Base neurologie Le système nerveux se compose en deux entités : Le SNC et le SNP. Tout les mouvements sont inclus dans le bouclage sensori-moteur Bouclage sensori-moteur = trajet des commandes motrices qui provoque une modification de l’environnement qui va être capté par le SN Avec ce bouclage on comprend que le système nerveux central joue le rôle d’interface. Il possède des récepteurs capables de captés les modifications environnementales. Il fait que le SNC possède une fonction : - D’émission (capable de construire et emmètre) - De construction pour réceptionner les modifications environnementales - De capacité d’intégration Il possède des : Connections afférentes = information nerveuse qui rentre dans le système (afférentes proprioceptive, visuel, thermique, sensoriel …). Circulation de l’influx nerveux du corps vers le cerveau Efférentes = Le système envoie des info (efférentes motrices…qui vont s’appliquer sur le muscles). Circulation de l’influx nerveux du cerveau vers le corps Les afférentes et efférentes circulent dans le système nerveux périphérique SNC = intègre, analyse des informations sensorielles et motrices il possède les composantes motrices qui vont appliquer le système somato-moteur aux muscles squelettiques ainsi que le système végétatif aux muscles lisses C’est un système renfermé sur lui même… ➔ Histologie du tissu nerveux Le tissu nerveux est dense, il est composé de 2 types de cellules : Des cellules de natures conjonctives chargées de rôles d’intendances, ce sont les cellules de la névroglie, les cellules gliales, forment une incise, un réseau physique d’accueil des 2eme cellules. Les 2èmes cellules sont chargées de la communication, capable de générer des flux, ces cellules sont les neurones o La Névroglie Types : SNC SNP astrocytes cellules satellites cellules de la microglie cellules de Schwann ependymocyte oligodencytes Rôles : - Formation de la gaine de myéline qui vont accélérer la vitesse de la conduction nerveuse - Synthèse/ stockage de neurotransmetteurs pour le transfert de l’information, vont servir de bloque d’alimentation - Fonction nutritive, vont stocker le glucose et fournir au neurone de quoi alimenter son métabolisme - Réparation lésions nerveuses - Equilibre fonctionnels du SN, lorsque des neurones fonctionnent ils vont cracher des protons qui vont rendre instable sont équilibre et c’est les cellules gliales vont rendre stable le SN Les cellules de la Névroglie seraient impliquées dans le transfert / traitement d’information, elles vont permettre de fluidifier, détourner, bloquer le système nerveux, elles le supervisent. Les cellules gliales peuvent modifier la transmission d’information, mais ne sont pas capables de s’exciter et transporter l’information (rôle des neurones) Les neurones Le terme date de 1906, avant il était inconnue RETICULARISTE VS NEURONISTES Golgi et Cajal vont travailler la nature même du système nerveux central, mais ils ne disent pas les mêmes choses. • Golgi pour lui le SNC est une grosse masse. Il utilise de la coloration noire (du chlorure d’argent), en découpant des tranches de cerveau de chats, il met en évidence ce réseau qu’il qualifie d’unifier, pour lui le SNC c’est le cerveau et sort du cerveau un réseau unifié (le plexus efférents et afférent) Il croit ça de part ce qu’il voie. « Il existe un réseaux nerveux unifié (réseau neurobibrillaire diffus ou Gerlach) formé de cellules non-individualisées » • Cajal reproduit les expérimentations de golgi avec le chlorure d’argent mais avec une meilleure précision et voit dans un cerveau de lapin que le réseau n’est pas unifié mais formé de cellules individualisé limitées par une membrane, c’est le premier à dire et imposer le terme de cellule neuronale et les neurones qui constituent le SNC Il a fallu attendre 1909 pour attendre d’être sûr de ça. « … les neurones, simplement en contact les uns avec les autres constituent le système nerveux » Le neurone représente l’unité fonctionnelle de SN C’est une cellule excitable (générer une Le SN est formé de information) et capable de communiquer ces cellules individuelles informations avec des cellules du même type ou limitées par une d’autres types membrane… Ils possèdent TOUS certaines caractéristiques : - Ils sont amniotiques (mitotiques) = ne peuvent pas ce dupliquer, ce recréer, ce n’est vrai que globalement, certaines zones possèdes des cellules nerveuses capables de ce dupliquer (celles liées aux processus de mémorisation, d’apprentissage) - Ils ont une longévité extrême Ils possèdent une vitesse de métabolisme très élevée. Le neurone est un consommateur frénétique de glucose et d’oxygène. Anatomie du neurone Bien que la taille et la forme des neurones soient variables, ils présentent toujours 4 régions: - Le corps ou SOMA ou encore PERICARYON (autour du noyau), associé a des prolongements (l’axone, les dendrites, le bouton synaptique) - L’axone : prolongement cylindraxique = épais, massif, tube qui s’échappe du soma - Les dendrites : prolongement protoplasmique = 100x plus fin, à l’opposé du soma - Les boutons synaptiques : le soma va se diviser avec une arborisation terminale et se termine par une synapse Le prolongement neuronal – l’axone Unique prolongement membranaire issu du soma. C’est celui qui va transporter l’influx nerveux, mais ce n’est pas à son niveau qu’il se crée mais dans la zone de jonction entre le soma et l’axone (voir TD signaux électriques) cette zone est un cône d’émergence (zone gâchette) L’axone possède un cytosquelette extrêmement développé, il contient - Des organites - Des fibres contractiles 1- le métabolisme énergétique peut se dérouler à ce niveau La présence de certains organites permet de dire que l’axone est une structure où peut s’effectuer certaines opérations métaboliques, au seins de l’axone, ces protéines vont êtres formés et d’autres dégrades. 2- l’axone est une voie de transport La présence des protéines contractiles va permettre de transporter des molécules du soma vers l’Arborisation Terminal et des molécules de l’AT vers le Soma Il y a 2 types de transport : L’axone transporte des composés synthétisés du soma vers les boutons terminaux = transport antérograde Au niveau des boutons terminaux = dégradations chromiques qui se produisent, il faut prendre ces déchets et les emmener au soma = transport rétrograde 3 types de Transport Antérogrades (TA) - Mitochondrial = beaucoup d’énergie pour re-synthétiser le neuro transmetteur alors on va faire migrer les mitochondries - Protéines contractiles pour améliorer la vitesse, elles vont êtres associées aux vésicules qui elles sont formé au soma, attrapée par des vésicules contractiles = TA lent - TA rapide = grosses vésicules = corps moléculaire qui vont transporter les déchets une une hormone NGF qui va construire les réseaux neuronaux La Myéline / La myélinisation - les prolongements axonaux de certaines cellules peuvent être entourés par des feuillets de membrane plasmique synthétisée par les cellules gliales - la graine est discontinue, les parties sont séparées par les nœuds de Ranvier A ce niveau la mb est en contact avec le milieu extra-cellulaire. Caractéristiques de la myéline : - isole la fibre nerveuse du milieu extra-cellulaire - augmente la vitesse de conduction nerveuse - apparait selon un ordre spatial et temporel déterminé La myélinisation fait suite à l’histogenèse et survient vers le 4ème mois de la vie fœtale. La myélinisaion n’est pas complète à la naissance, son développement le plus intense se fait au cours des 6 premiers mois postnataux, elle se poursuit toutefois jusqu’à la puberté, voir au-delà à un rythme moins marqué. La myélinisation du SNP précède celle du SNC. Les prolongements neuronaux - Les Dendrites Fines extensions membranaires qui tendent à se ramifier. Généralement hérissées d’extrémités bulbeuses = épines Leur nombre est fonction de la localisation et du rôle du neurone. Leur diamètre est de l’ordre du nano mètre. L’arbre SOMATO-DENDRITIQUE représente le pole RECEPTEUR. Les prolongements neuronaux (télodendrons) - L’Arborisation terminale Terminaisons axonales, bouton terminaux. Points de contact entre 2 neurones ou un neurone et une cellule effectrice. 1- Classification Structurelle Les neurones présentent différents types morphologiques: - selon leur localisation / position dans le circuit nerveux - selon leur rôle ° Neurones MULTIPOLAIRES ou Afférents : nombreuses dendrites - 1 seul axone. Les plus nombreuses ° Neurones BIPOLAIRES : une dendrite + un axone. Très rare (olafaction) ° Neurone UNIPOLAIRES : Présents dans le SN périphérique, Prolongement unique divisé en : extrémité proximale (dendrites) et extrémité distille (bouton terminaux) 2- Classification fonctionnelle Classification des neurones : - Neurones sensitifs ou afférents = chargé de réceptionner beaucoup d’informations, associée a un arbre dendritique important - Neurones moteurs et efférent : Axone très important - Neurones d’association ou interneurones : Là pour transmettre l’information d’une cellule à l’autre ➔ Substance blanche et substance grise La substance blanche forme la partie interne du cerveau et la partie superficielle de la moelle épinière, c’est en fait essentiellement les câbles (dendrites, axone, arborisation terminal) qui relient différentes parties du cerveau et transmettent les impulsions nerveuses de et vers les neurones La substance grise signifie la localisation des corps cellulaires (neurones, cellules gliales). Elle est présente dans certaines zones du SNC pour produire l’information. Dans les autres zones du SNC, il y à une transmission de l’information L’information est traitée au niveau des corps cellulaires LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL Le corps cellulaire des neurones en charge de la production motrice sont