Neurophysiologie et signalisation cellulaire
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Université Dr Moulay Tahar -Saida Faculté des Sciences&Technologies Département de Biologie 1.généralités sur le Système Nerveux 1.1. Organisation de l’encéphale 1.2. Neurogénèse 1.3 Fonctions du SN Pr.SLIMANI.M [email protected] • Le SN = encéphale SNC (central) moelle épinière nerfs périphériques (nerfs crâniens et rachidiens) 12 paires et. de nerfs crâniens 31 paires de nerfs rachidiens SNP (périphérique) SN végétatif ou autonome SN entérique Innerve les vaisseaux sanguins et organes internes Contrôle l’activité du tube digestif SYSTEME NERVEUX CENTRAL Moelle épinière Encéphale (colonne vertébrale) (boîte crânienne) Tronc cérébral Cervelet Cerveau • Organisation de l’encéphale (1) L’encéphale comporte le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet. Tronc cérébral Cervelet MOELLE EPINIERE NEVRAXE Cerveau ENCEPHALE Ce sont des centres d’intégration, qui analysent les infos sensorielles afin de donner des réponses motrices basées sur l’expérience, les réflexes…. • Le système nerveux Dans le crâne Dans le canal vertébral de la colonne vertébrale Recouverts par 3 membranes = méninges (protection) Espaces entre les membranes = liquide céphalorachidien. • Le SN a 3 fonctions principales 1) Fonction sensitive : détection des modifications internes et externes (rôle des récepteurs) 2 2) Fonction intégratrice : analyse et intègre les infos venant des récepteurs. Comparaison avec valeurs de références puis décision d’une réponse appropriée 1 3 3) Fonction motrice : envoie d’un signal à l’effecteur Rôle des nerfs et des neurones : circulation de l’information Elaboration des messages afférents Intégration SNC Perception Transmission Nerfs Transduction Transport de l’information codée Récepteur spécialisé Signal électrique Signal physique Elaboration des messages efférents Construction du mouvement SNC Commande Transmission Nerfs Transduction Transport de l’information codée Effecteur spécialisé Signal électrique Signal physique Développement du système nerveux central La neurulation : de la plaque neurale au tube neural •La partie axiale de l'ectoderme primitif forme la plaque neurale au 16ème jour après la fécondation. •La plaque neurale se déprime sagitalement, au-dessus de la notochorde, pour former la gouttière neurale. • La fermeture dorsale des deux lèvres de la gouttière neurale forme le tube neural vers la fin de la troisième semaine. Fermeture d'abord rostrale puis caudale. Il devient isolé de l'ectoderme de surface La fusion des gouttières neurales est liée au fait que les cellules neuroectodermiques se reconnaissent et augmentent leur capacité d'adhésion grâce à l'expression accrue des N-cadhérines et des N-CAMs à la faveur de la E-cadhérine (spécifique des épithéliums). •Fermeture des neuropores antérieur et postérieur aux 24ème et 27ème jour respectivement. -Des cellules du toit du tube neural migrent latéralement pour former les crêtes neurales. Ces cellules vont éventuellement migrer en suivant des voies spécifiques qui vont les exposer une fois de plus à différentes molécules inductrices. Elles se différencieront finalement pour former entre autres les ganglions spinaux et végétatifs. -De chaque côté du tube neural, le mésoderme s’épaissit et se subdivise en structures: somites. Celles-ci sont les précurseurs de la musculature axiale et du squelette. Le tube neural situé dans la région des somites formera la future moelle épinière. Les extrémités antérieures du tube neural vont pour leur part se refermer et continuer de s’étendre pour donner naissance aux différentes structures cérébrales Développement de l'extrémité rostrale du tube neural Stade trois vésicules : fin de la 4ème semaine 03 vésicules: le prosencéphale, le mésencéphale et le rhombencéphale • Prosencéphale(cerveau antérieur, forebrain) ,Mésencéphale (midbrain) ,Rhombencéphale (hindbrain) 05 vésicules : le télencéphale, le diencéphale, le mésencéphale, le métencéphale et le myélencéphale Télencéphale et diencéphale donnent le cerveau. Le mésencéphale donne la partie du tronc cérébral de même nom. Le métencéphale est à l'origine de la protubérance et du cervelet. Enfin, le myélencéphale donne le bulbe. Divisions embryologiques Divisions anatomiques Télencéphale Prosencéphale Cerveau Diencéphale Mésencéphale Mésencéphale Encéphale Tronc cérébral Protubérance annulaire Métencéphale Rhombencéphale Myélencéphale Moelle spinale Cervelet Cervelet Bulbe rachidien Tronc cérébral Moelle spinale L'histogénèse du SNC aboutit à la formation de 100 milliards de neurones Le potentiel mitotique du neuroépithélium est important mais limité dans le temps puisqu'il s'épuise progressivement entre la 16e semaine et la