Le système nerveux
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L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la Neurophysiologie Enfant autiste Une absence d'échange avec le bébé. L’enfant est indifférent à la voix et au visage. Lorsqu‘elle est sollicité, elle ne répond pas. Elle fuit même le regard des autres. Le sommeil est difficile. Elle est soit très sage, soit fortement agité. Christopher Reeves Christopher Reeves était un acteur américain. Il est devenu tétraplégique à la suite d'une chute de cheval survenue le 27 mai 1995. Il a milité pour la cause des personnes handicapées et a travaillé pour développer la recherche sur la réparation de la moelle épinière. Lou Gherig Henry Louis « Lou » Gehrig (19 juin 1903 – 2 juin 1941) Joueur américain de baseball chez les New York Yankees. Surnommé The Iron Horse (le cheval de fer) pour sa durabilité. Il avait établi un record en jouant dans 2130 matchs d'affilés sans en rater un seul. Sa carrière et sa vie furent raccourcies par la maladie « sclérose latérale amyotrophique ». Une Ballerine Les danseurs/danseuses de ballet présentent un réflexe H de la moelle épinière d’une plus faible intensité que celle de la population moyenne. L’enfant autiste Anne, le jouer de basebal Lou Gherig, l’acteur Christopher Reeves, la ballerine – ils représentent tous et toutes des conditions et des situations différentes mais ils ont une chose en commun. Pour comprendre leur capacité ou leur perte de capacité, il faut comprendre le système nerveux. Activités complexes: par ex. l’appréciation de la musique, jouer au football Activités simples: retrait rapide du pied ou de la main. Le cerveau • Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps • Il est composé de cellules individuelles • Les cellules principales du cerveaux sont les a) Neurones – les cellules qui génèrent les signaux électriques b) Cellules gliales – les cellules qui apportent un support aux neurones Neurones en réseau Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles? Le Neurone Soma – contient le noyau, ADN. Dendrite – reçoit les signaux Axone – envoie les signaux Activités complexes: par ex. l’appréciation de la musique, jouer au football Activités simples: retrait rapide du pied ou de la main. Un réflexe simple 1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise Un réflexe Une activité du système nerveux qui ne nécessite pas d’intervention du cerveau. Un réflexe simple 2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs (direction de la transmission des signaux selon les flèches). Un réflexe simple 3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Certains d’entre eux envoient leur axones au cerveau ou la sensation douloureuse est enregistrée. D’autres interneurones contactent des motoneurones qui envoient directement des signaux aux muscles de la jambe. Un réflexe simple 4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise. Classification des neurones basée sur les connexions • neurones sensoriels – envoient les signaux sensoriels de la périphérie vers le centre (cerveau, moelle épinière) • neurones moteurs - envoient les signaux de commandes du centre vers la périphérie • interneurones – ne sortent pas du système nerveux central. Ils envoient les signaux entre neurones. Classification des neurones en fonction de la direction des signaux • afférents – signaux de la périphérie vers le centre • efférents - du centre vers la périphérie Le système nerveux est un système électrique Le champs électrique du système nerveux est crée par une distribution inégale des ions à travers la membrane neuronale. Les ions qu’on trouve dans le système nerveux sont : Na+ K+ Ca2+ ClLa différence de charge entre les deux côtés de la membrane s’appelle le potentiel de membrane. Un neurone est au repos quand • il n’est pas en train d’envoyer un signal vers un autre neurone • il n’est pas en train de recevoir des impulsions venant d’autres neurones. Potentiel membranaire d’un neurone au repos – potentiel de repos Mesure du potentiel de repos. • Un voltmètre • Différence de potentiel entre une électrode placé à l’intérieur de la cellule, et une autre électrode placée dans le milieu extracellulaire. • L’intérieur du neurone est négatif par rapport à l’extérieur; • La valeur du potentiel de repos est de l’ordre de -65 mV. 220 V Potentiel d’action – l’envoi du signal Potentiel d’action – l’envoi du signal Le Potentiel de membrane potentiel d’action – crée par l’entrée du Na+ Le seuil pour le potentiel d’action période réfractaire relative Crée par période réfractaire absolue • L’arrêt de l’entrée du Na+ • la sortie du K+ Potentiel d’action – l’envoi du signal Potentiel membranaire potentiel d’action – transmission des signaux période réfractaire absolue (non réponse aux signaux entrants) période réfractaire relative (réponse diminuée aux signaux entrants) Propagation du potentiel d’action neurone bipolaire, multipolaire neurone unipolaire Facteurs qui déterminent la vitesse de transmission axonique • Diamètre de l’axone – la vitesse est proportionnelle au diamètre axonique • La présence