Chapitre II : Activité électrique de la cellule au repos

Chapitre I : Notion de physiologie cellulaire
Caractéristique de l’entité du Sn : La cellule nerveuse = le neurone
I Introduction
Le SN est très complexe car il va gérer bp de choses dans notre vie de tous les jours au niveau
cognitif
Il est aussi indispensable pour assurer
- la motricité (motricité tonique et maintien de la posture)
- la sensibilité (organes spécifiques des sens : ouie, odorat, vue, toucher, gout)
Motricité et sensibilité ne peuvent pas être dissocier
≈ 100 milliards de cellules nerveuses
Ce SN existe dans tout le règne animal :
- les invertébrés (vers plats, vers de terre…)
- la sèche qui a un SN très comparable à celui de l’homme
- le modèle humain : avec un encéphale et un prolongement dans la colonne vertébrale
(la moelle épinière qui se prolonge en nerfs rachidiens qui innervent des effecteurs tq
les muscles)
On a donc une propagation des messages moteurs :
Encéphale  Moelle épinière  Nerfs  Effecteurs (muscles)
Ces messages sont transmis par des fibres nerveuses particulières qui sont les motoneurones
(appartenant au système efférent)
Les récepteurs musculaires détectent des paramètres notamment la longueur du muscle
Cette information monte vers là ME
2 circuits :
- soit intégration des messages sensitifs (réflexes)
- soit continuation vers l’encéphale : cortex moteur (programmation) et centre de régulation
(cervelet, ganglions de la base)
Muscles→ ME → encéphale  cortex moteur
↑ ←←↓
(programmation)
réflexes
 centre régulateur
Cervelet
Ganglions de la base (qui contrôlent l’effet du mvt)
Messages sensitifs ou afférents : de la périphérie vers SNC
Messages moteurs ou efférents : du SNC vers la périphérie
L’intégration des messages sensitifs peut se faire vers le ME ou indirectement : on a des relais
qui sont des cellules nerveuses : interneurones qui doivent transmettre les influs afférents et
efférents
Encéphale
Il existe des voies spécifiques :
-
qui remontent les info vers l’encéphale
qui descendent les infos vers le système moteur
Cerveau – Cervelet
↓
Tronc cérébral
↓
Moelle épinière
Composantes sensorielles
↓
Nerfs et ganglions sensitifs
+
Récepteurs
↕
Milieu intérieur et extérieur
Composantes motrices
↓
↓
Syst somato moteur Syst autonome végétatif
Effecteurs
↓
↓
Muscles
Muscles lisses
Squelettiques cardiaque, glandes…
Système autonome végétatif
Indépendant de la volonté
Système particulier très important dans la vie de tous les jours
- dilatation de la pupille
- régulation de la parole, de la trachée
- fréquence cardiaque
- régulation respiratoire (bronches)
- fonctionnement du tube digestif (estomac, fois, pancréas…)
- régulation de l’activité sexuelle
L’organisme a plusieurs système de communication qui ont chacun un rôle spécifique
1) cellules jointives d’un même tissu : desmosomes
« GAP Jonction » cardiaque
Centre de l’automatisme qui se trouve au niveau de l’oreille
Soit en repos, soit en activité (dans ce cas, il y a excitation rapidement transmise à
l’ensembles des cellules ventriculaires ; contractions synchrones)
2) cellules très éloignées
a) Communication humorale ( action des hormones)
Dépend de la sécrétion d’hormones : elles sont sythétisées à un endroit et leur rôle se passe
beaucoup plus loin que l’endroit de production
Transport par le sang (circulation sanguine)
 délai (retard dans la transmission de l’information)
b) Communication nerveuse (prolongement cellulaires particuliers)
Caractérisé par sa rapidité
Aussi bien pour motoneurones que pour neurones sensitifs
Ces influx (phénomènes électriques) sont très brefs
Un message nerveux a une durée max de 1 ms
Rapide car la conduction nerveuse obeilt à des règles
II Quelques particularités des cellules nerveuses
La cellule nerveuse possède une certaine excitabilité qui permet de définir les propriétés