localisés au sein du SNC. Il se compose : • Du cerveau (1 élément du SNC) - Télencéphale - Noyaux gris centraux - Diencéphale • Tronc cérébrale • Cervelet • Moelle épinière ➔ Description neuro-anatomique du SNC Le cerveau – Télencéphale C’est la partie à l’intérieur du crâne formé de 2 hémisphères symétriques mais de fonction différents, de zone différentes et avec un aspect plissé. D’un point de vue neuro-anatomique, il est constitué de lobes basés sur la présence de creux plus importants que les autres. Les 2 hémisphères sont reliés par un ensemble de fibres nerveuses (axones…) : c’est un autoroute d’information qui est le corps calleux La zone la plus importante recouvre le télencéphale et est composé de cellules nerveuses, c’est le cortex ou le néocortex. Elle fait entre 3,5 à 4,5 mm chez l’homme et permet de construire des éléments de traitement de l’information qui sont des colonnes corticales. On est en présence d’une organisation parallèle massive. Cellules nerveuses sont organisées en couches corticales produisent des traitements transversaux de l’info Le cortex est la zone ou les traitements sont les plus élaborés Ce cortex a éveillé les imaginations = objet d’étude Est-ce du cerveau tout entier de concert ou de chacune de ses parties fonctionnant de façon indépendante qui naît la fonction ? Le cerveau ne peut pas être étudié comme les autres organes, il est trop homogène, pas de zones particulières. Est-ce que la fonction de pensée née une zone particulière ou née d’un fonctionnement globale d’une zone corticale ? Bottom-up = approche scientifique qui concerne l’analyse des systèmes complexes C’est étudier les plus petits éléments du systèmes complexe, comprendre leur fonctionnement individuel puis en groupe. Comprendre les molécules utilisées quand le cerveau fonctionne Synapse font fonctionner les neurones organisés en colonnes corticales qui donnent naissances à des cartes corticales qui donnent naissances à des aires corticales En 1750, Von Haller invente le concept d’équipotentialité cérébrale = ce rend compte que le cerveau se ressembles en tout point, il dit donc que le cerveau est capable de mobiliser tout les traitements En 1800, Joseph Gall fonde la Phrénologie = s’oppose à Haller : zones associés à des comportements particuliers, il va découper le crane en localisation comportemental Mais ce découpage pose 2 problèmes : - Il se base sur des données observables mais il invente cette personnologie anatomique - Enseignée dans les écoles de médecines pendant 5 ans - C’est de l’eugénisme Pourtant il a raison car le cerveau n’est pas équipotentiel En 1861, le français Broca va inventer la méthode clinique = à partie de connaissance il va associer des querellassions entre liaison cérébrale et symptôme qui permet d’associer une localisation cérébrale et une fonction cérébrale Il démontre que le siège du langage se situe au niveau de la 3 ème circumduction frontale C’est la première fois qu’une méthode clinique est mise en place de cette manière et c’est en ce posent des hypothèses qu’ils vont découvrir que chaque zone correspond à un système ➔ La surface corticale est divisée en aires fonctionnelle En 1870, Fritsch et Hitzig mettent en évidence l’existante d’une aires fonctionnelle motrice qui lorsqu’elle est activé produis des mouvements du membre du tronc de la tête = surface corticale fonctionnelle Ils font l’hypothèse de l’existence d’un cortex sensorielle En 1900, Brodmann fait une expérimentation sur des singes et des humains : grâce a ses travaux il découpe le cortex en 47 aires cérébrales = la cytoarchitechnonie Aujourd’hui il y a 52 aires cérébrales Chaque aire est associée à une fonction Ces aires présentes une somatotopie = Il existe une correspondance entre la forme corporelle et sa représentation au sein d’un organe = tout nos muscles apparaissent sur cette aire motrice et cette aire sensorielle Ces correspondances se trouvent au niveau des aires chargées de la production motrice et de l’intégration sensorielle = on va retrouvée l‘ensembles des données sensitives et musculaires Rose direction muscle La Somatotopie motrice démontrée en 1970 Certaines structures motrices sont sûr développées au sein du cortex ce qui veut dire qu’il y a un nombre de cellules motrice plus important pour certains organes La Somatotopie sensorielle Beaucoup d’information sont prélevés et intègrent le cortex en provenance des lèvres, des mains … Les somatotopies sensorielle et motrice permettent de construire virtuellement ce que contrôle le système nerveux : Homonculus sensori-moteur Il y a une interdépendance fonctionnelle au sein du cortex Il y a différentes structures qui forment les ganglions de la base - Les noyaux caudés - La substance noire - Le globus palidus Ces noyaux interviennent dans la régulation de l’attention, dans le déclenchement et l’inhibition des mouvements volontaires, dans le contrôle des