de myéline – la myéline augmente la vitesse Propagation du potentiel d’action Quelques neurones sont myélinisés. La myéline consiste en des cellules grasses qui entourent l’axone neuronal. La myéline isole l’axone. Les espace entre la myéline s’appellent les noeuds de Ranvier. La perte de myéline Plusieurs maladies telles que la sclérose en plaque ou le diabète engendrent une perte partielle de la myéline autour des axones. Par ex. chez les diabètes, la perte de la myéline autour des neurones sensoriels mène parfois à une perte de sensibilité des pieds. Le diabète doit donc surveiller ses pieds le soir avant de se coucher car les blessures sur ses pieds peuvent passer inaperçues à cause d’un manque de signalisation des pied vers la moelle épinière et vers le cerveau. La synapse Les neurones communiquent entre eux par les synapses. Neurones en réseau Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles? Deux sortes de synapses dans le corps Entre neurone et neurone Entre neurone et muscle La synapse Neurone présynaptique – envoie les signaux Neurone postsynaptique – reçoit les signaux La synapse Neurone présynaptique Synapse axo-dendritique Neurone postsynaptique synapse Synapse axo-somatique Neurone postsynaptique Neurone presynaptique synapse La terminaison axonique et la synapse Quand un potentiel d’action arrive au niveau de la terminaison nerveuse: 1) Les molécules de neurotransmetteur contenues dans la terminaison nerveuse sont libérées à partir des vésicule synaptiques dans l’espace synaptique. 2) Le neurotransmetteur se fixe sur les récepteurs membranaires situés sur la membrane postsynaptique, 3) Ceci induit une réponse postsynaptique. Potentiel d’action – l’envoi du signal Potentiel membranaire potentiel d’action – transmission des signaux La période réfractaire relative La période réfractaire absolue Non réponse aux signaux entrants Terminaison axonique et synapse terminaison axonique présynaptique 1. vésicules synaptiques avec les molécules de neurotransmetteurs espace synaptique Membrane postsynaptique 5. récepteurs Le neurotransmetteur agit comme une clé. Il ouvre le neurorécepteur et permet le passage des ions à travers la membrane synaptique Neurotransmetteur Neurorécepteur La jonction neuromusculaire Le neurotransmetteur à la jonction neuromusculaire est l’acétylcholine. La réponse du neurone postsynaptique dépend sur le type de neurorécepteur présent sur la membrane postsynaptique. Les deux récepteurs principaux pour l’acétylcholine sont le récepteur nicotinique sur les muscles squelettiques • le récepteur muscarinique sur les muscles cardiaques • Les événements postsynaptiques après le potentiel d’action dans le neurone présynaptique Le potentiel de repos (avant l’arrivée du signal présynaptique) – approx –65mV Dans le neurone postsynaptique 1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE) 2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI) 3) Potentiel d’action 1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE) Neurotransmetteur présynaptique excitateur Réponse postsynaptique est positive. Le neurone postsynaptique est dépolarisé. Normalement par l’entrée du Na+ ou Ca2+. PRESYNAPTIQUE POSTSYNAPTIQUE 2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI) Neurotransmetteur présynaptique inhibiteur Réponse postsynaptique est négative. Le neurone postsynaptique devient plus polarisé. Normalement par l’entrée du Cl- ou la sortie du K+. PRESYNAPTIQUE POSTSYNAPTIQUE 3) Potentiel d’action dans le neurone postsynaptique Classification des neurones basée sur les actions postsynaptiques • Neurone excitateur – postsynaptique PPSE (augment l’activité postsynaptique, augment la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique) • Neurone inhibiteur – postsynaptique PPSI (diminue l’activité postsynaptique, diminue la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique) Les maladies du système nerveux Un grand nombre de maladies du système nerveux sont liées à des modifications synaptiques. Des médicaments pour soulager ces patients sont donc les agents qui réagissent sur les synapses. Les maladies du système nerveux Par ex. Les schizophrènes – Présentent des distorsions de leurs pensées et des hallucinations – Les problèmes au niveau du système dopaminergique (neurotransmetteur dopamine), qui se trouve dans le système limbique du cerveau. La maladie de Parkinson - Des gestes rigides, saccadés et incontrôlables. - Un déséquilibre de dopamine et d’acetylcholine. Etant donné que le bon fonctionnement de la synapse est primordiale pour le système nerveux, la synapse présente souvent une cible pour les toxines et les outils de guerres. Par exemple, les pointes de flèches empoisonnées au curare sont utilisées par les guerriers de l’Amérique du sud. Le curare bloque les neurorécepteurs nicotiniques provoquant ainsi la paralysie. L’intégration synaptique Des neurones ont la capacité de recevoir plus ou moins simultanément des milliers de signaux synaptiques. Le neurone postsynaptique intègre tous ces signaux, et si le seuil est atteint, le neurone libère des neurotransmetteurs