la communication nerveuse et toxicomanie

LA COMMUNICATION NERVEUSE ET TOXICOMANIE
Ce thème d'enseignement est obligatoire en première ES et absent des programmes de première L.
Ce thème, ayant un objectif social, permet aux élèves d'acquérir les connaissances nécessaires pour leur permettre de
prendre conscience de la gravité des risques liés à la prise de drogues.
Exemple de texte d'introduction:
"L'usage de certaines substances n'est pas récent. En Asie, les feuilles du cannabis sont utilisées à des fins thérapeutiques
depuis des millénaires. (…).
La médecine grecque de l'Antiquité utilisait l'opium et en signalait déjà les dangers. Au XVIe et XVIIe siècles on se servait
du tabac pour guérir les plaies. Au XIXe siècle, des chirurgiens employaient la cocaïne.
Utilisés pour soigner et guérir, ces produits étaient aussi employés dans des cérémonies sacrées, des fêtes, afin de modifier
l'état de conscience des personnes. Autrefois le mot drogue désignait un "médicament", une préparation des apothicaires
(pharmaciens d'autrefois) destinée à soulager un malade. Puis il a été utilisé pour désigner les substances illicites et surtout
l'héroïne".
Savoir plus - risquer moins
Drogues et dépendances
A partir de ce texte nous pouvons interpeller les élèves sur la définition du mot "drogue".
-Substance qui modifie l'état de conscience (qui agit donc sur le système nerveux).
-Médicament ou substance illicite ?
et poser le problème du thème:
Comment expliquer les modifications du comportement sous l'action de drogues ? Par quels mécanismes des molécules
exogènes agissent-elles sur le système nerveux et quelles sont les limites de leur utilisation?
Ce thème sera traité en deux parties:
La première partie permet d'acquérir des bases de neurophysiologie indispensables à la compréhension de la deuxième
partie qui a pour but d'étudier la modulation du message nerveux par des molécules exogènes.
A la rentré 2001, les prérequis seront ceux des classes de cinquième et de troisième :
Cinquième : Le mouvement et sa commande (Centres nerveux (cerveau, moelle épinière), message nerveux, nerf).
Troisième : Relations à l'environnement et activité nerveuse (fibre nerveuse, cortex cérébral, neurone, synapse, messager
chimique, drogue).
PROBLEMATIQUES
ACTIVITES PROPOSEES
NOTIONS CONSTRUITES
TP1 : Mise en évidence de la
voie de conduction du
message de la douleur.
Prob : Par quelle voie se propage
le message nerveux de la
douleur du lieu de stimulation
jusqu'au lieu responsable de la
perception de la douleur.
*Légender un dessin du système nerveux avec les
termes suivants : Cerveau, moelle épinière, nerf
rachidien.
*Expérience de stimulation électrique de l'aire
somesthésique du cerveau.
* Section de la moelle épinière.
*Sections de nerfs (racine dorsale, racine ventrale, nerf
rachidien).
*Bilan final = sur un schéma indiquer le trajet du
message nerveux de la douleur depuis son point de
départ : la peau.
Mobiliser les connaissances
acquises en classe de cinquième
et troisième.
TP2 : L'unité de base du
système nerveux : Le neurone.
Prob : Comment à une échelle
inférieure s'organise la structure
du système nerveux pour
répondre au mieux à sa fonction
de conduction de messages
nerveux ?
* Structure d'un neurone (cellule
spécialisée).
*Localisation des différentes parties du neurone dans le
système nerveux:
- Observation au microscope optique d'une coupe de
ganglion spinal et de nerf.
- Observation au microscope optique d'une coupe de
moelle
épinière.
*Bilan final = schéma élaboré du trajet de la douleur
(représentant la succession des neurones).
Les message sont rapidement
propagés par des chaîne de
neurones, cellules spécialisées
connectées entre elles. Les corps
cellulaires sont regroupés dans
les centres nerveux et les
ganglions nerveux. Les fibres
nerveuses relient les centres
nerveux entre eux et aux organes
périphériques.
TP3 : Etude du message
nerveux au niveau du nerf.
Prob : Quelle est la nature du
message nerveux?
* EXAO Nerf de crabe
La communication nerveuse se
manifeste par des phénomènes
bioélectriques enregistrables à la
surface d'un nerf.
TP4 : Etude du message
nerveux au niveau de la fibre
nerveuse.
Prob : Le nerf est le support d'un
message de nature électrique.
Qu'en est il au niveau de la fibre
nerveuse? Comment ce message
nerveux peut il transmettre une
information?
*Etude sur documents de stimulations électriques d'un
réseau de neurones.