electrophysiologiques
Elle possède un métabolisme particulier : l’aliment type est le glucose (même en l’abscence
d’insuline) amené par le sang au niveau des cellules nerveuses
Le tissu nerveux doit donc être vascularisé régulièrement (il ne faut pas qu’il y ait une
ischémie : accident vasculaire cérébral qui dure env 6 min ; les cellules nerveuses non
irriguées ne seront pas récupérables – phénomène irréversible)
Cellule mitotique
Mitose puis blocage au niveau du cycle mitotique
Donc pas de renouvellement des cellules nerveuses
Pas de phase G1 du cycle mitotique, pas de division
Stock de la naissance qui diminue pendant la vie
Nuance possible : la naissance n’est pas une frontière absolue
- Cellule olfactive (odorat)
Peuvent être greffer ailleurs qu’au niveau nasal et peuvent s’intégrer aux tissus
- Cellule de l’hippocampe
Structure profonde de l’encéphale
mémorisation (court terme et long terme –rêves)
apprentissage et modification de l’environnement
- Pb des cellules souches
Cellule du chant des oiseaux
La cellule nerveuse ne présente pas comme les autres cellules de tumémorosition
Il n’existe pas de cancer des cellules nerveuses (cellules gliales ou embryonnaires)
Influence de l’age de l’individu, effet des hormones
Pas de dégénérescence
Diminution systématique :
Apoptox – nécrose
Pas de synthèse des neuromédiateurs
Versatilité neuronale
1 cellule nerveuse excitée → influx nerveux → synapse → autres cellules
Transmission chimique :
Action de neuromédiateurs
Motoneurones → muscle →1 neurotransmetteur : acetycholine
Ganglions de la base → diffrents neurotransmetteurs
III Les moyens d’étude
2 types d’études :
- tissu fixé : anatomie
-
tissu fonctionnel
Ramon et Cajal (1880) biologistes espagnols
Continuité → réticulum
Contiguité → existence de contacts
Une cellule nerveuse est une entité et fonctionne donc de manière autonome
La communication entre cellules nerveuses n’est pas sous forme d’un réseau mais se fait pas
synapse  il n’y a donc pas de continuité
1) L’approche anatomique
Elle peut se faire de différentes façons :
- coloration de Nissl
coloration qui se fixe sur les ribosomes du REG
- coloration de Golgi
voit le noyau de la cellule
- coloration par anticorps spécifiques (neurotransmetteurs)
injection dans les muscles
- coloration par transport rétrograde
tranche que l’on met dans un milieu de survie
- injection intacellulaire
- coloration spécifique des fibres nerveuses dans un nerf
colorant : acide osmique (coloration spécifique qui se fixe exclusivement sur la
myéline)
2) Approche fonctionnelle
Elle permet de voir le SN en temps réel
Avant on faisait des coupes de cerveaux (pb éthiques) ; on n’avait donc connaissances des
maladies uniquement après la mort de l’individu
Aujourd’hui différentes méthodes :
- scanner :
CT scan : différentes nuances d’absorption du rayon
- Tomographie par Emission de Positrons (TEP)
Injection d’un produit colorant puis passe dans la « machine »
- Imagerie par Résonnace Magnétique (IRM)
On voit fonctionner les différentes structures dans le cerveau en temps réel
IV Classification des neurones
1) Schéma général (d’un neurone type)
Cf schéma 1
2 prolongements :
- unique : qui aboutit sur l’effecteur
- ramifié : arborescence dendritique
2) Types (morphologie simple)
a) les neurones multipolaires
Cf schéma 2
- corps cellulaire en périphérie
- axone très long
- arborisation dendritique très riche
Type I de Golgi
- motoneurones spinaux (corps cellulaire dans la substance grise)
- neurones sypathiques
- cellules des ganglions de la rétine
- cellule du cortex cérébral
- cellule de Purkinje du cervelet
Type II de Golgi
- axone très court
- se situe dans le cortex, le cervelet
- interneurone du cervelet en corbeille
b) les neurones bipolaires
Cf schéma 3
- courte taille
- ressemble au multipolaire
