physiologie neuronale et système nerveux autonome
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Physiologie neuronale et Système nerveux végétatif Gaëlle ROUX Anesthésie-réanimation Neurochirurgie CHU Bordeaux Physiologie neuronale Neurones = cellules excitables constituant l’unité fonctionnelle du SNC ou du SNP • Assure la transmission d’un signal : l’influx nerveux • Informations perçues et transmises au SNC • Intégration neuronale • Transmission aux organes effecteurs 4 parties fonctionnelles distinctes : • les dendrites • le corps cellulaire (soma) • l'axone • les terminaisons synaptiques Physiologie neuronale Corps cellulaire: noyau, RE, mitochondries, appareil de Golgi, cytoplasme Dendrites: arborescences terminales de la membrane des neurones Axone: conduit principal pour le transit de l’information, peut être entouré d’une gaine de myéline, contient les neurotransmetteurs Synapse: zone de contact fonctionnelle entre 2 neurones ou entre un neurone et une autre cellule Physiologie neuronale Membrane neuronale spécifique Présence de canaux ioniques Propagation d’un influx électrique le long de l’axone et des dendrites jusqu’aux synapses Physiologie neuronale Les stimuli recueillis par les dendrites sont intégrés puis, lorsqu'ils sont suffisants, déclenchent un potentiel d'action dans la zone proximale de l'axone => le potentiel d'action se propage le long de l'axone et envahit les terminaisons synaptiques => le flux d'informations a donc un sens bien déterminé Les axones ont une longueur très variable (jusqu’à 1 m) Potentiels de membrane Les potentiels électriques résultent de mouvements d’ions au travers des membranes neuronales Ces mouvements découlent : • des différences de concentration d’ions sp écifiques de Pompes à ions part et autre de la membrane, • de la perméabilité sélective de la membrane à certains Canaux ioniques de ces ions Courant induit Potentiel de repos C’est une différence de potentiel constante entre les deux faces de la membrane d’une cellule au repos, environ - 70 mV Pompes ioniques Les protéines membranaires intrinsèques sont responsables de l’accumulation ou de l’évacuation active de certains ions Canaux ioniques Les protéines membranaires intrinsèques sont munies de pores et permettent la diffusion passive mais sélective de certains ions Ions K+ Concentrations ioniques de repos extérieur de la membrane : • ions positifs : Na+ surtout (K+ et Ca++) • ions négatifs : Cl- surtout => léger surplus d’ions + intérieur du neurone : • ions positifs : K+ surtout (et Na+) • ions négatifs : protéines et ions phosphates => léger surplus d’ions - Potentiel d’action C’est une modification active, brutale et transitoire du potentiel transmembranaire, en réponse à une ou plusieurs stimulations selon la loi du tout ou rien. Ouverture des canaux Na+ => inversion transitoire du potentiel transmembranaire Potentiel d’action repos Potentiel d’action seuil d'excitabilité : correspond à la valeur à laquelle les canaux sodiques commencent à s'ouvrir potentiel d'action : • déclenché lorsque la cellule est dépolarisée au-delà du seuil d'excitabilité (environ -50 mV) • loi du tout ou rien • le potentiel transmembranaire atteint environ +30 mV • durée : environ 1 ms • provient de l'activation rapide de canaux membranaires voltage-dépendants Évolution de la perméabilité membranaire Perméabilité dominante au K+ Perméabilité dominante au Na+ Évolution de la perméabilité membranaire Perméabilité dominante au K+ Potentiel d’action la propagation se fait progressivement d'une extrémité à l'autre de l'axone vitesse de propagation : dépend du type, du diamètre de la fibre et de la présence ou non de myéline Axones non myélinisés : dépolarisation de proche en proche le long de la fibre nerveuse • établissement