mouvements antagonistes. Ils sont au centre des hémisphères Le cerveau – Diencéphale Formes de 3 sous unités - Thalamus - Hypothalamus - Hypophyse Le Thalamus (relai sensorielle cortical) = plus grosse structure qui est à la porte d’entrée des infos sensorielle au cortex cérébrale, capable de donner du poids au info, de couper l’accès ou facilité l’entrée à certaines infos, il y a un près traitements des info sensorielles L’hypothalamus et l’hypophyse sont chargés de la régulation physiologique et de l’homéostasie Sous le diencéphale c’est le tronc cérébral formé de 3 structures - Mésencéphale - Pont - Bulbe rachidien Le tronc cérébral sert au contrôle automatique de la respiration… Les info motrices et sensorielles et la tête et la face proviennent de la Sous le cortex occipital = cervelet Structure complexe qui possède un cortex (recouverte de zone de cellule nerveuse = cortex cérébelleux) Le cervelet peu prélever de l’info motrice ou sensitive pour réaliser des contrôles proactifs de la motricité La coordination articulaire est réalisée par le cervelet, c’est une structure centrale lorsque l’on parle de motricité Atteintes cérébelleuse : accidents de ski, choques, accidents de voitures… La moelle épinière = dans le canal rachidien Elle n’est pas homogène, ce termine par la queue de cheval au niveau du sacrum C’est par elle que sorte les commandes motrices et rentre les infos sensitives C’est une structure organisée : elle possède des réseaux de neurones capables de produire des mouvements automatiques, des mouvements reflexes Les corps cellulaires des neurones se situent dans les cornes de la moelle épinière (cornes ventrales et dorsale) C’est une structure d’interphase, toutes les infos sensitives intègrent le SNC par le sillon dorsale, les info sortent par les faisceaux grêles Le faisceau grêle et le sillon dorsale ce réunissent et forme les nerfs rachidiens Les nerfs rachidiens s’échappe par les foramens latéraux Le SNC est organisé hiérarchiquement avec des structures très compétentes mais pas spécialisé comme le cortex, a l’inverse de la moelle épinière Quand on parle de production motrices, on dit que le contrôle est hiérarchisé et distribué car il y a plusieurs centres qui vont travailler les uns avec les autres Le SNP comprend les nerfs qui relient le SNC au reste de l’organisme - 31 paires de nerfs rachidiens - 12 paires de nerfs crâniens Ils Forment les voies de transports des infos sensorielles et motrices aux muscles 43 paires de nerfs qui soient envoies les infos motrices ou reçoivent les infos sensorielles, ces nerfs vont dans des zones biens particulières C’est une organisation fonctionnelle, on parle de métamère (ensemble anatomo-fonctionnel constitué par une tranche médullaire) = nerfs rachidien qui innerve les dermatomes et myotomes Tout les nerfs qui sortent ce regroupent et forme un gros nerf = un plexus SNC : pour lui il est seul, il est extrêmement fragile (très peu de défense immunitaire) Il a une protection mécanique, chimique - Séparation mécanique = les méninges - Séparation chimique = barrière hémato-encéphalique Séparation mécanique Les méninges, recouvrent l’intégralité du système nerveux = système mécanique de maintient du SNC L’arachnoïde : envoie des filaments en direction de la 3ème membrane : la pie-mère collé au SNC Il y a un espace entre arachnoïde et pie mère = sous-arachnoïdien dans lequel circule un liquide renouvelé 6 à 8 fois par jour, produit continuellement, on a environ 140ml - Liquide cérébrospinal Liquide Céphalo Rachidien Rôle du LCR avec les méninges : - Rôle de diffusion - Rôle de protection Il est à l’intérieur même du télencéphale Les espaces liquidiens internes : dans les ventricules cérébraux : gros réservoirs au nombre de 5 Les 2 premiers sont les latéraux à l’intérieur de chaque hémisphère, il se rejoignent ce qui donnent naissance au 3e puis au 4e Le liquide est produit au niveau de la face interne des ventricules latéraux par le plexus choroïde A l’intérieur des espaces externes et internes circule un liquide particulier, le Liquide Céphalo-Rachidien qui provient du plexus choroïde Système nerveux ne possède pratiquement pas de moyen de défense contre les agressions. ➔ Séparation chimique Séparation chimique séparé par la Barrière Hemato-Encephale, barrière entre les compartiment sanguin et cérébrale, qui va dissoudre les substances dans le sang pour faire circuler une certaine substance au SN Comment dans le SN le capillaire est formé ? : cellule épithéliales reliée entre elles et pour l’étanchéité, cellules astrocytes viennent au dessus des capillaires Rien ne peu passer du compartiment sanguin au compartiment cérébrale, il faut donc prévoir des transporteurs : protéines placé à certains endroits de la barrière et il y aura donc une diffusion spécifique 4. Transporteurs qui vont laisser passer : - Le glucose - Les précurseurs des acides nucléiques - La Choline (précurseur dd l’Acétylcholine) - Les acides aminés (précurseurs des neurotransmetteurs) La molécule d’eau est assez petite pour franchir les liaisons et donc se diffuse librement du compartiment sanguin au compartiment cérébrale sans transporteurs spécifique Certaines hormones (stéroïdes) peuvent franchirent la barrière BHE III. La communication inter neuronale A. Le signal nerveux ➔ Historique Pour Descartes le cerveau se contracte comme le cœur, c’est un système hydraulique, mais en coupant les nerfs il ce rend compte que c’est faux et dis qu’il y a une transformation du liquide en esprit Au 18e Galvani, le premier à utiliser les chocs électriques sur un système nerveux et va constater que ce choc électrique sur une grenouille provoque des mouvements, il va donc faire l’hypothèse que le signal nerveux a l’origine des mvts est une système électrique Attendre 20e pour que Duchenne face de l’électrostimulation sur l’homme et Adrian démontre la nature électrique et spontanée du MN : comment elle peut stocker et délivrer l’électricité sous forme de message nerveux « …Les nerfs et les muscles en activité donnent naissance à un signal électrique, ces éléments capables d’émettre des signaux sont eux-mêmes excitables… » Une cellule nerveuse doit avoir la possibilité de stocker l’électricité et doit pouvoir la délivrer pour créer un mvt Bio – électricité Courant électrique = déplacement d’électron (particules atomique qui circulent autour du noyau noté e+ sont des particules négatives Chaque fois que les ions se déplacent il y a avoir la création d’un courant Le neurone est excitable, il peut produire des flux électrochimiques au niveau de sa membrane et capable d’utilisé le courant pour transmettre l’information Le message nerveux résulte de mouvement ioniques de part et d’autre de la membrane de la cellule nerveuse ➔ Les propriétés électriques passives des neurones Le potentiel de repos – le signaux électriques passifs La membrane des cellules nerveuses est composé - D’une double couche de phospholipide - De protéines contenues dans ces couches 1.Elle va séparer entre les compartiment intracellulaire et extracellulaire 2. Permettre qu’un compartiment sois plus positif qu’un autre 3. La cellule nerveuse va avoir la capacité électrique : assimilé la cellule à un condensateur électrique Membrane semi-perméable= laisse passer spécifiquement des ions Na+ Force qui attire les espaces de compartiment a vers b (toujours du compartiment le plus concentré au moins) B va devenir de plus en plus positif car seulement les + passent donc va se créer un gradient électrique due à l’augmentation des charges + dans B GO = Gradient Osmotique La présence d’une membrane semi-perméable va permettre de créer ce gradient électrique = même principe retrouvé dans la membrane des cellules nerveuses Tous les potentiels biologiques résultent de déséquilibre ioniques transmembranaires portant sur de petites quantités d’ions… Sa veut dire que cette différence de potentiel résulte d’un déséquilibre de concentration entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane, très peu d’ions implique 3 espèces ioniques sont fortement impliqués : Na+ ; K+ ; Cl La perméabilité est sélective avec la présence d’un nombre de canaux de fuites plus ou moins important La base du potentiel de repos est essentiellement due à une différence de concentration transmembranaire des ions sodium Na+ et potassium K+ Peu de porte laissent Na+ passer donc beaucoup de porte pour laisser les K+ passer… L’origine d’une différence de potentiel de repos s’explique en considérant la nature semi-perméable de la membrane Deux mécanismes sont à la base de PRep - La diffusion : capacité pour les ions de passée d’un espace à l’autres par des canaux - La pompe a sodium (transport actif) Différence car déséquilibre Pour garder ce déséquilibre La pompe a sodium coûte de l’énergie car s’oppose à la diffusion L’intérieur cellule nerveuse est négative, l’extérieur positive Dans l’électrode interne et externe on trouve un potentiel de repos qui signifie qu’il y a une différence de concentration ionique entre la face interne et externe de la membrane, c’est ce déséquilibre maintenue qui va faire qu’à tout moment on fait bouger les ions a l’intérieur et extérieur de la membrane. La membrane contient également d’autres types de canaux activés par des influences externes (substances chimiques – stimuli physiques) Les protéines canaux sont activés par certains éléments, elles ont la capacité de laisser passer des ions dans certaines conditions : sensibles à certains stimuli L’ouverture des canaux voltages-dépendant induit l’apparition d’une différence de potentiel générant un courant local Stimuli mécanique / chimique / électrique Ouverture de canaux ioniques Création d’un flux transmembranaire local = Conduction ELECTRONIQUE Pour la protéine canal : Spécifier la nature à laquelle