- axone pas trop grand
- arborisation dendritique très réduite par rapport à la multipolaire
c) les neurones unipolaires
Cf schéma 4
- le soma est excentré
- partie commune entre arborisation dendritique et axone puis séparation
- cellule en T
- ganglions spinaux au niveau de la moelle épinière
3) Classification fonctionnelle
-
motoneurones
des multipolaires
neurones sensitifs
des bipolaires et des unipolaires
interneurones
neurones de liaison entre une fibre sensitive et une fibre motrice
sont localisés dans la ME et l’encéphale (substance grise)
4) Classification neurochimique
Complémentarité avec les données fonctionnelles physiologiques et pathologiques
(dopamine, negro strié, Parkinson)
activité
1 cellule nerveuse →→→ Effecteurs ≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈2ème cellule
Muscles
Synapse
cellules nerveuses
transmission chimique de l’info
qui nécessite la présence de
neurotransmetteurs
neurotransmetteurs : acétylcholine (Nor)adrénaline + peptides + acides aminés
Parkinson : mauvaise synthèse de la dopamine au niveau de la substance noire des ganglions
de la base
Classification pharmacologique :
- neurone dopaminergique
- neurone cholinergique
- neurone adrénergique
- neurone GABAergique
- etc
≈ 50 molécules différentes comme possibles neuromédiateurs
1 neurone peut synthétiser plusieurs neurotransmetteurs  plasticité neuronale
Coexistence possible de plusieurs neurotransmetteurs
1 neurotransmetteur peut avoir
- un effet excitateur au niveu de la ME
- un effet inhibiteur au niveua du SNC
(exemple du GABA)
V Architecture fonctionnelle
1) Schéma classique
3 parties :
- 1 corps cellulaire (= soma = pérycarion)
- axone
- dendrites
2) Le corps cellulaire
Morphologie variable
Taille variable selon la fonction
 Noyau
Position souvent centrale
ADN + ARN → synthèse des protéines fonctionnelles (neurotransmetteurs, neurotrophines)
et des protéines structurales (morphologie de la cellule)
 Golgi
A la fin du processus de maturation, formation de vésicules qui contiennent les
neurotransmmetteurs
 Réticulum Sarcoplasmique Granuleux (= REG)
Ribosomes en grande quantité  coloration de Nissl violette
 Mitochondries
Nombreuses
Servent au fonctionnement de la cellule
Besoin de bp d’énergie (→ ATP → Hydrolyse → libération de chaleur )
- pour le maintien des concentrations ioniques dans le milieu intracellulaire
- pour assurer la naissance de l’influx nerveux et sa propagation
- pour assurer la libération du neurotransmetteur au niveau de la synapse
 Membrane
Membrane classique d’une cellule (double couche de phospholipides, protéine intrasèque sur
la face interne, protéine externe avec chaines glucidiques…)
Spécificité : protéine intrasèque dans la double couche de phospholipides = « protéine
canal » : ouverture dans leur centre (canal) qui laisse passer des ions spécifiques
canal sodique : Na+
Canal potassique : K+
Canal chlore : ClCanal calcique : Ca 2+
Spécificité de fonction qui intervient lorsque la cellule est au repos oou en activité
La variation de potentiel électrique ne dépend que de la variation des concentrations d’ions (
canal calcique : libération des NT au niveau de l’effecteur)
3) L’axone
Longueur variable qui dépend de l’espèce (1.20m pour l’homme, 20m pour la baleine)
Limite entre le corps cellulaire et l’axone : cone d’émergence (ou de croissance)
Nombreuse protéines canal (c’est à ce niveau que nait l’influc nerveux)
a) Intérieur de l’axone
Réseau de « trotoirs roulants »
Réseau de microtubules (transport axonaux) et de microfilaments + protéines contractiles
 chargés d’assurer le transport du matériel allant du corps cellulaire vers les terminaisons
(effecteurs)
Les transports axonaux peuvent être :
- antérogrades
du corps cellulaire à la périphérie
rapide : transport des protéines neurotrophine, neurotransmetteurs (100 à 400 mm/j)