de courants locaux qui dépolarisent progressivement le segment de membrane adjacent • lorsqu’il atteint le seuil d'excitabilité, le potentiel d'action se régénère et le processus Potentiel d’action Axones myélinisés: plus la fibre est grosse et myélinisée, plus la conduction est rapide : 0,5 m/s pour les fibres les plus lentes (fibres de la douleur) • 20 m/s pour les fibres les plus rapides (motoneurones alpha) • très lent par rapport à la propagation de la lumière (300000 km/s) • Potentiel d’action Axones myélinisés : conduction saltatoire Propagation de la dépolarisation d'un noeud de Ranvier (grâce aux courant locaux) jusqu'au noeud suivant • Lorsque le potentiel seuil est atteint, le potentiel d'action se régénère à ce noeud => conduction rapide du potentiel d'action. • Transmission synaptique synapse = point de « connexion » entre deux neurones 1 mm3 de substance grise corticale contient 5 milliards de synapses Anatomie de la synapse Neurone présynaptique Neurone postsynaptique Neurone présynaptique Neurone postsynaptique Transmission synaptique Deux types de synapses : • synapses électriques (rares) : permet au potentiel d’action de passer directement d’une membrane à l’autre • synapses chimiques ++ synapse électrique synapse chimique Transmission synaptique permet le passage de l'influx nerveux d'un neurone présynaptique vers un neurone post-synaptique libération par le neurone pré-synaptique de neurotransmetteurs stockés dans les vésicules synaptiques action du neurotransmetteur au niveau post-synaptique sur les récepteurs spécifiques qui transmettent le message le neurone post-synaptique réagit aux neurotransmetteurs en modifiant son activité électrique et biochimique membrane post-synaptique : le canal à Na+ s’ouvre lorsque le neurotransmetteur se fixe sur le récepteur Transmission synaptique La liaison du récepteur avec le neurotransmetteur peut avoir 2 effets : ouverture de canaux à sodium : => ↓ polarité de la membrane => potentiel d ’action (si la dépolarisation > seuil) => influx (effet +) ouverture de canaux à Cl- +/- de canaux à K+ : => ↑ polarité de la membrane => seuil plus difficile à atteindre => neurone plus difficile à dépolariser (effet -) glutamate (effet excitateur) GABA (effet inhibiteur) Transmission synaptique L’effet du neurotransmetteur dépend : • du type de neurotransmetteur • du type de récepteur => effet excitateur : PPSE (potentiel post-synaptique excitateur) => effet inhibiteur : PPSI (potentiel post-synaptique inhibiteur) Transmission synaptique Chaque neurone reçoit des terminaisons PPSE et PPSI : si PPSE > PPSI : le neurone moteur est dépolarisé au-delà du seuil => influx si PPSE < PPSI : pas d’influx Transmission synaptique modulation de la douleur : si le neurone inhibiteur est actif, le neurone d’association devient peu sensible (plus difficile à dépolariser) => inhibition du message douloureux Neurotransmetteurs • Acétylcholine SNC : SN végétatif ++ Jonctions neuromusculaires Neurotransmetteurs • glutamate • GABA • adrénaline • noradrénaline • dopamine • glycine • sérotonine • endorphines • enképhalines Neurotransmetteurs un neurotransmetteur ne peut agir que s'il se fixe à son récepteur possibilités : • 1 neuroT => 1 Rc • 1 neuroT => plusieurs Rc acétylcholine : Rc nicotiniques et Rc muscariniques adrénaline : Rc α- et β-adrénergiques • plusieurs neuroT => 1 Rc adrénaline, noradrénaline : Rc α-adrénergiques Neurotransmetteurs Devenir : dégradation par enzymes de le fente synaptique recaptage par des cellules gliales ou le bouton synaptique diffusion hors de la fente synaptique Neurotransmetteurs Exemple : élimination de l'acétylcholine diffusion hors de la fente : peu dégradation par l’acétylcholinestérase : près de 50% de l'acétylcholine est détruite sans