elle est sensible et le stimulus quelle va laisser passer L’ouverture de ces membranes créé un flux transmembranaire ionique de base qui va permettre l’apparition d’un courant de toute petite intensité basé sur des mouvements d’électrons La protéine canal voltage dépendante : sensible a la dépolarisation Dépolarisation : Potentiel Post Synaptique Excitateur PPSE lorsqu’on a ouverts des canaux sodiques Hyperpolarisation : potentiel Post Synaptique Inhibiteur (PPSI) B. La synapse La synapse est le point de connexion entre le bouton terminal et une autre structure, il en existe en moyenne 100 000 par neurone Les propriétés fonctionnelles du neurone dépend également de la nature de la synapse Le CN à la capacité de PA électrique par l’intermédiaire d’un déséquilibre ionique La synapse est capable de créer des coutats le long des ramifications La dendrite n’est pas lisse, elle possède des épines dendritiques qui signale la présence de zones de contacte entre cellule nerveuse et autre cellule ➔ L’Organisation fonctionnel 2 types de synapses dans le corps humain - Synapse électrique (peut représentée) - Synapse chimique La liaison entre neurone et cellule est faite par l’intermédiaire d’un médiateur chimique, la durée de passage de message nerveux dans synapse et variable entre 0,3 et 0,5ms, elle est unidirectionnelle 3 éléments composent le signal chimique - Bouton synaptique : terminaison du neurone qui envoie l’info (jaune) - Récepteur : neurone, autre cellule : reçoit l’info (violet) - Vésicules (au niveau du bouton terminal) qui contiennent le neurotransmetteur et les mitochondries (rouge) III. La communication inter neuronale A. Le signal nerveux ➔ Historique Pour Descartes le cerveau se contracte comme le cœur, c’est un système hydraulique, mais en coupant les nerfs il ce rend compte que c’est faux et dis qu’il y a une transformation du liquide en esprit Au 18e Galvani, le premier à utiliser les chocs électriques sur un système nerveux et va constater que ce choc électrique sur une grenouille provoque des mouvements, il va donc faire l’hypothèse que le signal nerveux a l’origine des mvts est un système électrique Attendre 20e pour que Duchenne face de l’électrostimulation sur l’homme et Adrian démontre la nature électrique et spontanée du MN : comment elle peut stocker et délivrer l’électricité sous forme de message nerveux « …Les nerfs et les muscles en activité donnent naissance à un signal électrique, ces éléments capables d’émettre des signaux sont eux-mêmes excitables… » Une cellule nerveuse doit avoir la possibilité de stocker l’électricité et doit pouvoir la délivrer pour créer un mvt ➔ Bio – électricité Courant électrique = déplacement d’électron (particules atomique qui circulent autour du noyau noté e+ sont des particules négatives Chaque fois que les ions se déplacent il y a avoir la création d’un courant Le neurone est excitable, il peut produire des flux électrochimiques au niveau de sa membrane et capable d’utilisé le courant pour transmettre l’information Le message nerveux résulte de mouvement ioniques de part et d’autre de la membrane de la cellule nerveuse ➔ Les propriétés électriques passives des neurones Le potentiel de repos – le signaux électriques passifs La membrane des cellules nerveuses est composé - D’une double couche de phospholipide - De protéines contenues dans ces couches 1.Elle va séparer entre les compartiment intracellulaire et extracellulaire 2. Permettre qu’un compartiment sois plus positif qu’un autre 3. La cellule nerveuse va avoir la capacité électrique : assimilé la cellule à un condensateur électrique Membrane semi-perméable= laisse passer spécifiquement des ions Na+ Force qui attire les espaces de compartiment a vers b (toujours du compartiment le plus concentré au moins) B va devenir de plus en plus positif car seulement les + passent donc va se créer un gradient électrique due à l’augmentation des charges + dans B GO = Gradient Osmotique La présence d’une membrane semi-perméable va permettre de créer ce gradient électrique = même principe retrouvé dans la membrane des cellules nerveuses Tous les potentiels biologiques résultent de déséquilibre ioniques transmembranaires portant sur de petites quantités d’ions… Sa veut dire que cette différence de potentiel résulte d’un déséquilibre de concentration entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane, très peu d’ions implique 3 espèces ioniques sont fortement impliqués : Na+ ; K+ ; Cl La perméabilité est sélective avec la présence d’un nombre de canaux de fuites plus ou moins important La base du potentiel de repos est essentiellement due à une différence de concentration transmembranaire des ions sodium Na+ et potassium K+ Peu de porte laissent Na+ passer donc beaucoup de porte pour laisser les K+ passer… L’origine d’une différence de potentiel de repos s’explique en considérant la nature semi-perméable de la