Introduction aux Neurosciences

INTRODUCTION AUX NEUROSCIENCES
I. DEFINITION DU CONCEPT
C’est l’ensemble de disciplines qui ont en commun le but d’étudier le fonctionnement de
notre cerveau et d’expliquer le mécanisme de nos comportements.
Toutes les fonctions psychologiques sont concernées, elles influencent l’étude de la
perception, du langage, du sommeil, des rêves, de la conscience, des pensées…
Les sciences du cerveau n’offrent pas l’image d’un champ unifié mais plutôt d’un champ
multipolaire.
II. LES CHAMPS DE LA DISCIPLINE : 3 GROUPES
Il y a 3 axes, axe qui concernent la discipline, la recherche et les fonctions mentales.
 Le 1er groupe : il s’intéresse à l’étude organique du cerveau, c’est l’étude du SNC. On a :
- Neuro-Anatomie
- Neuro-Physiologie
- Neuro-Chimie
- Neuro-Biologie
- Neuro-Endocrinologie
 Le 2ème groupe : sur la recherche des rapports entre l’organisation cérébrale et le processus
psychologique. On a la :
- Neuro-Psychologie
- Neuro-Linguistique
- Neuro-Ethologie
- Neuro-Psycho-Immunologie
HECAEN a définit la Neuro-Psychologie comme étant une discipline qui traite des
fonctions mentales supérieures dans leurs rapports avec les structures cérébrales.
Elle est fondée sur l’étude des troubles des comportements survenant après l’atteinte
des ces structures par la maladie
 Le 3ème groupe : sur l’étude des troubles et des thérapies biologiques. On a la :
- Neuro-Psychatrie
- Neuro-Pharmacologie
Ce champ s’intéresse aux moyens mis en œuvre pour traiter ces troubles
III. OBJET DE RECHERCHE : 2 GRANDES ORIENTATIONS
1- 1er axe : concerne la recherche des connaissances sur les liaisons physiques (voir
psychochimiques) entre les neurones.
Il définit le niveau d’organisation du neurone et de l’encéphale.
IMBERT pense que le but ultime des neurosciences n’est peut être pas de reconstruire la
pensée à partir de sa base neurologique mais d’indiquer les contraintes matérielles par
lesquelles toutes les théories de la pensée doivent passer.
Les neurosciences fixent les contraintes naturelles que doivent respecter les théories des actes
cognitifs pour satisfaire au souci de vraisemblance biologique
Les évolutions :  le cerveau est maintenant considéré comme un système de câblage
qui s’apparente à l’ordinateur
 avec les transmissions chimiques (neurotransmetteurs) où l’on
considère que le cerveau est une glande endocrines
2- 2ème axe : l’organisation hiérarchique et la localisation des différents centres
cérébraux
On peut faire la modélisation du cerveau en 3 cerveaux : le néo-cortex, le cerveau limbique et
le cerveau reptilien.
Mac LEAN a montré que ces 3 structures sont responsable de nos comportements :
- Le cerveau reptilien : c’est l’encéphale actuel, il commande les comportements les plus
archaïques : la soif, la faim, la peur…
- Le cerveau limbique : commande l’instinct grégaire, l’agressivité, le jeu, les émotions,
la vocalisation et la mémoire
- Le néo-cortex : siège de la pensée symbolique, abstraite et des représentations
IV. LES LIMITES
Passage du neurologiques à la pensée abstraite  ?
Comment le neurone peut aller à la pensée symbolique ?

Si la pensée a bien son siège dans le cerveau, il n’est pas certain que l’un donne accès à
l’autre. Tout ce qui va concerner les opérations logiques fait appel à une organisation très
complexe.
A- INTRODUCTION
Le système nerveux est un centre de communication mais aussi de régulation de l'organisme.
Il règle l'homéostasie avec le système endocrinien. Le système nerveux est plus complexe et
plus rapide que le système endocrinien. Il communique par l'intermédiaire de signaux
électrique.
Le système nerveux rempli trois grandes fonctions :
- Une fonction sensorielle : elle est dotée de récepteurs qui vont l'informer sur les
changements tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de l'organisme (stimuli).
- Une fonction intégratrice : l'information sensorielle est traitée et analysée par le
système nerveux. Il peut aussi la mémoriser.
- Une fonction motrice : quand le système nerveux est capable de donner une réponse
motrice.