au moyen d’un potentiel d’action. Neurones en réseau Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles? La sommation spatiale La sommation spatiale représente l’addition des potentiels postsynaptiques (soit des ppse, soit des ppsi) générés simultanément au niveau des différentes synapses sur le même neurone. La sommation temporelle La sommation temporelle représente l’addition des potentiels postsynaptiques (soit des ppse, soit des ppsi) lorsqu’ils se succèdent rapidement sur le même neurone. Si l’addition des ppse successifs permet au neurone d’atteindre le seuil, le neurone produit un potentiel d’action. Atteindre le seuil nécessite l’arrivée rapide des signaux synaptiques car chaque ppse ne dure que quelques millisecondes. Un signal présynaptique de basse fréquence Neurone présynaptique Neurone postsynaptique Atteindre le seuil nécessite l’arrivée rapide des signaux synaptique car chaque ppse ne dure que quelques millisecondes. Un signal présynaptique de haute fréquence Neurone présynaptique Neurone postsynaptique L’organisation générale du système nerveux Le système nerveux • Système nerveux central (SNC) Parties du système nerveux enfermées dans des structures osseuses l’encéphale (cerveau), la moelle épinière. • Système nerveux périphérique (SNP) Toutes les parties du système nerveux autres que le SNC. Système nerveux périphérique (SNP) • SNP somatique Innerve les articulations et les muscles associés à une commande volontaire. • Système nerveux autonome Innerve les muscles lisses, les organes internes, les vaisseaux sanguins, le cœur, les glandes. Il est associé aux commandes non volontaires Système nerveux autonome Système nerveux autonome système sympathique système parasympathique Système nerveux autonome Œil Poumons Cœur Foie Estomac Intestin Vessie Organes reproducteurs Quand il y a des lésions au niveau de la moelle épinière elles engendrent des problèmes non seulement pour la motricité mais aussi pour les fonctions autonomes. Suite à son accident, Christopher Reeves ne pouvait pas respirer sans assistance. Système sympathique • Ils Système parasympathique ont des cibles communes • Ils exercent une influence opposée sur leurs cibles par ex Le cœur • sympathique – accélération de la fréquence cardiaque • parasympathique – Ralentissement de la fréquence cardiaque Système sympathique Système parasympathique • Le système sympathique est plus actif en période de crise. Il est associe aux comportements suivants: la combativité, la fuite, la peur et le désir sexuel. •Le système parasympathique agit principalement sur la digestion, la croissance, la réponse immunitaire, les réserves énergétique. L’anatomie générale du cerveau I Le neuroanatomie Le système nerveux est un système électrique. Comme pour une maison, nous devons identifier les pièces dans la maison et les connections électriques entre les pièces. Quelques termes de repère en anatomie Le cerveau - Vue de côté Dorsal Postérieur (caudal) Antérieur (rostral) Ventral Plans de coupe anatomique Plan médiosagittal Horizontal Coronal (ou frontal) Les grandes divisions du cerveau Malheureusement, il existe plusieurs systèmes pour la classification des structures de l’encéphale. Les noms les plus utilisés sont les suivants Télencéphale (1+2) Diencéphale (3) Mésencéphale (4) Pont (5) Cervelet (6) Bulbe (7) Certaines structures importantes dans le télencéphale sont • Les hémisphères cérébraux • Les ganglions de la base • L’hippocampe Si nous retirons le télencéphale et le cervelet, nous nous trouvons avec le diencéphale, le mésencéphale, le pont et le bulbe. Cette structure est appelée le tronc cérébral. Certains chercheurs considèrent le diencéphale comme une partie du tronc cérébral. Pour notre cours nous ne considérerons pas le diencéphale comme une partie du tronc cérébrale. Certaines structures importantes dans le diencéphale sont • Le thalamus • L’hypothalamus Certaines structures importantes dans le mésencéphale sont •Les voies motrices descendantes •Le colliculus supérieur •Le colliculus inférieur Aspect externe du cerveau: vue latérale Hémisphère cérébral: Raisonnement Traitement des signaux sensoriels mémoire Tronc cérébral: Cervelet: Fonctions autonomes Activités motrices Aspect externe du cerveau: Vue dorsale Hémisphère gauche Sillon cérébral longitudinal Hémisphère droite Les gyrus • Les bosses sur le surface des hémisphères cérébraux • Ils sont séparés par les sillons ou les scissures • Les deux hémisphères cérébraux sont connectées par les axones du corps calleux Le corps calleux Coupe mediosagittal Vue dorsale Corps calleux Hémisphère gauche Hémisphère droite Le corps calleux représente un faisceau d’axones impliqué dans la communication interhémisphérique. Les deux hémisphères n’ont pas exactement les mêmes fonctions Patient avec déficit de parole mais sans déficits de compréhension des langues Patient sans déficit de parole. La capacité pour la production de la parole est associée avec l’aire frontale de l’hémisphère gauche du cortex dite l’aire du Broca. Elle a été découverte par le neurochirurgien français Broca.