membrane Deux mécanismes sont à la base de PRep - La diffusion : capacité pour les ions de passée d’un espace à l’autres par des canaux - La pompe a sodium (transport actif) Différence car déséquilibre Pour garder ce déséquilibre La pompe a sodium coûte de l’énergie car s’oppose à la diffusion L’intérieur cellule nerveuse est négative, l’extérieur positive Dans l’électrode interne et externe on trouve un potentiel de repos qui signifie qu’il y a une différence de concentration ionique entre la face interne et externe de la membrane, c’est ce déséquilibre maintenue qui va faire qu’à tout moment on fait bouger les ions a l’intérieur et extérieur de la membrane. La membrane contient également d’autres types de canaux activés par des influences externes (substances chimiques – stimuli physiques) Les protéines canaux sont activés par certains éléments, elles ont la capacité de laisser passer des ions dans certaines conditions : sensibles à certains stimuli L’ouverture des canaux voltages-dépendant induit l’apparition d’une différence de potentiel générant un courant local Stimuli mécanique / chimique / électrique Ouverture de canaux ioniques Création d’un flux transmembranaire local = Conduction ELECTRONIQUE Pour la protéine canal : Spécifier la nature à laquelle elle est sensible et le stimulus quelle va laisser passer L’ouverture de ces membranes créé un flux transmembranaire ionique de base qui va permettre l’apparition d’un courant de toute petite intensité basé sur des mouvements d’électrons La protéine canal voltage dépendante : sensible a la dépolarisation Dépolarisation : Potentiel Post Synaptique Excitateur PPSE lorsqu’on a ouverts des canaux sodiques Hyperpolarisation : potentiel Post Synaptique Inhibiteur (PPSI) B. La synapse La synapse est le point de connexion entre le bouton terminal et une autre structure, il en existe en moyenne 100 000 par neurone Les propriétés fonctionnelles du neurone dépend également de la nature de la synapse Le CN à la capacité de PA électrique par l’intermédiaire d’un déséquilibre ionique La synapse est capable de créer des coutants le long des ramifications La dendrite n’est pas lisse, elle possède des épines dendritiques qui signale la présence de zones de contacte entre cellule nerveuse et autre cellule ➔ L’Organisation fonctionnel 2 types de synapses dans le corps humain qui permettent la transmission - Synapse électrique (peut représentée) - Synapse chimique La liaison entre neurone et cellule est faite par l’intermédiaire d’un médiateur chimique, la durée de passage de message nerveux dans synapse et variable entre 0,3 et 0,5ms, elle est unidirectionnelle avec une asymétrie fonctionnelle 3 éléments composent le signal chimique - Bouton synaptique : terminaison du neurone qui envoie l’info (jaune) - Récepteur : neurone, autre cellule : reçoit l’info (violet) - Vésicules (au niveau du bouton terminal) qui contiennent le neurotransmetteur et les mitochondries (rouge) • Evènements présynaptiques Arrivé du PA sur la terminaison présynaptique. Ouverture des canaux calcique Voltages Dépendants Calciques de la terminaison. Entrée du Ca2+ selon le gradient osmotique. Migration et exocytose des vésicules synaptiques • Exocytose Fusion des membranes de la vésicule synaptique et de la membrane plasmique présynaptique. Libération du neurotransmetteur dans la fente synaptique. • Evènements post-synaptiques Fixation du NT sur le récepteur de l’élément post-synaptique Protéine canal sodium = DEPOLARISATION = PPSE Protéine canal potassium = HYPERPOLARISATION = PPSI Neurotransmetteur permet de créer dépolarisation sont action est brève de 1 à 2mm Processus d’inactivation précis et rapide, 2 processus : - Basé sur l’activation d’enzyme : - Re-captage du neurotransmetteur Fruit de l’activité des cellules gliales Conserve neurotransmetteur Synapse = Elément fonctionnelle qui émet neurotransmetteur mais on va pouvoir aussi récupérer les éléments de manière à la faire re-fonctionner correctement ➔ Les neurotransmetteurs Molécules importantes Possèdes plusieurs caractéristiques : - Possède des enzymes de synthèse du NT dans l’élément présynaptique - Libération de la substance sous stimulation calcique de l’élément présynaptique - Mêmes effets physiologiques après stimulation exogène : en l’introduisant artificiellement dans le système nerveux Elimination rapide par un mécanisme identifié (restauration Potentiel de Repos membranaire) Classification structurale Environ une trentaine - NT classique Vésicules ancrées dans les zones actives Transmission rapide des signaux répétitifs - Peptides = grandes vésicules Signaux longue durée / modulation transmission classique ➔ Les récepteurs Macromolécules situées sur les deux faces de la membrane cellulaire Les molécules informatrices, les ligands (NT) se fixent sur le Récepteur = modification allostérique = cascade de signalisation Les liaisons ligands-R