STIMULI
Récepteurs Système nerveux central Effecteurs
B- ORGANISATION DU SYSTEME NERVEUX
Il est composé de deux grandes parties : SNC (centre nerveux central)
SNP (centre nerveux périphérique)
SNC = Encéphale + Moelle épinière
SNP = Nerfs crâniens et les nerfs rachidiens  ils constituent une ligne de communication
avec le SNC et le corps.
Le système nerveux somatique : système qui transporte l'information volontaire.
Le système nerveux autonome : transporte toutes les informations involontaires.
Du récepteur au SNC, on a des voies sensitives (ou afférentes)
Du SNC au effecteurs, on a des voies motrices (ou efférentes)
C- LE TISSU NERVEUX
1°) Histologie
Il y a deux grands types de cellules :
- les neurones, cellules excitables qui sont capable de générer et de transmettre des
signaux électriques.
- la névroglie, cellules non excitables.
On les retrouve à la fois dans le SNC et le SNP
a- La névroglie (= colle nerveuse)
L'ensemble des cellules de la névroglie constitue l'armature du tissu nerveux  ce sont les
cellules gliales (elles peuvent se reproduire) il y en a 6 catégories :
- les ASTROCYTES : elles ont un rôle de soutient des neurones (en très grand
nombre). Elles ont aussi un rôle très important dans la nutrition des neurones. Elles participent
à la régulation du milieu extracellulaire en assurant le maintient de l'équilibre en ions K+.
- les OLIGODENDROCYTES : rôle important dans le SNC qui forment et produit la
gaine myéline autour des axones.
- les MICROGLIOCYTES (cellule de la microglie) : cellules macrophages  pour
éliminer les déchets, cela protège le SNC.
- les CELLULES EPENDYMAIRES : elles se situent au niveau des ventricules
cérébraux. Elles font circuler le liquide céphalo-rachidien.
Ces 4 premières catégories sont spécifiques au SNC.

- les CELLULES DE SCHWANN / (cellules neurolemmocytes) elles produisent la
gaine de myéline dans le SNP qui enveloppe les axones. Ce sont aussi des cellules
macrophages
- les CELLULES SATELLITES : soutiennent les neurones dans les ganglions
(regroupement de neurones).
Ces deux dernières sont spécifiques au SNP
b- Les neurones
* Taille : très variée.
* Longévité : ils peuvent fonctionner de manière optimale tout au long de notre vie. Ils sont
amitotiques (ne peuvent pas se reproduire)
* Métabolisme : très rapide qui nécessite en permanence un apport en glucose et en oxygène.
Description du neurone :
Il est constitué d'un corps cellulaire (= le soma) dont est issu un ou plusieurs prolongements.
- le corps cellulaire : Il est sphérique. Il est composé d'un noyau entouré de cytoplasme
(contient tous les organites sauf les centrioles ). C'est le centre biosynthétique du neurone.
Un regroupement de corps cellulaire = un noyau.
- Les prolongements (neurites) : 2 types ; court (dendrites) et long (axone)
* dendrites : prolongement court effilé et très ramifié mais non myélinisé. Pour un neurone on
a beaucoup de dendrites. La membrane des dendrites contient des protéines qui sont
spécialisées (récepteurs = structures réceptrices). Les signaux qui circulent le long des
dendrites ne sont pas des potentiels d'action mais des potentiels gradués (ou de récepteur).
* Axone : spécifique aux neurones, c'est un prolongement long qui peut être myélinisé. Il
existe un seul axone par neurone. Il peut se ramifier et émettre un ou plusieurs collatérales.
L'axone a un diamètre constant. L'axone naît dans le cône d'implantation, puis son diamètre
va en diminuant pour former le segment initial de l'axone. Il y a une zone importante : la zone
gâchette (création de potentiel d'action).
L'information circule vers un autre neurone, une cellule musculaire, une cellule glandulaire...
L'axone est une structure conductrice et a une membrane particulière. L'axone se termine par
des ramifications (= terminaisons axoniques) présentant à leurs extrémités une structure
émettrice (= bouton synaptique).
La zone où il y a contact entre deux neurones est une synapse. La transformation des
impulsions électriques en informations chimiques puis de nouveaux en impulsions électriques
est le phénomène a la base de l'information nerveuse.
