Rappels Neurophysiologie-1

Rappels
Neurophysiologie-1
DCEM1
Année universitaire 2010-2011
Pr. Denis CHEMLA
Université Paris Sud 11
Usage exclusif Paris Sud 11 - DCEM1
Reproduction et Diffusion externes interdites
Système nerveux et informations
1. Les informations externes et internes sont transmises au système
nerveux (SN) central par les neurones = cellules excitables du SN.
Stimuli externes ou environnementaux
vision +++
autres
Stimuli internes ou physiologiques
Pression artérielle, température etc.
Système nerveux et informations
2. Le cerveau va intégrer ce signal de façon complexe.
3. Les neurones vont transmettre l’ ordre d ’agir (action)
aux muscles (muscles striés squelettiques, myocarde, muscles lisses)
aux autres organes effecteurs
Système nerveux central,
système nerveux périphérique
Gilles Bourbonnais
SNC
RECEPTEURS
neurone
sensitif
afférent
(centripète)
interneurone (s)
EFFECTEURS
neurone
moteur
efférent
(centrifuge)
SNP sensitif
SNP
somatique moteur
* Extérocepteurs
muscle strié squelettique
* Propriocepteurs
* Intérocepteurs
baroR
chémoR
osmoR
thermoR
autres
* Récepteurs sensoriels
rétine
oreille interne
langue
fosses nasales
oreille interne
SNP
viscéral moteur
(SNA)
muscle cardiaque
muscle lisse
autres
Les neurones
Neurone = unité anatomique et fonctionnelle de la signalisation
sensitifs / interneurones / moteurs
---> réseau câblé
Génèrent et transportent des signaux ELECTRIQUES (potentiels d ’action PA)
Stimulus ---> Réponse
Rétrocontrôles (feed-back) négatifs ou positifs
Motoneurone
SNP
sensitif
stim
R
SNC
moelle
SNP
moteur
cerveau
SNA
Muscles squelettiques
Motoneurone
SNP
sensitif
stim
R
SNC
moelle
SNP
moteur
cerveau
organes effecteurs et
vaissseaux
SNA
La synapse
Jonction entre deux neurones
Transmission de l ’information par un mécanisme CHIMIQUE
PLASTICITE SYNAPTIQUE +++
rien n ’est fixé définitivement !
(maturation et apprentissages chez l ’enfant)
Les cellules neurogliales
Dix fois plus nombreuses que les neurones
Soutien
Nutrition
Métabolisme
Fonctions du système nerveux
1. Homéostasie et régulation des fonctions végétatives
• Système Nerveux Autonome (SNA) agit par un mécanisme involontaire
sur le muscle strié cardiaque (module la fréquence et la force)
sur la contraction des muscles lisses
sur les fonctions des différents organes et tissus
• Hypothalamus-Hypophyse
mécanisme nerveux
mécanisme neuro-hormonal
Fonctions du système nerveux
2. Adaptation à l ’environnement extérieur:
fonction sensorielle et fonction motrice
information ---> transduction ---> transmission --->
sensation ---> perception --->
action sur les muscles striés squelettiques
motricité volontaire
motricité involontaires (réponse réflexe; tonus; posture)
activités motrices rythmiques (marche ...)
Fonctions du système nerveux
3. Autres
• Conscience
• Vigilance (veille, sommeil)
• Fonctions supérieures
pensée, apprentissage, mémoire/oubli, langage.....
