(2 semaines) Les propriétés intégratrices des centres nerveux Introduction : Lors du réflexe myotatique, des synapses transmettent le message nerveux des neurones sensitifs vers les motoneurones. Mais le message nerveux transmis est soit excitateur, soit inhibiteur. Quels sont les mécanismes de la transmission synaptiques permettant ces deux réponses différentes ? 1 La transmission du message nerveux entre les neurones. 1.1 L'organisation d'une synapse. La jonction entre l'axone situé avant la synapse (neurone présynaptique) et une dendrite ou un corps cellulaire d'un autre neurone (neurone postsynaptique) constitue une synapse neuro-neuronique. Remarque : la jonction entre le neurone présynaptique et une cellule musculaire constitue une synapse neuromusculaire qui est à l'origine de la contraction des fibres musculaires reliées au motoneurone. Il existe un espace de 20 à 50 nm appelé fente synaptique entre les membranes présynaptique et postsynaptique. La synapse est une structure orientée car les vésicules synaptiques sont présentes uniquement dans l'élément présynaptique. Ces vésicules contiennent un grand nombre de molécules appelées neurotransmetteurs. Des récepteurs spécifiques de ces neurotransmetteurs sont situés sur la membrane postsynaptique. 1.2 La transmission du message nerveux. L'arrivée d'un potentiel d'action à l'extrémité d'un neurone présynaptique provoque la migration des vésicules synaptiques, leur fusion avec la membrane présynaptique et la libération de leur contenu dans la fente synaptique. C'est l'exocytose. L'activité du neurone postsynaptique est modifiée après la fixation du neurotransmetteur sur son récepteur membranaire. Au niveau de la synapse le message n'est plus codé en fréquence de potentiels d'action mais est traduit en un message chimique codé en concentration de neurotransmetteur libéré. Si la quantité de neurotransmetteur libérée et fixée sur les récepteurs de la membrane postsynaptique est suffisante pour que le neurone postsynaptique réponde par un potentiel d'action, alors le message nerveux est transmis. 1.3 Conclusion. Un message nerveux est transmis d'un neurone à d'autres neurones ou à des cellules effectrices par des synapses. Au niveau d'une synapse, le message nerveux présynaptique, codé en fréquence de potentiels 1 d'action, est traduit en message chimique codé en concentration de neurotransmetteur. Les molécules de neurotransmetteur se fixent sur des récepteurs de la membrane postsynaptique ; cette fixation induit une modification de l'activité du neurone post-synaptique. Ce changement d'activité est à l'origine d'un nouveau message. 2 Le traitement du message nerveux par les centres nerveux. 2.1 L'intégration au niveau d'un neurone de la moelle épinière. Plusieurs messages nerveux présynaptiques sont reçus simultanément par le motoneurone. Ces messages sont transmis par des synapses dont certaines sont excitatrices et d'autres inhibitrices. Si plusieurs synapses fonctionnent simultanément, le neurone postsynaptique additionne les messages excitateurs et inhibiteurs : c'est la sommation spatiale. Si le traitement des messages se fait dans le temps, c'est la sommation temporelle. En fonction du résultat obtenu à l'issue de cette sommation, il se crée ou non un message nerveux postsynaptique codé en fréquence de potentiels d'action. Un neurone afférent impliqué dans le réflexe myotatique établit dans les centres nerveux plusieurs contacts synaptiques avec un ou plusieurs neurones post-synaptiques qui reçoivent eux-mêmes des synapses venant de nombreux autres neurones présynaptiques. C'est ainsi que les centres nerveux effectuent un traitement des messages nerveux afférents. Le traitement des messages afférents, en réponse au stimulus d'étirement à l'origine du réflexe myotatique, modifie la fréquence des potentiels d'action des motoneurones. Celle des motoneurones du muscle étiré est augmentée alors que celle des motoneurones des muscles antagonistes est diminuée, voire annulée. 2.2 L'influence des messages afférents issus du cortex cérébral. Les motoneurones et les interneurones du réflexe myotatique sont en connexion avec d'autres neurones que les neurones afférents issus des fuseaux neuro-musculaires. Dans certaines limites, la stimulation d'autres récepteurs sensoriels (par exemple les récepteurs nociceptifs = récepteurs sensoriels de la douleur) ou une commande volontaire peuvent inhiber le réflexe myotatique. 3 Conclusion. Les neurones sont capables de produire des potentiels d'action qui correspondent à une inversion brutale de la polarisation membranaire. Le message est alors codé en fréquence de potentiel d'action. Ces potentiels d'action sont transmis à d'autre neurones par l'intermédiaire de neurotransmetteurs au niveau des synapses. Le message est alors codé en concentration de neurotransmetteur. Un neurone peut recevoir des trains de potentiels d'action d'un autre neurone : c'est la sommation temporelle. Mais il peut aussi en recevoir de plusieurs neurones (excitateurs ou inhibiteurs) : c'est la sommation spatiale. En fonction de l'ensemble des messages excitateurs et inhibiteurs reçus, le neurone peut déclencher la naissance d'un nouveau message nerveux : c'est l'intégration. 2