lent : cytosquelette (0.1 à 2 mm/j)
mitochondries : 10 à 20 mm/j
- rétrogrades
de la périphérie au corps cellulaire
élimination des déchets (cadavres de mitochodries)
Nerve Grouth Factor : facteur de croissance qui permet la survie du neurone
b) Autour de la membrane axonale
Cellule gliale particulière : la cellule de Schwann
Cellule assez grosse
Particularités :
- non myélinisante
1 cellule de Schwann autour de plusieurs axones
Aspect grisatre  substance grise
- myélinisante
Sécrète une couverture autour de la membrane : la myéline
constituée à 95 % de lipides (cholestérol, phospholipide, galactocéréboside,
sphingolipide) et de protéines (enroulement en couches, la lipase – enzyme de
destruction)
Blanc nacré  substance blanche
Présence
Absence
↓
↓
Myéline
Gaine de Schwann
+ gaine de Schwann
↓
↓
Nerfs blancs
Nerfs gris
↓
↓
Substance blanche
Substance grise
↓
↓
Conduction
Intégration nerveuse
Centrifuge (ME vers périph)
Excitation ou non des cellules
Centripète (Périph vers ME)
Apparition de la myéline il y a environ 400 millions d’années
Myéline périphérie apparaue avant myéline centrale
La myélinisation est un phénomène tardif (3ème trimestre de grossesse jusqu’à deux ans ,
jusqu’à la puberté pour le SNC ; du 4ème mois à la fin de la croissance pour le CNP)
Il faut qu’il y ait maturation pour assurer la fonctionnalité (il faut une myélinisation du nerf
sciatique pour que l’enfant puisse marcher)
Processus de myélinisation
Cf schéma 5
Si la synthèse est permanente, elle entraine des pathologies (d’où l’existence de lipases)
Il faut un équilibre entre synthèse et destruction (constante de l’épaisseur de myéline)
S’il y a un déséquilibre, cela entraine une sclérose en plaque :
Maladie inflammatoire ; lipases en trop grande quantité qui entrainent la destruction de la
myéline au niveua des cellules du SN ; foyers de myélinisation ; destruction sélective, l’axone
reste intact ; apparition vers 20-40 ans ; éthiologie inconnue
Corps gras de myéline = isolant
Zone sans myéline = nœud de Ranvier (uniquement au niveau de la mb axonale)
C’est à cet endroit que se situent les protéines canal
La longueur des anneaux de Myéline est constante
Cf schéma 6
 Cellules gliales
2 fois plus nombreuses que les cellules nerveuses (2.104 cellules)
Pas de contacts synaptiques directs avec les cellules nerveuses
Jonction entre les cellules gliales et les cellules nerveuses de type GAP (trous)
Plusieurs catégories :
- oligodendrocytes
Cellules mylinisante du SCN cf schéma 7
Cellule mylinisante de l’axone (= Schwann) cf schéma 8
- astrocytes
Petites cellules à la jonction du cone d’émergence
Permet le contact neurone / neurone (mais sans synapse)
Permet le contact neurone / vaisseaux sanguins
Permet la formation de la barrière hématoencéphalique (= méninges)
Role pritecteur, contrôle du milieur extracellulaire (constante des concentrations
ioniques , neurotransmetteurs…)
- microglies
Role dans le développement embryonnaire : arret des mitoses des tissus nerveux
- cellules épendymaires
barrière hématoencéphalique
- cellule de Schwann
c) Régénération
Cf shémas 9
Si on procède à une section du nerf au niveau du cone d’émergence, il y a dégénérescence
Si on procède à une section du nerf en dessous du cone
→ dégénérescence du dessous
→ modification du cytoplasme
→ émissions de plusieurs rameaux (collatérales axonales)
→ certains bourgeons disparaissent
→ régénération de l’axone qui retrouve l’effecteur initial
4) Les dendrites
Dépend du type de cellule
Arborisation variable
Beaucoup de contacts synaptiques (1 dendrite → plusieurs contacts avec les cellules
nerveuses)
Existence d’épines dendritiques : cf schémas 10 qui apparaissent et disparaissent (grande
activité) ; elles interviendraiant dans les processus de mémorisation (MCT et MLT)
5) La synapse
Cf schéma 11