• Emotions, pulsions
NOTRE PERCEPTION DU MONDE
•
•
•
•
•
Notre humeur et notre niveau de conscience dépendent très
strictement de la gamme très étroite de valeurs que prennent
certaines constantes biologiques
Oxygène
Glycémie
Calcium
Chimie et drogues internes
Hormones thyroïdiennes
…et des effets de certains toxiques (alcool, hallucinogènes …)
ou médicaments (psychotropes, antiparkinsoniens …)
Les entrées dans le système nerveux central
1. Nerveuses (neurones)
• voies électriques afférentes (ou centripètes)
• rapides, codage en fréquence
• somatotopie
2. Humorales (sang)
• voies chimiques
• plus lentes
• codage en amplitude
• contrôlées par la barrière hématoencéphalique
• les stéroïdes (liposolubles) franchissent la barrière
Somatotopie et aires cérébrales
From Kandel et al., 1991
Les sorties du système nerveux central
1. Nerveuses
• voies électriques efférentes (ou centrifuges)
• réponses adaptées
• à part: les horloges biologiques
2. Humorales
• axe hypothalamus ---> hypophyse ---> glandes et tissus périphériques
Métabolisme
Activité métabolique intense du cerveau +++
Combustion aérobie du glucose. Besoin d ’oxygène +++
2% masse corporelle mais 20% de la VO2 de l ’organisme !!!
Energie : principalement pour la transmission synaptique de l ’information.
Le SNC est très protégé:
Os
Méninges
LCR
barrière hématoencéphalique
régulation du débit sanguin cérébral
Vascularisation
ACI et AV --> Tronc basilaire
Anastomoses +++
Développement
GENETIQUE + EPIGENETIQUE (environnement)
Boîte crânienne non soudée à la naissance
Plasticité synaptique
La cellule nerveuse : le neurone (9%)
unité structurale et fonctionnelle du système nerveux
cellule nerveuse excitable qui transmet les influx
1014
dans le cerveau humain = cent mille milliards
en réseau, communiquant au niveau de la synapse
ne se reproduisent pas (en théorie)
ont une grande longévité
métabolise intense (glycolyse aérobie)
L'influx se dirige vers corps
cellulaire
Dendrites
Corps cellulaire
Noyau
Axone
Axone, l'influx s'éloigne du
corps cellulaire
(conduction orthodromique +++)
Gilles Bourbonnais
Neurone
1. MEMBRANE qui sépare l ’intérieur de l ’extérieur
2. CYTOPLASME
3. ORGANITES INTRACELLULAIRES
pas les mêmes selon : soma/dendrites/axone/terminaisons axonales
4. CYTOSQUELETTE
microtubules (25 nm) : polymères de tubuline; assemblés par les MAPs
microfilaments (5 nm) : polymères d’actine globulaire
neurofilaments (10 nm): assemblages stables de molécules protéiques
Soma (corps cellulaire)
1. Noyau
chromatine (ADN) dispersée claire (noyau en interphase)
gros nucléole (ARN)
2. Reticulum endoplasmique
rugueux (RER) avec ribosomes = corps de Nissl : Synthèse protéines
lisse (REL) pas de ribosomes : Synthèse lipides (lipopoprotéines)
3. Appareil de Golgi
4. Mitochondries ATP
5. Divers
ribosomes libres, vésicules...
