7.UE 2.1_cellules excitables_ neurone2016
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Cellules excitables : le neurone • Fonctions et organisation générale du système nerveux • Fonctionnement du système nerveux • Le tissu nerveux Le neurone Les cellules gliales (névroglie) • Propriétés électriques du neurone Potentiel de repos, potentiel d’action Propagation du potentiel d’action • La transmission Synaptique Fonction du système nerveux (1) Le système nerveux 5 fonctions : • Activités mentales : (mémoire, pensée, apprentissage, émotion) • Sensibilité : réception d’information sensorielle par des structures nerveuses appelées récepteurs • Intégration : traitement de l’information afin de déterminer l’action à entreprendre Fonction du système nerveux (2) • Commande motrice : produit des influx moteurs envoyés aux effecteurs (muscles, glandes) • Homéostasie : contrôle l’activité des autres systèmes de l’organisme Organisation structurale du système nerveux humain Organisation système nerveux humain Encéphale • Cerveau Système nerveux central = SNC • Cervelet • Tronc cérébral Moelle épinière Système nerveux périphérique = SNP • Vaste réseau de nerfs • Récepteurs sensoriels • ganglions - Pensée, mémoire, émotion,… - Équilibre, tonus - Contrôle respiratoire et cardiovasculaire • Réception • Conduction Organisation Systèmesystème nerveuxnerveux humainhumain 43 paires de nerfs Composants du système nerveux humain • Encéphale protégé par la boîte crânienne • Moelle épinière protégée par le rachis • Nerfs = regroupement d’axones • Ganglions = amas de corps cellulaires en dehors du névraxe • Récepteurs sensoriels = cellules spécialisées ou terminaisons nerveuses Fonctionnement du système nerveux humain Fonctionnement du système nerveux (1) • Seules des informations de nature électrique peuvent être analysées par le SNC • Transformation des stimulations en messages électriques par les récepteurs sensoriels = transduction du signal Capteurs de l’information Fonctionnement du système nerveux (2) • Transmission du message électrique des récepteurs aux centres nerveux (ME + encéphale) par la voie sensitive ou afférente • Élaboration d’une réponse par le SNC • Transmission du message électrique du SNC vers les effecteurs par la voie motrice ou efférente • Voies afférentes + voies efférentes = SNP Système nerveux Quelles sont les cellules du systèmes nerveux ? Les cellules du système nerveux Neurones 10 % des cellules du SN • Astrocytes (SNC) Cellules gliales 90 % • Oligodendrocytes (SNC) • Microglies (SNC) • Cellules de Schwann (SNP) Les cellules gliales : cellules non excitables, plus petites qui entourent et protègent les neurones L’ensemble des cellules gliales constitue la névroglie Exemple de cellules gliales : • la cellule de schwann (SNP) • l’oligodendrocyte (SNC) Cellules gliales = glie, névroglie Non excitables, Nutrition, soutien, protection - Astrocytes (C. étoilée) SNC - Oligodendrocyte - Microglie (macrophagocyte) SNP - Cellules de Schwann métabolique Myéline Défense Myéline Astrocytes Cellules avec de nombreuses ramifications Nourrir et protéger les neurones La gaine de myéline Membrane biologique qui s’entoure autour de l’axone cellules de schwann dans SNP Oligodendrocytes dans SNC Protection des neurones Augmente la propagation de l’influx nerveux Axone myélinisé du SNP Noyau de cellule de schwann Gaine Gainede de myéline myéline Nœud de Ranvier Axone La myéline isole les axones et augmente la vitesse de transmission de l’influx nerveux Gaine de myéline dans SNC L’oligodendrocyte participe à la myélinisation de plusieurs segments de l’axone (=internodes) sur plusieurs neurones Son corps cellulaire n’est pas associé à la gaine de myéline Sclérose en plaques Maladie auto-immune qui affecte le SNC Troubles mémoire et du comportement, affection vue et ouie Le neurone Le neurone Les neurones constituent l’unité de structure et de fonction du SN Les neurones sont des cellules nerveuses excitables qui produisent et transmettent des signaux électriques appelés potentiel d’action ou influx nerveux 4 caractéristiques fonctionnelles 1. Excitabilité : la membrane plasmique du neurone permet la genèse et la transmission du PA 2. Grande