La communication nerveuse se
manifeste par des combinaisons
de signaux électriques = codage
en fréquence constituant un
message. Propagation
unidirectionnelle le long d'une
chaîne de neurones.

TP5 : Etude du fonctionnement
d'une synapse.
Prob : Par quel mécanisme le
message nerveux est il transmit
d'un neurone à un autre?
Comment expliquer que ce
transfert soit unidirectionnel ?
* Observation d'électronographies de synapses.
*Observation de l'organisation d'une synapse avant
puis après la stimulation du neurone pré-synaptique.
Les neurones communiquent
entre eux par des synapses. A
leur niveau, l'association
neurotransmetteur- récepteur
assure la transmission des
messages nerveux.
TP6 : La modulation du
message nerveux de la douleur
au niveau de la moelle
épinière.
Prob : Comment expliquer la
modulation du message nerveux
de la douleur au niveau de la
moelle épinière?
* Expérience de stimulation des neurones :
- fibre sensitive de type C.
- interneurones enképhalinergiques.
Remarque : le schéma élaboré à partir du modèle
Jessel et Iversen (1977) dans lequel les récepteurs
morphiniques sont situés sur les terminaisons du
neurone pré-synaptique est abandonné. Les récepteurs
enképhalinergiques sont localisés sur les corps
cellulaires des neurones post-synaptiques de la corne
dorsale de la moelle épinière.
Dans la corne dorsale de la
moelle épinière, les enképhalines
interviennent au niveau des
neurones nociceptifs. Les
enképhalines sont libérées par
des interneurones spécialisés.
Elles vont se fixer sur des
récepteurs spécifiques localisés
dans la membrane post-
synaptique. Elles inhibent aussi
la transmission du message
nerveux nociceptif vers le
cerveau.
TP7 : La modulation du
message nerveux au niveau
du cerveau.
Prob : Les enképhalines sont
présentes dans le cerveau (des
récepteurs à enképhalines sont
visibles sur des cartographies de
l'encéphale). Comment les
enképhalines interviennent-elles
au niveau du cerveau?
* Etude de documents sur le système de récompense (
document fourni en
annexe).
* Etude de cartographie de l'encéphale visualisant les
récepteurs opioïdes.
Dans le cerveau, la fixation des
enképhalines sur les récepteurs
opioïdes des neurones
modulateurs provoque la levée
de l'inhibition qu'ils exercent sur
l'activité des neurones
dopaminergiques. Par voie de
conséquence, cette levée
d'inhibition entraîne une sécrétion
accrue de dopamine qui
contribue à la sensation de
plaisir.
TP8 : Modulation du message
nerveux de la douleur par la
morphine
Prob : Comment expliquer les
effets de la morphine sur la
transmission du message
nerveux de la douleur ?
* Etude expérimentale des effets de la morphine sur les
voies de la douleur.
La morphine, en se fixant sur les
récepteurs opioïdes localisés sur
les neurones de la corne dorsale
de la moelle épinière, est à
l'origine d'une puissante activité
analgésique qui n'entraîne pas
une dépendance.
La progression présentée sous forme de tableau est divisée en 9 TP. Certains TP peuvent être effectués en classe entière
ou en demi-groupe : au choix du professeur et en fonction de la répartition des heures de cours.
En s'aidant du TP 8, les élèves ont réussi à trouver les effets et le mode d'action des opiacées (morphine et héroïne) au
niveau du cerveau et à envisager les dangers de ces substances toxicomanogènes si elles sont utilisées à mauvais escient.
Les TP 9 n'est pas à proprement parler un TP mais les professeurs peuvent envisager un dialogue utile avec leurs élèves
autour des dangers de la toxicomanie.
Les professeurs peuvent faire appel à des intervenants extérieurs :
-Un médecin : il informe sur les produits et leurs effets mais aussi sur les risques liés à la santé, les traitements et les lieux
d'accueil.
-Un policier : il donne des informations sur les lois et répond aux nombreuses questions des élèves (dépénalisation, risque
pénal…).
Proposition de sujet d'examen.
Durée: 45 min.
Comment les drogues dérèglent le circuit de récompense du cerveau?
Le dénominateur commun à toutes les drogues est leur action sur un circuit de neurones produisant de la dopamine,
situé dans la profondeur du cerveau (dans l'aire tegmentale ventrale) : c'est le circuit de récompense du cerveau. Sans lui,
aucune satisfaction, aucun désir ni aucun plaisir ne serait jamais offerts à l'Homme. Toutes les drogues exacerbent la
sécrétion de dopamine.
