L’élément présynaptique appartient toujours à un neurone, et l’élément postsynaptique appartient à un neurone ou à une fibre musculaire. La fente synaptique est un espace qui contient du liquide extra cellulaire. - Le fonctionnement d’une synapse Le message nerveux de type électrique ne peut pas franchir directement la fente synaptique. La transmission du message nerveux d’une cellule à l’autre se fait par l’intermédiaire d’une substance chimique appelée neurotransmetteur. Neurone nociceptifs post synaptique. Neurone nociceptifs pré synaptique. 2 5 3 1 Vésicules remplis de neurotransmetteur 4 Récepteurs spécifiques Phase 1 : Arrivée d’un message nerveux sous forme de potentiel d’action Phase 2 : Fusion des vésicules de neurotransmetteurs avec la membrane plasmique de l’élément présynaptique Phase 3 : Libération des neurotransmetteurs par exocytose dans la fente synaptique Phase 4 : Fixation des neurotransmetteurs sur les récepteurs de la membrane de l’élément postsynaptique Phase 5 : Naissance de potentiel d’action dans l’élément postsynaptique Dans certains cas, les neurotransmetteurs sont recaptés par l’élément présynaptique et dans d’autres cas ils sont détruits grâce à l’action d’enzyme dans la fente synaptique. - Quelques exemples de neurotransmetteurs Dans notre organisme, on connaît de nombreux neurotransmetteurs : Parmi les plus connus : L’adrénaline : Provoquer une accélération cardiaque, lors d’un stress ou d’une activité musculaire. L’acétylcholine : il agit au niveau des muscles, il stimule la contraction musculaire. La dopamine : Elle joue un rôle dans le système de récompense La sérotonine : Elle joue un rôle dans les phases de réveil, de sommeil, dans la régulation de la température du corps 31 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La substance P : Elle joue un rôle sur la douleur. La substance de la douleur. Les endorphines : ce sont des neurotransmetteurs qui interviennent dans l’euphorie, l’atténuation de la douleur, sensation de plaisir, disparition du stress… III. Le système nerveux central Les organes du SNC sont des centres d’intégrations qui analysent, interprètent les infos sensitives afin de donner des commandes motrices. Il contrôle et régule toutes les fonctions de l’organisme. Le SNC est subdivisée en 2 gdes parties : L’encéphale : ensemble de différents organes. Il comprend : Le cerveau Le diencéphale Le tronc cérébrale (+ cervelet) La moelle épinière - - 1. Protection et vascularisation du SNC a) La protection du SNC Diverses structures protègent le SNC. Les structures osseuses - La boîte crânienne protège l’encéphale, et la colonne vertébrale protège la moelle épinière Les méninges - 3 méninges entourent l’encéphale et la moelle épinière : La dure mère : constituée de tissu conjonctif rigide. Elle présente aussi bien au niveau du crâne que la colonne vertébrale. Au niveau de la colonne vertébrale elle est constituée de 2 membranes, et l’espace entre ces 2 membrane est appelé « espace sous durale ». L’arachnoïde : appelée également méninge moyenne qui tapisse la face interne de la dure mère. La pie mère : appelée également méninge interne. C’est un fine membrane contenant de nombreux vaisseaux sanguins. Entre la dure mère et l’arachnoïde se trouve l’espace sous dural, et l’espace entre l’arachnoïde et la pie mère est l’espace sous arachnoïdien. - Le LCR C’est un liquide incolore qui rempli les cavités du cerveau ainsi que l’espace sous-arachnoïdien. Ce liquide joue différents rôles : - Il protège le tissu nerveux des coups, des frottements 32 25.11.09 UE.2.2.S1 - Compétence 4 Il intervient au niveau des échanges entre le sang et le tissu nerveux Le LCR peut être prélevé par ponction lombaire et soumises à des analyses (chimiques, biologiques,…). b) La vascularisation du cerveau Pour assurer ses fonctions, le cerveau doit être constamment alimenté en nutriment et en dioxygène. Une anomalie dans l’irrigation du cerveau peut être la cause d’accident neurologique, et peut conduire à une perte complète et irréversible de toutes les fonctions du cerveau = la mort cérébrale. 2 systèmes artériels permettent un apport permanent en nutriment et dioxygène : - les artères carotides internes les artères vertébrales Le retour du sang vers le cœur est assuré par les veines cérébrales. 