Deux types de classifications :
- Structurale : * neurone multipolaire qui possède au moins trois prolongements (1 axone et
au moins 2 dendrites).
* neurone bipolaire (1 axone, 1 dendrite) peut nombreux au niveau de
l'organisme, on les retrouve dans tous les organes des sens.
* neurone unipolaire (ou pseudo-unipolaire) : un prolongement, ils sont surtout présents au
niveau des ganglions.
- Fonctionnelle : * neurone sensitif (presque tous unipolaires), corps cellulaire dans les
ganglions, leur rôle est de transporter les influx nerveux des récepteurs sensoriels vers le
SNC.
* neurone moteur (multipolaires) il transporte l'information du SNC vers les
effecteurs.
* interneurone (ou neurone d'association) situé entre les neurones sensitifs et
les neurones moteurs.
2°) La neurophysiologie
Pour transmettre l'information à distance, les neurones utilisent des signaux électriques, ce qui
est possible grâce à la propriété de la membrane neuronale. Elle possède en effet un potentiel
de repos et des canaux ioniques.
a- Le potentiel de repos
C'est une différence de tension électrique (charge) entre les milieux intra et extracellulaire.
Ce potentiel est contrôlé par trois composants :
- les milieux salés de part et d'autre de la membrane neuronale.
- la structure de la membrane neuronale.

- les protéines inclus à cette membrane.
Le milieu salé : il est composé d'eau et d'ions dissous (Na+ et K+). Le milieu intracellulaire
(K+) est considéré comme négatif, tandis que le milieu extracellulaire (Na+) est considéré
comme positif.
La membrane neuronale : elle est constituée d'une double couche de phospholipides qui isole
le milieu intra du milieu extracellulaire.
Les protéines : elles sont particulières dans la membrane (= protéine transmembranaire). Pour
un canal ionique, il faut plusieurs protéines. Elles ne laissent passer que certains types d'ions.
La circulation des ions à travers la membrane est gérée par deux mécanismes : un passif (= la
diffusion) et un actif (= pompage)
Le mécanisme de diffusion : il tend à rééquilibrer en permanence les concentrations en ions
de part et d'autre de la membrane. Du milieu du plus concentré vers le moins concentré,
suivant le gradient de concentration (K+ va sortir et Na+ va rentrer). Deux éléments sont
nécessaires : les canaux ioniques et la différence de concentration entre les milieux (gradient
de concentration). Le phénomène de diffusion s'arrêtera de lui-même quand le milieu intra
cellulaire deviendra trop négatif.
Le gradient électrique tend à équilibrer en permanence les charges électriques de part et
d'autre de la membrane.
Si la membrane n'était perméable qu'aux ions K+, l'équilibre Ek serait compris entre -80 et
-90 mV.
Si la membrane n'était perméable qu'aux ions Na+, l'équilibre ENa serait égal à +62 mV.
Mais la membrane est perméable aux deux, et donc la différence de potentiel est -65 à -70
mV.
Le phénomène de pompage : (actif) Il faut un apport d'ATP pour faire fonctionner les canaux.
Il concerne le Na+ et le K+  c'est les pompes à Na+ / K+. Elles assurent l'échange d'ions Na+
internes pour des ions K+ externes (= origine de la différence de potentiel)
b- Les canaux ioniques
- Les canaux fuites, ils sont toujours ouverts
- Les canaux à ouverture périodique :
* Les canaux ioniques Voltage Dépendant s'ouvrent en réponse à une modification du
potentiel membranaire. C'est la présence de ces canaux ioniques dans la membrane des
cellules nerveuses et musculaires qui leur donnent leur propriété d'excitabilité. La zone
gâchette correspond à une zone extrêmement riche en canaux ioniques Voltage Dépendant.
* Les canaux ioniques Chimio Dépendant. Ils sont sensibles au stimulus chimique.
* Les canaux ioniques Mécano Dépendant. Ils sont sensibles à un stimulus mécanique
(pression)
* Les canaux ioniques réglés par la lumière. Ils sont sensibles aux photons.
c- Le potentiel d'action
Il faut la présence de trois canaux pour avoir un potentiel d'action :
- canaux ioniques Voltage Dépendant Na+.
- canaux ioniques Voltage Dépendant K+.
- pompes Na+ / K+.