Comment fonctionne ce circuit en temps normal ?
L'absorption de nourriture, l'activité sexuelle, entre autres, activent ce système. La dopamine alors libérée dans le cerveau,
en agissant sur plusieurs circuits neuronaux, procure une impression de satisfaction et consolide la mémorisation du
comportement qui vient d'être exécuté. "Tous nos comportements sont organisés de façon à faire couler dans le cerveau
autant de dopamine que possible, pour nos procurer un degré suffisant d'élan vital", suggère Jean Constantin, directeur de
l'unité de neuropsychologie expérimentale du CNRS à Rouen.
L'Effet pervers des drogues.
Les drogues stimulent ce circuit de façon excessive. Des flots de dopamine inondent alors certaines zones du cerveau. A la
longue, cela modifie le fonctionnement normal du système, en le rendant plus difficile à activer.
Les plaisirs de la vie courante n'y suffisent plus, seule une drogue le peut. Sans drogue, ni dopamine, c'est la dépression.

Première question: (10 points)
Exploiter un document.
En s'appuyant sur le texte, définir le terme "circuit de récompense" et expliquer son rôle dans le comportement humain.
Deuxième question:( 10 points)
Mobiliser des connaissances.
A l'aide de vos connaissances, définir les supports nerveux du message de la sensation de plaisir et expliquer la modulation
de la transmission de ce message en présence ou en absence de drogue.
Un texte d'une dizaine de lignes illustré par quelques schémas est attendu.
Fiche TP 7
Le contrôle du message nerveux au niveau du cerveau
Texte 1
Les motivations d'un comportement sont les processus responsables de la recherche d'un but pour ce comportement. Le
fait de boire quand on a soif en constitue un exemple. Ce comportement dirigé vers un but sert à satisfaire des besoins
corporels. Ce besoin correspond à une chute de la concentration de l'eau dans l'organisme et la satisfaction de ce besoin
correspond au retour de la concentration de l'eau vers la normale. Toutefois, le choix d'une boisson en particulier, de l'eau
ou un soda, est lié au fait qu'une boisson spécifique procure une sensation de plaisir, c'est à dire une récompense pour
l'organisme.
On a utilisé une technique qui porte le nom d'autostimulation cérébrale.
Dans cette technique un animal commande lui même le taux d'administration de décharges électriques par des électrodes
implantées dans des régions cérébrales bien définies. On place l'animal de laboratoire dans une cage contenant un levier
qu'il peut presser à volonté.
L'animal appuie sur le levier de façon occasionnelle si aucune décharge électrique n'est envoyée à l'encéphale lors de la
pression.
Si, en revanche , le fait d'appuyer sur le levier permet d'administrer des décharges électriques dans l'encéphale et de le
stimuler, un comportement différent se manifeste selon la position des électrodes. Si l'animal presse le levier plus souvent
qu'il ne ferait en l'absence de décharge électrique, cette stimulation électrique est, par définition, gratifiante, s'il le presse
moins souvent, la décharge électrique est ressenti comme une punition.
De cette manière, la fréquence à laquelle l'animal presse le levier donne une mesure de l'efficacité d'une récompense ou
d'une punition. On trouve différents taux de pression selon les différentes régions cérébrales. Le taux le plus importants de
pression est attribué à des zones appelées : les systèmes de récompense.
Le système de récompense est constitué d'un groupe de neurones qui produisent et libèrent un neurotransmetteur : la
dopamine. La libération de dopamine intervient directement dans la genèse de la sensation de plaisir
QUESTIONS
1/ Expliquez en argumentant à l'aide du texte comment ces expériences ont permis de mettre en évidence les systèmes de
récompense au niveau du cerveau (exploiter un document).
2/ Dessinez un neurone du système de récompense et précisez la substance qui est impliquée dans la sensation de plaisir
(Mobiliser des connaissances).
Texte 2
Il semble que la stimulation électrique des systèmes de récompense déclenche la production de substances analgésiques
que le système nerveux produit naturellement : les enképhalines.
Les enképhalines diminuent l'activité d'interneurones inhibiteurs dont l'activité diminue la libération de dopamine. Cette
diminution d'activité inhibitrice à pour conséquence l'augmentation de la libération de dopamine.
QUESTIONS:
1/ A l'aide de deux schémas (avec ou sans stimulation électrique) montrez comment les enképhalines contrôlent la
sensation de plaisir au niveau des systèmes de récompense. (exploiter un document)
2/ Expliquez en 4 à 5 lignes, les mécanismes neuronaux contribuant à la sensation de plaisir. (mobiliser des connaissances)