2. Structure et fonction de l’encéphale a) La structure de l’encéphale - Le cerveau Il est composé de 2 hémisphères cérébraux séparé par un profond sillon. La partie superficielle des hémisphères cérébraux est constitué de substances grises qui forment l’écorce cérébrale qu’on appelle également : Cortex. Le cortex présente de nombreux replis appelé circonvolutions et séparé par des sillons. On distingue 3 gdes scissures qui divisent chaque hémisphère en 4 lobes : Lobe frontal : élabore la pensée, planifie les mouvements complexes, contrôle les muscles fins du corps, coordonne les mouvements, contrôle la parole Lobe temporal : perçoivent les sensations Lobe occipital : détecte les signaux visuels Lobe pariétale : détecte les signaux auditifs, interprète le sens des phrases lues, stocke la mémoire à court terme Sous le cortex, se trouve une zone sous-corticale constituée de substance blanche. Au niveau de la substance blanche on trouve des amas de substances grises appelé « noyau gris ». 33 25.11.09 UE.2.2.S1 - Compétence 4 Le diencéphale C’est une zone de jonction entre le cerveau et le tronc cérébral. Il est constitué de 2 parties : le thalamus et l’hypothalamus. Le thalamus Il est constitué de très nombreux noyaux gris et composé essentiellement de substances grises. L’hypothalamus Il est situé sous le thalamus et est muni d’une petite tige au bout de laquelle se trouve l’hypophyse. - Le tronc cérébral Il est divisé en 3 parties : Le mésencéphale Le pont (ou protubérance) Le bulbe rachidien - Le cervelet Il est situé sous le lobe occipital du cerveau. Il est constitué de 2 lobes appelés : Hémisphère cérébelleux. Il est formé comme le cerveau : substance grise, substance blanche, noyau. Et sa surface présente des sillons et des circonvolutions. b) Les fonctions de l’encéphale - Au niveau des hémisphères cérébraux Au niveau du cortex on distingue des zones particulières appelé aires fonctionnel appliqué dans le ttt des infos sensoriels et des activités motrices. Certaines aires sont qualifiées d’aires sensitifs sensoriels et d’autres, d’aires motrices. 34 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Les aires corticales sensitives Ses aires traitent les messages venant des organes des sens : o o o o o L’aire corticales de la somesthésie (= domaine de la sensibilité G.) : lobe occipital L’aire corticale visuelle (lobe occipital) L’aire corticale auditive (lobe temporal) L’aire corticale gustative (lobe pariétal) L’aire corticale olfactive (lobe temporal) Les aires corticales motrices La principale aire corticale motrice est l’aire somato-motrice. Cette aire contient des neurones commandant les mvts des muscles. Plus l’action est complexe et plus le nombre d’aire impliqué dans l’action est important. La taille du nerf cortical sensitif ou motrice n’est pas déterminée en fonction de la taille de la partie du corps correspondante. Ex : l’aire corticale correspondant aux muscles de la main est plus grande que celles correspondant aux muscles des pieds. On représente sur le cortex les différentes régions du corps et on obtient la représentation d’un homme appelé homunculus avec des proportions corporels bizarre. 35 25.11.09 UE.2.2.S1 - Compétence 4 Au niveau des noyaux gris Ils jouent un rôle dans l’activité motrice, lente et prolongé. En cas de destruction de ces noyaux, on observe des troubles de la motricité, c’est donc le cas de la maladie de Parkinson. - Au niveau de diencéphale Le thalamus Il est considéré comme un centre de tri recevant toutes les infos sensorielles en provenance de l’environnement et du milieu intérieur. Il répartie ensuite les infos vers les différentes zones du cortex. C’est un organe qui intervient dans l’attention, la mémoire, l’éveil… L’hypothalamus 36 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Ses fonctions sont multiples : o o o Il intervient dans la régulation de la T° corporel Il intervient dans la régulation de l’émotivité (colère, agression) Il joue un rôle capital dans la régulation hormonale - Au niveau du tronc cérébral Il contient les voies nerveuses qui relient le cerveau à la moelle épinière. Les nerfs crâniens naissent presque tous du tronc cérébral. Le bulbe rachidien contient des centres de commandes pour un certains nombre de fonctions vitales : Centres respiratoires Centres cardio-vasculaire Centres de la toux, éternuements, vomissements, déglutition C’est une zone extrêmement importante - Au niveau du cervelet Il reçoit des infos de la moelle épinière, du tronc cérébrale, du cerveau. C’est un centre nerveux régulateur de la fonction motrice qui commande des positions du corps afin de maintenir son équilibre. 