sont spécifiques mais labiles, temps de fixation très faible Un NT va correspondre à plusieurs R : - Différents effets biologiques (exc / inh selon R) Par analogie structurelle, certaines substances peuvent se fixer au R Les effets des neurotransmetteurs sont amplifiés par différents types de récepteurs Les récepteurs sont associés à différents mécanismes de transduction e la liaison du signal en une réponse cellulaire Les récepteurs inotropiques sont rapides Si on veut qu’un récepteur ligand sois associé à une transduction plus importante alors on va utiliser des récepteurs métabotropiques Permettent d’effectuer des contrôles de la transduction Modulation indirecte : utilisation d’un second messager des NT Utilisation d’adénylcyclase permettant la formation d’un second messager qui à son tour déclenche une cascade de réaction en chaîne ➔ Agonistes vs antagoniste Substance agoniste = mime l’action physiologique du NT Substance antagoniste = bloque la transmission ➔ Niveau présynaptique - Biosynthèse NT : hémicholine - Stockage vésiculaire NT : réserpine - Blocage de l’exocytose : toxines botulinique / tétanique ➔ Niveau postsynaptique - Inhibiteurs compétitifs de liaison : curare pour R-nicotine - Blocage du canal ionique : histrionicotoxine pour R-nicotinique ➔ L’acétylcholine est le neurotransmetteur de toutes les jonctions neuromusculaires Récepteurs nicotiniques de type musculaire Récepteurs inotropiques possédant une conductance cationnique à préférence sodique Fixation ach entrée Na+ dépolarisation locale Limites des PPS ? - Les potentiels sont sommables et graduables - Mais l’intensité du courant diminue avec la distance par rapport à la source - La conduction électrotonique ne convient que pour des transmissions à courtes distances La communication neuronale sur de plus grandes distances exige une autre forme de signaux Les propriétés électriques actives des neurones Signaux de hautes intensités = signaux régénératifs = la PA Les fluctuations du potentiel membranaire résultant de l’intégration des PPS sont propagées vers la zone régénératrice de l’axone (Tigger zone) ce qui module la décharge des neurones La sommation peu prendre 2 formes - Spatiale - Temporelle Ces 2 formes ne sont pas exclusives l’une de l’autre Le PA apparaît lorsque la dépolarisation atteint un seuil en mm.s Rouge = phase d’hyperpolarisation « Par tout ou rien » = apparait ou n’apparait pas, s’il apparait il prend toujours la même forme ➔ Naissance du PA En 1950, Hodking, Huxkley & Katz montrent que l’influx nerveux coïncide avec une modification RAPIDE de la perméabilité membranaire aux ions Na+ et K+. La présence sur la membrane de canaux ioniques voltage-dépendant des protéines qui, suite à la dépolarisation membranaire subissent des transformations allostériques Période réfractaire absolue = phase de repolarisation Période réfractaire relative = due au double temps de l’hyperpolarisation Les neurones génèrent des PA de durée et d’amplitude constantes 1 PA = 1 information = 1 bit Transmettre ≠ infos = générer ≠ séquences de PA Coder l’information = modifier la fréquence instantanée des PA Fi = 1 / (t2 - t1) inverse de la période d’apparition de 2 PA successifs Le SNC prend en compte à la fois les modulations de fréquence (Codage fréquentiel) et le nombre de PA (codage en amplitude) ➔ Conclusions sur le Potentiel d’Action Potentiel d’action = influx nerveux Phénomène Bref (1-3ms), généré selon la loi du TOUT ou RIEN Dépolarisation membranaire RAPIDE suivie d’une repolarisation plus lente généralement suivie d’une hyperpolarisation. P.A lorsque le seuil d’excitabilité est atteint i.e. - 40 mv Présence de périodes réfractaires absolue et relative. Pas de possibilité de sommation des P.A Possibilité d’apparition de bouffées de P.A si I stim > seuil => CODAGE FREQUENTIEL = trains de potentiel ➔ La myéline Les prolongements axonaux sont entourés par des feuillets de membrane plasmique synthétisée par les cellules gliales La gaine est discontinue, les parties sont séparées par les nœuds de Ranvier. A ce niveau la membrane est en contact avec le milieu extracellulaire Caractéristiques : - Isole la fibre nerveuse du milieu extracellulaire - Augmente la vitesse de conduction nerveuse - Apparaît selon un ordre spatial et temporel déterminé Au sein du SNC La myélinisation est un système très avancé dès la naissance dans les centres nerveux de la vie végétative (centre sous corticaux et systèmes limbique). Elle est amorcée à la naissance dans les aires corticales sensitives puis motrices L’état d’avancement du processus est dégressif Aires motrices Somesthésiques Visuelles Auditives Myélinisation des aires motrices du tronc en avance sur celles de la tête et des membres inférieurs ➔ Au sein du SNP Myélinisation des racines ventrales (efférents - motrices) des nerfs rachidiens en avance sur celles des racines dorsales (afférentes - sensitives)