Condition de création de potentiel d'action :
Il faut que l'intensité des potentiels gradués arrivant dans la zone gâchette soit suffisamment
important pour entraîner l'ouverture des canaux ioniques Voltage Dépendant au Na+ et au K+
 seuil d'excitabilité de la membrane.
Ouverture très rapide des canaux ioniques Voltage Dépendant au Na+ :
 entrée très massive de Na+ dans la cellule
 dépolarisation.
Les ions sodium entrent selon le gradient de concentration et électrique. Le potentiel
membranaire passe de -65/-70 mV à +40 mV.
En même temps que l'ouverture des canaux ioniques Voltage Dépendant Na+, les
canaux ioniques Voltage Dépendant K+ vont commencer à s'ouvrir lentement.
Les canaux ioniques Voltage Dépendant Na+ va se refermer et les canaux ioniques
Voltage Dépendant K+ Vont être ouvert complètement.
 passage massif d'ions potassium vers l'extérieur de la cellule.

 repolarisation.
L'ouverture de canaux ioniques Voltage Dépendant K+ sont aussi générés par les potentiels
gradués.
La sortie du K+ étant très importante et la fermeture de canaux étant progressive, on
observe une hyperpolarisation qui correspond à un potentiel membranaire inférieure au
potentiel de repos.
Les canaux ioniques Voltage Dépendant Na+ ne peuvent se rouvrir qu'après leur
fermeture. Il ne peut y avoir création d'un deuxième potentiel d'action tant que les canaux
ioniques Voltage Dépendant ne sont pas fermés  période réfractaire absolue.
Durant la période d'hyperpolarisation il faut pour créer un deuxième potentiel d'action
une différence de potentiel plus importante que celle ayant créé le premier potentiel d'action
 période réfractaire relative. Elle correspond au moment où les canaux ioniques Voltage
Dépendant Na+ sont fermés et où les canaux ioniques Voltage Dépendant K+ sont encore
ouverts (la membrane est hypoexcitable).
Remarque: Un potentiel d'action ne varie pas en amplitude et ce quelle que soit l'intensité des
potentiels gradués arrivant. L'information est codée en fréquence.
La propagation des potentiels d'action :
Il circule du corps cellulaire vers l'extrémité de l'axone. C'est le sens orthodromique.
L'information nerveuse (potentiel d'action ) ne varie pas d'amplitude lors de sa propagation
(sans décrément). Le potentiel d'action, dans le nerf, ne circule qu'à l'intérieur de l'axone dans
lequel il a été créé.
La propagation de l'influx nerveux dans un axone se fait à vitesse constante. La vitesse varie
d'un axone à l'autre (vitesse moyenne 10 m/s ). La vitesse va être influencée par différents
facteurs :
- la taille de l'axone (le diamètre), plus l'axone sera petit moins la vitesse de
propagation sera importante.
- l'épaisseur de la gaine de myéline assure une conduction saltatoire (par petit saut).
Plus l'épaisseur sera importante plus la conduction sera rapide.
La température peut faire varier la vitesse propagation.
La transmission synaptique :
Il existe 2 types de synapses : - électrique  la transmission est fiable et rapide.
- chimique.
d- Les différents circuits neuronaux
- Les circuits divergents : un seul neurone présynaptique capable d'influencer un ensemble de
neurones post-synaptiques.
- Les circuits convergents : plusieurs neurones présynaptiques donnent des informations à un
seul et même neurone postsynaptique.
- Les circuits réverbérant : ils permettent de renvoyer en permanence les influx originels dans
le circuit (pour la respiration)
- Les circuits parallèles post décharges : une seule cellule présynaptique influence en même
temps plusieurs neurones qui vont finalement être en contact avec une seule cellule (activité
complexe : calcul mathématique)
D- LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL
Il est composé de l'encéphale et de la moelle épinière.
I) L'ENCEPHALE
Il pèse environ 1.6 Kg pour l'homme et 1.450 Kg pour la femme.
C'est un centre d'enregistrement des sensations, de la prise des décisions et de la mise en
action de ses décisions (mémorisation, langage,...)
Il est composé des hémisphères cérébraux, du diencéphale, du tronc cérébral et du cervelet. Il
est protégé avant tout par les os du crâne et par les méninges. Il existe trois types de méninge :
- la dure mère (1ère méninge), c'est une enveloppe rigide.
- l'arachnoïde (2ème méninge), entre l'arachnoïde et la dure mère il n'y a pas d'espace.