3. Structure et fonction de la moelle épinière La moelle épinière est un long cordon blanc de tissu nerveux. a) Structure de la moelle épinière Elle est formée de deux types de substances : Au centre la substance grise (en forme de papillon, de H) A la périphérie, la substance blanche 37 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 La substance grise de la moelle épinière se subdivise en deux cornes : Une corne postérieure, dorsale : fonction sensitive Une corne antérieure, ventrale : fonction motrice A la moelle épinière sont reliés les nerfs rachidiens. Chaque nerf rachidien présente deux racines : Une racine postérieure sensitive qui contient un ganglion appelé ganglion nerveux ou ganglion spinal Une racine antérieure motrice et dépourvue de ganglion Les nerfs rachidiens sont des nerfs mixtes : sensitifs et moteurs 38 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Les nerfs rachidiens s’unissent et forment des plexus. La substance grise et les ganglions referment les corps cellulaires des neurones. La substance blanche est formée uniquement de fibres nerveuses sensitives et motrices, et ces fibres sont regroupées en cordons. b) Fonction de la moelle épinière La moelle épinière contient deux types de neurones : Des neurones sensitifs jouant le rôle de relais entre les organes périphériques et le cerveau Des neurones moteurs jouant le rôle de relais jusqu’aux organes moteurs La moelle épinière est un centre complexe qui met en œuvre des réflexes, c'est-à-dire des réactions à des stimuli indépendants de la volonté réflexes médullaires Elle intervient dans des situations ou une réflexion consciente prendrait trop de temps. Ex : retrait de la main suite à une brûlure : réflexe rotulien, réflexe du tendon d’Achille, maintient du tonus musculaire… Les réflexes sont déclenchés grâce à l’ancien qu’on appelle un arc réflexe médullaire. 39 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 L’arc réflexe se décompose en plusieurs étapes : o o o o o Un récepteur sensoriel reçoit un stimulus Le message nerveux afférent est transmis par des fibres sensitives (nerf rachidien) vers la moelle épinière La moelle épinière analyse ce message nerveux et envoie un message efférent moteur L’information est transmise par des fibres nerveuses motrices vers un organe effecteur. Déclenchement de la réponse réflexe. On différencie deux types de réflexes : o o Les réflexes pour lesquels le stimulus et la réponse se situent au niveau du même organe : Les réflexes proprioceptifs (ex : le réflexe rotulien, du tendon d’Achille…) Les réflexes pour lesquels le stimulus et la réponse se situent au niveau des organes différents : Les réflexes extéroceptifs (ex : réflexe de retrait de la main sur une plaque chaude) La moelle épinière possède une autonomie par rapport à l’encéphale. IV. Le système nerveux périphérique (SNP) Le SNP est la partie du SN qui permet de faire circuler l’information entre les différents organes et le SNC. 1. Le système nerveux végétatif (= autonome) a) Le système sympathique : système orthosympathiques Il est impliqué dans les réactions dites d’alertes, réactions à court terme. Il est relié à la moelle épinière au niveau thoracique et lombaire par l’intermédiaire de ganglions. Ce système innerve de nombreux organes comme le cœur, les poumons, des glandes, et des muscles de la peau. 40 25.11.09 UE.2.2.S1 Compétence 4 Le neurotransmetteur responsable est la noradrénaline. b) Le système parasympathique Il est opposé au système sympathique. Il est impliqué dans tous les phénomènes dits durables. Contrairement au système sympathique il ne présente pas de ganglions spécifiques. Ce système est relié à l’encéphale par l’intermédiaire de voies nerveuses (les nerfs crâniens) et il est relié à la région sacrée de la moelle épinière. Ce système innerve de nombreux organes : le cœur, l’estomac, l’intestin… Le neurotransmetteur responsable est l’acétylcholine (ACH). c) Physiologie comparée des deux systèmes Certains organes ne sont innervés que par un seul système (ex : Glande surrénale). D’autres organes sont innervés par les deux systèmes à la fois (ex : le cœur). Ces deux systèmes ont des actions opposées. Le système sympathique intervient quand l’organisme lutte, dans la réponse au stress (augmentation du rythme cardiaque, augmentation du rythme respiratoire, dilatation des pupilles, réaction de la « chair de poule »). Il permet à l’organisme de faire face à une réaction immédiate. Le système parasympathique intervient dans la digestion. Il prépare l’organisme au repos, à la relaxation, et il permet la diminution du rythme cardiaque. Le système nerveux autonome, malgré son aspect involontaire, est soumis à une régulation venant de la moelle épinière, du bulbe rachidien et de l’hypothalamus. 2. Le système nerveux somatique (= volontaire) Ce système comprend l’ensemble des structures qui permettent à un organisme : d’appréhender son environnement de réagir en fonction des stimulations venant de cet environnement Il permet à notre corps de maintenir ses postures, d’effectuer des mouvements grâce aux muscles squelettiques. Il est également capable de percevoir des sensations tactiles, thermiques et douloureuses, grâce aux récepteurs situés au niveau de la peau. Il est responsable de la propagation des messages nerveux du SNC au muscle squelettique. C’est un système qui assure la communication et l’adaptation à l’environnement extérieur. 41
