physiologie du neurone - Univ-lille1

Biologie
PHYSIOLOGIE DU
NEURONE
Mars 2009
CUEEP - UNIVERSITÉ LILLE 1 SCIENCES ET TECHNOLOGIES
DÉPARTEMENT SCIENCES
JACQUES COGET

Table des matières
Table des matières 3
I - Introduction 5
II - Organisation du tissu nerveux 7
A. Le névraxe......................................................................................8
B. Nerfs et ganglions..........................................................................11
C. La névroglie..................................................................................12
III - Structure du neurone 13
A. Le corps cellulaire...........................................................................15
B. Les prolongements cytoplasmiques...................................................17
C. La myélinisation.............................................................................18
IV - Propriétés électriques du neurone 21
A. Techniques d'études.......................................................................22
B. Le potentiel de repos......................................................................23
C. Exercice d'application N°1...............................................................27
D. Exercice d'application N°2...............................................................28
E. Le potentiel d'action........................................................................29
F. Exercice d'application N°3................................................................32
G. Exercice d'application N°4...............................................................33
H. Excitabilité et conductibilité.............................................................34
I. Exercice d'application N°5................................................................38
J. Exercice d'application N°6................................................................38
K. Codage des messages nerveux.........................................................39
CUEEP-Université Lille 1 Sciences et Technologies 3

L. Exercice d'application N°7................................................................41
M. Exercice d'application N°8...............................................................42
V - La transmission synaptique 43
A. Fonctionnement de la synapse chimique............................................44
B. Exercice d'application N°1...............................................................49
C. Exercice d'application N°2...............................................................50
D. Intégration post-synaptique.............................................................51
E. Exercice d'application N°3................................................................52
Solution des exercices de TD 55
CUEEP-Université Lille 1 Sciences et Technologies
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I - Introduction I
Avec un peu plus de cent milliards de neurones (les cellules nerveuses), environ
un million de milliards de synapses (les contacts que les neurones établissent
entre eux) et des centaines de substances chimiques modulant l'activité de ce
gigantesque réseau, le cerveau humain apparaît comme un ensemble d'une
complexité inégalée au sein du monde vivant. Ainsi, des fonctions aussi élaborées
que la mémoire, la conscience ou le langage résultent des propriétés
physicochimiques des neurones, des circuits qu'ils établissent entre eux et des
informations qu'ils véhiculent sous forme de signaux électriques.
Unité structurale et fonctionnelle du système nerveux, le neurone se présente en
effet comme une cellule hautement différenciée, ce qui lui confère des propriétés
particulières. Sur un plan structural, il se compose d'un corps cellulaire (le soma ou
périkaryon) et de prolongements de deux types : les dendrites, souvent
nombreuses, et l'axone, toujours unique, qui constituent les fibres nerveuses.
Sur un plan fonctionnel, les caractéristiques de sa membrane lui permettent
d'émettre et de conduire ce que l'on appelait autrefois l'influx nerveux (en
référence à un mystérieux fluide de nature inconnue) et qu'on préfère aujourd'hui
qualifier de potentiel d'action.
Cette particularité s'explique par le fait que le neurone est une structure
excitable, c'est-à-dire qu'il est capable de réagir à une excitation donnée, à
condition bien sûr que celle-ci soit suffisante et adaptée (on parle d'excitation
efficace), et de produire une réponse spécifique qui cheminera dans ses
prolongements.
Ainsi définie, l'excitabilité remplace l'irritabilité proposée dès 1672 par le savant
britannique Francis Glisson (1597-1677) dans son Tractatus de natura substantiæ
et identifiée comme phénomène électrique cent-vingt ans plus tard grâce aux
travaux du physicien et médecin italien Luigi Galvani (1737-1798) sur l'électricité
animale, puis à ceux de son compatriote physicien Carlo Matteuci (1811-1868).
Celui-ci enregistre pour la première fois la « production » de courant électrique par
le muscle en 1838 avant que le jeune Emil Dubois-Reymond (1818-1896),
physiologiste berlinois d'origine suisse, ne montre clairement que les activités qui
se propagent dans les nerfs et les muscles sont de nature électrique. Quelques
années plus tard, son compatriote le physicien et physiologiste Hermann von
Helmholtz (1821-1894) s'emploie à mesurer la vitesse de ces activités dans le nerf
sciatique de grenouille et leur élève Julius Bernstein (1839-1917) établit
définitivement en 1868 qu'il s'agit de l'influx nerveux.
L'électrophysiologie (étude des phénomènes électriques observés au sein des
tissus vivants) moderne est née. Il restera ensuite à identifier et à expliciter les
mécanismes cellulaires physicochimiques responsables, ce qui sera chose faite dans
les années cinquante, notamment grâce aux travaux des neurophysiologistes
britanniques Allan Hodgkin (1914-1998) et Andrew Huxley (né en 1917) qui
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