Caractéristiques ultrastructurales des
différentes régions d’un neurone
• Axones
–
–
–
–
Absence de structures pour la synthèse protéique +++++
donc nécessairement : Vésicules de transport
Mitochondries
Cytosquelette
cône d ’émergence
segment initial (PA générés à ce niveau)
axone proprement dit
Réseau +++
convergence
divergence
+/- gaine de myéline (isole; conduction
saltatoire)
collatérales et boutons en passant
n. pré-synaptique
synapse
n. post-synaptique
terminaison avec boutons terminaux
+/- libération des neuromédiateurs
Le transport axonal antérograde lent
• Concerne principalement des enzymes métaboliques
(nécessaires à la synthèse distale des neurotransmetteurs)
et des protéines solubles du cytosquelette
• 1 à 5 mm / jour ou moins
• insuffisant à expliquer tous les transports
Le transport axonal antérograde rapide
• Concerne principalement les protéines membranaires et
vésicules synaptiques
• Entre 25 à 40 cm/j
• Guidée par les rails des microtubules
• Transporteur = kinésine = ATPase :
l ’énergie est fournie par l ’hydrolyse de l ’ATP
Le transport axonal rétrograde rapide
• 15 à 20 cm/j
• Importance
– pour le recyclage d ’éléments ramenés sous forme de lysosomes
– pour le transfert d ’informations sur l ’état de l ’axone et de la
terminaison
• Importance des microtubules (dynéine = ATPase)
• Modalité utilisée par des facteurs trophiques (facteurs de
croissance NGF), des neurotoxines (toxine tétanique) ou
des virus (herpès, poliomyélite, rage) pour pénétrer dans le
SN
Caractéristiques ultrastructurales des
différentes régions d’un neurone
• Dendrites
–
–
–
–
–
–
Arborisations (branches d’un arbre)
Riche en zones postsynaptiques (épines par exemple)
Pas de canaux ioniques voltage-dépendants (donc pas de PA propagé)
Canaux calcium
REL, mitochondries
Ribosomes libres ou polysomes (synthèse protéique possible après
transport ARNm)
– Cytosquelette / microtubules et MAP-2 (marquage)
Classification selon les connexions fonctionnelles
Neurone sensitif
Neurone sensoriel
Neurone moteur
Interneurone (neurone d ’association)
Classification basée sur la longueur de l ’axone
Golgi de type I
longs
neurones de projection
ex: cellules pyramidales du cortex cérébral
Golgi de type II
courts
forment des circuits locaux
ex: cellules étoilées du cortex cérébral
Classification selon les neurotransmetteurs
Cellules gliales (névroglie) (91%)
1015 Remplissent tous les vides entre les neurones (tout ce qui est en noir sur ce dessin)
Rôles
Soutien
Barrière hémato-encéphalique
Régulation de la composition du milieu cérébral
Gaine de myéline
Autres ...
Autres propriétés
Ne génèrent pas et ne conduisent pas de P.A.
Pas de synapses entre elles
Ne peuvent pas se reproduire activement
Jonctions communicantes (gap junction)
Les cinq types de cellules gliales
Système Nerveux Central
Cellules d ’emballage des neurones
astrocytes (1)
oligodendrocytes (2)
microglie (3)
Cellules épendymaires qui tapissent les ventricules et canal de l ’épendyme (4)
Système Nerveux Périphérique
Cellules de Schwann (5)
Les astrocytes
Rôles
trophique (glucose), évacuation du K+ , régulation de la composition de
la fente synaptique, soutien, barrière hémato-encéphalique
Astrocytes de type 1
en contact avec les neurones et les vaisseaux sanguins
leurs pieds assurent la barrière hémato-encéphalique.
Astrocytes de type 2
en contact avec les neurones
La myéline, en règle générale :
• Oligodendrocytes (SNC) : projettent de la myéline sur plusieurs axones
Cellules de Schwann (SNP) : les cellules s ’enroulent autour d ’un seul axone
La microglie
microglie ramifiée chez l ’adulte
rôles: immunitaire, développement embryonnaire, réparation du tissu nerveux
Les cellules épendymaires
Epithélium tapissant les parois des ventricules (encéphale)
et le canal de l ’épendyme (moelle épinière)
Jonctions serrées :
barrière de contrôle actif entre
le sang et le liquide céphalo-rachidien (LCR) :
Barrière hémato-encéphalique
Les cellules de Schwann
Les cellules gliales fabriquant la myéline du SN Périphérique (SNP) +++
forme la gaine de myéline en entourant généralement un seul axone
Rôles
Myéline = isolant
Interruptions de la myéline = noeuds de Ranvier
Si myéline Æ conduction rapide et saltatoire
Régénérescence des fibres nerveuses après lésion
Espaces entre les cellules de Schwann
= nœuds de Ranvier
Quand la myéline est altérée
Sclérose en plaque (SNC)
Syndrome de Guillain-Barré (SNP)