même avoir pu se fixer à un récepteur AChE Acétylcholine ac. acétique + choline organophosphorés (insecticides, gaz de combat) : inhibiteurs de l'AChE Action des drogues sur la synapse • effet agoniste : la drogue a le même effet que le neurotransmetteur • effet antagoniste : blocage du récepteur • inhibition du recaptage • inhibition de la sécrétion de neurotransmetteur Système nerveux végétatif Système nerveux végétatif (autonome) partie du système nerveux assurant la régulation du milieu intérieur => contrôle et harmonisation des grandes fonctions vitales et automatiques (circulation, respiration, digestion…) formé de deux ensembles de fibres nerveuses périphériques et centrales: • système (ortho)sympathique ou adrénergique • système parasympathique ou cholinergique la plupart des organes reçoivent des terminaisons sympathiques et des terminaisons parasympathiques Système sympathique : • actif en cas d’urgence • prépare l’organisme à affronter un danger : attaque ou fuite, mobilisation de l’énergie en état de stress Système parasympathique : • actif au repos, économiseur d’énergie, maintien des activités de base En pratique : les deux systèmes sont toujours actifs Effets liés à l’augmentation du tonus sympathique « Le stress » Tonus parasympathique « Le repos du guerrier » myosis, larmes, accommodation sécrétions exo. fréq. cardiaque érection C’est un système très complexe ! fibres sympathiques : proviennent de la moelle épinière neurotransmetteur : noradrénaline fibres parasympathiques : la plupart sont contenues dans les nerfs crâniens (X ++) neurotransmetteur : acétylcholine Système orthosympathique Système orthosympathique Organisation anatomique Système orthosympathique Voies Voie efférente sympathique : centres médullaires cervico-thoraciques et lombaires fibre pré-ganglionnaire courte relais ganglionnaire para- et prévertébral (loin des organes) fibre post-ganglionnaire longue cas particulier: médullo-surrénale Système orthosympathique Synapse Système orthosympathique Synapse surrénalienne Système orthosympathique Synapse Système orthosympathique Neuromédiateur => stockée dans les vésicules des terminaisons nerveuses Système orthosympathique Neuromédiateur Système orthosympathique Neuromédiateur Système orthosympathique Neuromédiateur Inactivation de la noradrénaline : recapture +++ • présynaptique, neuronale • post synaptique, extraneuronale dégradation enzymatique : • étape 1 : monoamine-oxydases (MAO) et catéchol-Ométhyl-transférases (COMT) • étape 2 : aldéhyde déhydrogénase, aldéhyde réductase Système orthosympathique Effets sur les organes innervés Système orthosympathique Récepteurs Récepteurs α : α1 : post-synaptique, stimulation α2 : pré-synaptique, inhibition de la sécrétion de noradrénaline Récepteurs β : β1 : stimulation β2 : relaxation β3 : lipolyse Médicaments du système sympathique Classification : agonistes = sympathomimétiques • directs • indirects antagonistes = sympatholytiques • directs • indirects Médicaments du système sympathique Sympathomimétiques directs Médicaments du système sympathique Sympathomimétiques directs Agonistes α1 : adrénaline, noradrénaline, dopamine, méthoxamine, phényléphrine, néosynéphrine Agonistes β1 : isoprénaline, dobutamine, adrénaline, dopamine, orciprénaline Agonistes β2 : isoprénaline, dopamine, dobutamine, salbutamol, terbutaline, fénotérol, orciprénaline, clenbutérol, salmétérol, formotérol Médicaments du système sympathique Sympatholytiques directs Médicaments du système sympathique Sympathomimétiques indirects Effet : augmentation de la concentration du neuromédiateur antagonistes α2 : inhibent l'effet inhibiteur des récepteurs α2 sur la synthèse de noradrénaline ex : yohimbine, idazoxane inhibiteurs de la recapture de noradrénaline : ex : imipramine, cocaïne inhibiteurs de la mono-amine-oxydase : ex : phénelzine, pargyline, sélégiline, toloxatone stimulants de la libération de noradrénaline : ex : amphétamine, tyramine, éphédrine Médicaments du système sympathique Sympatholytiques indirects Effet : diminution de la concentration du neuromédiateur agonistes α2 : majorent l'effet inhibiteur des récepteurs α2 sur la synthèse de noradrénaline ex : phénoxybenzamine, phentolamine, αméthylnoradrénaline (métabolite actif de l'α-méthyldopa), clonidine, méthoxamine inhibiteurs de la libération de noradrénaline : ex : guanéthidine inhibiteurs du stockage granulaire : ex : réserpine Médicaments du système sympathique Utilisations thérapeutiques Agonistes adrénaline : choc anaphylactique, arrêt cardiaque, asthme, anesthésie locale dobutamine : choc cardiogénique salbutamol (β2+) : asthme, tocolyse phényléphrine, éphédrine : AG, décongestion nasale amphétamine : psychostimulant Médicaments du système sympathique Utilisations thérapeutiques Antagonistes phénoxybenzamine, phentolamine : phéochromocytome prazosine : HTA β-bloquants : ischémie coronaire, HTA, dysrythmies, anxiété, tremblement, glaucome clonidine, α-méthyldopa (α 2+) : HTA Système parasympathique Tonus parasympathique « Le repos du guerrier » myosis, larmes, accommodation sécrétions exocrines fréquence cardiaque érection Système parasympathique Organisation anatomique Système parasympathique Voies Voie efférente parasympathique : centres cérébraux (nerfs crâniens III,VII, IX, X) et sacrés (nerfs pelviens) fibre pré-ganglionnaire longue relais ganglionnaire proche des organes fibre post-ganglionnaire courte Système parasympathique Synapse Système parasympathique Neuromédiateur => stockée dans les vésicules des terminaisons nerveuses Système parasympathique Neuromédiateur ACh ACh Système parasympathique Neuromédiateur Inactivation de l’acétylcholine : étape 1 : hydrolyse +++ • par l’acétylcholinestérase intra-synaptique, neuronale • production de choline et d’acide acétique étape 2 : recapture de choline • 50 % de la quantité libérée par l’hydrolyse Système parasympathique Effets sur les organes innervés contraction Système parasympathique Récepteurs Récepteurs nicotiniques : • stimulés par la nicotine • localisation post-synaptique au niveau du relais ganglionnaire des systèmes para- ET orthosympathiques Système parasympathique Récepteurs Récepteurs muscariniques : • stimulés par la muscarine • localisation post-synaptique sur l’organe cible (parasympathique seul) Médicaments du système parasympathique Classification : agonistes = parasympathomimétiques • directs • indirects antagonistes = parasympatholytiques • directs • indirects Médicaments du système parasympathique Parasympathomimétiques directs = cholinergiques : • muscariniques: ex : carbachol, métacholine, pilocarpine, oxotrémorine • nicotiniques ex : nicotine, lobéline indirects : • anticholinestérasiques : néostigmine, pyridostigmine, physostigmine, edrophonium Médicaments du système parasympathique Parasympatholytiques directs : • antagonistes muscariniques (« atropiniques ») ex : atropine, scopolamine, ipratropium • antagonistes nicotiniques Médicaments du système parasympathique Indications thérapeutiques Parasympathicomimétiques : néostigmine • tachycardie supraventriculaire • atonie intestinale postopératoire ou de réanimation • atonie vésicale postopératoire • curarisation résiduelle aux pachycurares • poisons organophosporés Médicaments du système parasympathique Indications thérapeutiques Parasympathicolytiques : atropiniques mydriatique bronchospasme hypersécrétion bronchique et salivaire prévention / traitement de la syncope vagale spasmes intestinaux coliques néphrétiques mal des transports Merci à tous pour votre attention!