longévité 3. Le neurone est incapable de se diviser 4. Le neurone a un métabolisme très élevé : production et sécrétion d’un neurotransmetteur et nécessite un apport continu et abondant en glucose et O2 Structure du neurone Le neurone Influx nerveux Unité de structure et de fonction su SN Noyau Corps cellulaire Myéline Dendrites Axone Boutons synaptiques Nœuds de Ranvier Terminaison axonale Corps cellulaire ou pérycaryon Épine dendritique Structure du neurone Des dendrites : Prolongement court et ramifié; réception de l’influx nerveux et transmission vers le corps cellulaire Le neurone Un corps cellulaire : centre de biosynthèse du neurone contenant les organites ; aussi appelé péricaryon Un axone : produit et conduit les influx nerveux aux effecteurs ou vers d’autres neurones Neurones: 3 zone fonctionnelles Reçoit le stimulus Produit et transmet le PA Libère des neurotransmetteurs Ultrastructure d’un Neurone Corps de Nissl (REG): absents de l’axone et de son cône d’émergence Mitochondries : partout dans le neurone Noyau Golgi Cône d’émergence de l’axone Corps cellulaire (1) Le corps cellulaire Centre de biosynthèse du neurone Les organites du neurones sont présents dans le corps cellulaire : - noyau - cytoplasme - nombreux ribosome - REG et Golgi très développés - nombreuses mitochondrie - un important cytosquelette Corps cellulaire (2) Le corps cellulaire Cytosquelette • Forme de la cellule • Transport de substance à l’intérieur du neurone Transport axonique Où les corps cellulaires sont-ils situés dans le SN ? Cône Cône d’implantation d’implantation Dendrite Axone Arborisation terminale Nœud de Ranvier Corps cellulaire Noyau Gaine de myéline Corps cellulaire + dendrites Substance grise Boutons terminaux Axone + myéline Substance blanche Nerf Encéphale Cortex Structure moelle épinière Racine dorsale sensitive Ganglion rachidien Nerf rachidien Substance grise Racine ventrale motrice Axone Le corps cellulaire • Le plus long prolongement du CC • Cône d’implantation = base de l’axone (forme triangulaire) • Axoplasme = cytoplasme de l’axone • Axolemme = membrane plasmique de l’axone Classification des neurones Classification des neurones • Classification fonctionnelle - neurones moteurs - neurones sensitifs - neurone d’association - neurones sécrétoires • Classification morphologique - neurones multipolaires - neurones bipolaires - neurones unipolaires Classification fonctionnelle Dendrite Péricaryon Zone gachette Axone Multipolaire Bipolaire > 99% 1 axone – 1 dendrite SNC Rétine, cellule olfactive motoneurone unipolaire 1 axone SNP Sensitifs Classification morphologique Neurones multipolaires • Nombreuses dendrites / 1 axone Neurones bipolaires • 2 prolongement émergent du CC : 1dendrite / 1 axone • Présents dans organes des sens Neurones unipolaires • Un prolongement court émerge du CC • Se divise en 2 prolongements : un vers le SNC, l’autre vers la périphérie Neurones multipolaires Interneurone ou neurone d’association Neurone Neurone moteur moteur Voie efférente Muscle Influx nerveux Neurones bipolaires Neurone bipolaire de la rétine Neurones sensitifs unipolaires Neurone sensitif Voie afférente Peau Influx nerveux Quand on se brule un doigt, quel type de neurone, sur le plan fonctionnel et structural est d’abord activé ? Neurone sensitif unipolaire Quel type est stimulé en dernier pour qu’on éloigne son doigt de la source de chaleur ? Neurone moteur multipolaire Les nerfs Structure d’un nerf Les nerfs Regroupement d’axones parallèles Classification structurale Nerfs crâniens Nerfs spinaux Classification fonctionnelle Nerfs sensitifs Nerfs moteurs Nerfs mixtes Propriétés électriques du neurone Potentiel électrique de membrane Potentiel de membrane du neurone Se mesure à l’aide d’un voltmètre 2 électrodes à l’extérieur de l’axone Potentiel de membrane du neurone + 2 électrodes à l’extérieur de l’axone Microélectrode dans l’axone Potentiel de membrane du neurone Potentiel de membrane en absence d’excitation = Potentiel de repos : - 70 mV Potentiel de repos Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule Intérieur de la cellule Répartition des ions au repos Extérieur de la cellule ++ +++++++ + ++ + ++ polarisée -- - --- - - -- - - - - Intérieur