naissance. Il est toutefois établi aujourd'hui, chez les mammifères, que des cellules souches neuronales persistent durant toute la vie essentiellement dans la région de l'hippocampe et du bulbe olfactif En outre une deuxième vague de neurogénèse postnatale produit un grand nombre d'interneurones destinés au cortex cérébelleux, à l'hippocampe et aux bulbes olfactifs. La différenciation des neurones •L'encéphale contient du LCR dans son système ventriculaire, constitué par : les deux ventricules latéraux dans le télencéphale le troisième ventricule dans le diencéphale l'acqueduc de Sylvius dans le mésencéphale le quatrième ventricule, schématiquement situé entre la protubérance et le bulbe en avant, et le cervelet en arrière. •La moelle épinière contient du LCR dans son canal central, le canal de l'épendyme. Le névraxe est également entouré du LCR contenu dans la boîte crânienne et le canal vertébral. LES MOLÉCULES QUI GUIDENT LE CÔNE DE CROISSANCE Le cône de croissance qui guide l’axone vers la cellule avec laquelle il doit former une synapse.. ces signaux prennent la forme de molécules. Le cône de croissance peut être influencé par ces molécules. Il possède des récepteurs spéciaux capables de les détecter. C’est donc grâce au déploiement de molécules guides et à leurs récepteurs spécifiques répartis sur différents neurones que les grandes voies neuronales se mettent en place dans l’embryon . Celles-ci peuvent être divisées en deux grandes familles: 1- La première est faite de molécules attachées à différents supports situés sur la voie qu’emprunte le cône de croissance. Ces molécules d’adhérence cellulaire sont reconnues par des récepteurs spécifiques situés sur la membrane du cône de croissance. C’est donc par contact direct avec ces molécules que d’autres signaux sont transmis à l’intérieur de l’axone en croissance, des signaux qui en bout de ligne orientent la direction de sa croissance. Par opposition à la famille suivante, on qualifie ces molécules de non diffusibles 2-La seconde famille fait donc intervenir des molécules non pas fixées sur un substrat, mais libres de diffuser dans le milieu aqueux qui entoure le cône de croissance. Ce mécanisme reçoit l’appellation de chimiotropisme. … Finalement il existe une troisième catégorie de molécules qui, sans être des signaux de signalisation en tant que tel, sont néanmoins nécessaires à l’allongement de l’axone. On les appelle les facteurs de croissance et ils jouent un rôle crucial dans la formation des connexions synaptiques Les mécanismes moléculaires dans le développement précoce du SNC Au cours des dernières années le développement embryonnaire du SNC a pu être attribué à l'interaction complexe entre différentes molécules sécrétées telles que celles de la superfamille des TGF-b (transforming growth factors) et leur membres les BMPs (bone morphogenetic proteins), les FGFs (fibroblast growth factors) et les Wnts (wingless related), ainsi que les CAMs (molécules d'adhésion cellulaire) et certains gènes, en particulier les gènes homéotiques et Pax . Ces facteurs agissent en association et selon une séquence spatio-temporelle spécifique. C'est l'activation de certains gènes qui déterminera notamment la différenciation des cellules neuroectoblastiques en neurones ou cellules gliales. En outre, des facteurs exogènes tels que l'acide folique et le cholestérol sont également indispensables au développement harmonieux du tube neural • Organisation de l’encéphale : Cortex cérébral : couleur grise. Le cortex et les autres parties du cerveau qui ont la même apparence = substance grise. La substance grise contient un grand nombre de corps cellulaires de cellules nerveuses Substance blanche : à l’intérieur de la substance grise du cortex cérébral. Paquets de fibres nerveuses comme dans le corps calleux. Blanc car les axones sont recouverts de myéline. Noyaux gris centraux (corps striés) : noyau caudé + putamen + globus pallidus (+ thalamus). Capsule interne : entre le noyau caudé et le putamen. Contient des fibres nerveuses qui connectent le cortex cérébral à la moelle épinière Substance noire : petite structure sous le thalamus Noyau rouge : petite structure dans le tronc cérébral Toutes ces structures jouent un rôle important dans le contrôle du mouvement • Organisation de l’encéphale Hémisphère cérébral Mésencéphale (cerveau moyen) Corps calleux Septum pellucidum Thalamus Noyau rouge Hypothalamus Hypophyse (glande pituitaire) Protubérance Bulbe rachidien Cervelet STRUCTURE DES MÉNINGES 1 -La dure-mère : Espace sous-dural 2 - L'arachnoïde : système de trabécules fines fibres de collagène quelques fibres élastiques 3-La pie-mère : un réseau serré de fines fibres de réticuline et de fibres élastiques cellules mésenchymateuses aplaties