de la cellule Potentiel de repos : - 70 mV Membrane polarisée Potentiel de repos Potentiel de repos Potentiel de repos Potentiel de repos Les canaux à K+ sont plus nombreux que ceux à Na+. Par suite, il y a plus de K+ qui sort que de Na+ qui entre L’ATPase à Na+/K+ maintient cette différence de potentielle de repos Ceci génère un potentiel de repos égal à -70mv Potentiel de membrane du neurone Le potentiel de membrane du neurone peut varier • Dépolarisation • Hyperpolarisation Propriétés électriques du neurone • Dépolarisation = Diminution de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire Propriétés électriques du neurone • Hyperpolarisation = Augmentation de la différence de potentiel électrique régnant entre l'extérieur d'une cellule et le milieu intracellulaire Potentiel d’action Potentiel d’action modification rapide et locale du potentiel de membrane Dépolarisation transitoire due à des mouvements d’ions Na+ et K+ Potentiel d’action : fonction de signalisation Potentiel d’action 2. Dépolarisation 1. Repos 3. repolarisation 4. Hyperpolarisation Le PA est du à une variation de la perméabilité membranaire aux ions Na+ et K+ Perméabilité ionique de la membrane au cours du PA Perméabilité ionique de la membrane La perméabilité relative de la membrane aux ions dépend du nombre de canaux ioniques ouverts pour chaque ion Une augmentation de la perméabilité membranaire en Na+ résulte d’une augmentation du nombre de canaux NA+ ouverts dépolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na+/K+ 3 2 Inversion de la polarité membranaire dépolarisation C’est l’ouverture des canaux Na+ voltage dépendant qui est responsable de la phase de dépolarisation du PA Quand la dépolarisation atteint le seuil d’excitation (-50 mv), le processus d’ouverture de nouveaux canaux Na+ voltage dépendant s’amplifie L’entrée massive de Na+ inverse le potentiel jusqu’à +30mv Repolarisation Canaux ioniques Canaux voltagedépendants Pompe Na+/K+ Hyperpolarisation et retour à l’état de repos Initiation du PA au niveau du neurone PA généré au niveau de la zone gâchette si l’intensité du potentiel gradué atteint le seuil d’excitation (- 50 mv) Conductibilité du neurone En absence de myéline Propagation saltatoire En présence de myéline • Seuil d’excitation La dépolarisation doit atteindre un certain seuil pour qu’un axone génère un PA • Loi du tout ou rien L’axone génère ou pas un PA qui a toujours la même valeur PA Potentiel gradué Seuil et intensité d’excitation Synapse chimique Synapse chimique = Zone de communication entre 2 neurones ou un neurone et une autre cellule (ex : musculaire, glande) Neurotransmetteur = molécule libérée par la terminaison d’un neurone en réponse à l’arrivée d’ un PA dans la fente synaptique Synapse chimique Une synapse comporte 3 éléments : Élément pré-synaptique Fente synaptique (20 nm) Élément post-synaptique Élément pré-synaptique Il contient des vésicules contenant un neurotransmetteur Il existe différents neurotransmetteurs - Acétylcholine (mémoire, apprentissage, activité musculaire,…) - Sérotonine dérivé du tryptophane (douleur, anxiété,…) - Glutamate (apprentissage?, mémoire?) Libération du neurotransmetteur Synapses excitatrices Canal ionique chimio-dépendent Potentiel post-synaptique (PPS) 1. Ouverture de canaux à Na+ PPSE Dépolarisation Ex : Glutamate, acéthylcholine Synapses excitatrices 2. Ouverture de canaux à K+ ou ClHyperpolarisation Ex : endorphine, sérotonine Synapses inhibitrices PPSI Acéthylcholine -- dégradée Noradrénaline -- recyclée LA MALADIE D’ALZHEIMER se développe en raison d’un accroissement pathologique de la mort des neurones cérébraux caractérisée histologiquement par des plaques séniles (ou plaques amyloïdes) Induit par accumulation autour des neurones d’un peptide neurotoxique, mauvais clivage de la protéine APP (Amyloïd Protein Precursor) caractérisée cliniquement par le développement progressif d'une démence (troubles de la mémoire, du langage, des fonctions intellectuelles) LA MALADIE D’ALZHEIMER IRM cérébral LA MALADIE DE PARKINSON affection neurologique dégénérative troubles moteurs et des tremblements au repos déficit en dopamine intervenant dans le contrôle des mouvements
