OS5 système nerveux 2016 -2017

4. Traitement de l’information
4.1
Le système nerveux humain
Chez l’Homme, les cellules nerveuses sont organisées
en un système nerveux complexe (figure 24),
anatomiquement subdivisé en un système nerveux
central (SNC) et un système nerveux périphérique
(SNP). Le système nerveux central se compose du
cerveau et de la moelle épinière. Le système nerveux
périphérique se compose des ganglions et des nerfs
qui relient le système nerveux central à l’ensemble du
corps. Dans le SNP, on distingue les nerfs crâniens et
les nerfs spinaux. Les nerfs crâniens relient le cerveau
à la tête et au cou. Les nerfs spinaux sortent de la
moelle épinière entre les vertèbres et innervent le
tronc et les extrémités.
Les nerfs sont des faisceaux d’axones myélinisés dans
une gaine de tissu conjonctif. Les axones qui
transmettent des potentiels d’action vers le SNC sont
appelés fibres sensorielles, car ces informations Figure 24 : Vue d’ensemble du système
proviennent des organes des sens et peuvent aboutir à nerveux
des perceptions sensorielles conscientes. D’autres
fibres sensorielles renseignent le système nerveux central sur les divers états physiologiques de
l’intérieur du corps, ans qu’on en ait conscience. Les axones qui conduisent l’information du SNC aux
organes effecteurs s’appellent fibres
motrices, car l’activation de ces fibres
déclenche la contraction des muscles
squelettiques et permet la réalisation de
mouvements volontaires. D’autres fibres
nerveuses contrôlent des activités qui ne
sont pas volontaires, comme le rythme
cardiaque ou le flux de salive. Un nerf est
généralement constitué de fibres sensorielles
et de fibres motrices.
La tâche du SNC consiste en premier lieu à
recevoir les informations amenés par les
diverses fibres sensorielles, à les analyser et
à les intégrer par des processus complexes
et, selon le cas, à envoyer ensuite, par
l’intermédiaire des fibres motrices, les
commandes appropriées aux muscles ou aux
glandes.
Figure 25 : Organisation fonctionnelle du système
nerveux
33
Les fibres motrices du système nerveux périphérique, qui contrôlent des processus involontaires,
comme la respiration ou la digestion, sont concentrées dans les nerfs du système nerveux végétatif
(SNV) (figure 26) et innervent tous les organes internes. Le système nerveux végétatif est subdivisé en
sympathique et parasympathique. Le système nerveux sympathique prépare l’organisme à l’action
et permet des réactions de lutte ou de fuite (« fight-or-flight ») : lors de son activation, les fréquences
cardiaque et respiratoire s’accélèrent, la pression sanguine augmente, le foie libère plus de glucose et
l’activité digestive est en grande partie suspendue. Le système nerveux végétatif parasympathique est
responsable des réactions contraires : son activité vise à préparer l’organisme au stockage des réserves
énergétiques et induit des comportements de relaxation et de repos.
L’effet antagoniste des systèmes sympathiques et parasympathique repose sur des neurotransmetteurs
différents. La noradrénaline des neurones sympathiques agit et excite le muscle cardiaque, mais inhibe
l’activité intestinale. Au contraire l’acétylcholine des neurones parasympathiques ralentit la fréquence
cardiaque et augmente l’activité intestinale en phase de repos.
Figure 26 : Système nerveux végétatif parasympathique et sympathique
Questions
1. A l’aide de la figure 37, expliquez quelles sont les activités du SNV qui se révèlent utiles à un
sportif en pleine compétition, et quelles sont celles qui lui sont utiles lors de la phase de repos
qui suit.
2. En prenant le système nerveux comme exemple, expliquez les caractéristiques propres à un
système
34
Les centres nerveux comprennent la moelle épinière et l’encéphale (cerveau) (figure 27).
4.1 La moelle épinière
La moelle épinière est la partie du système nerveux central se
trouvant en dessous du tronc cérébral et contenue dans les vertèbres
formant la colonne vertébrale. Elle assure la liaison entre le cerveau et
les nerfs rachidiens et transmet les influx nerveux du cerveau vers la
périphérie, ou l’inverse, grâce à des gros faisceaux ascendants ou
descendants (substance blanche).
4.1.1 Morphologie externe
La moelle épinière est le prolongement du système nerveux central se
trouvant sous le tronc cérébral. La moelle épinière est un cordon blanc
de 1 cm de diamètre et de 40-45 cm de long, pesant une trentaine de
grammes. Elle donne naissance aux nerfs rachidiens et se termine par
la queue de cheval ou "filum terminale" (25 cm de long), véritable
réseau de ramifications. Elle descend dans le canal rachidien (qui
mesure environ 70 cm), présente deux renflements correspondant à
l'émergence des membres et se termine au niveau du corps de la
Figure 27 : SNC
deuxième vertèbre lombaire. C’est donc à partir de ce niveau qu’on
peut effectuer une ponction lombaire, c’est-à-dire un prélèvement de liquide céphalo-rachidien, sans
risque de toucher la moelle épinière.
Sur la totalité de sa longueur émergent, à intervalles
réguliers, 31 paires de nerfs rachidiens. Ce sont les nerfs
périphériques. Ils possèdent près de la moelle deux
racines. La racine dorsale, sensitive, est pourvue d'un
ganglion spinal dans lequel se trouvent les corps
cellulaires des neurones sensitifs (cellules en T). La
racine ventrale, motrice, contient les axones des
neurones moteurs. Le nerf spinal est donc un nerf mixte.
4.1.2 Morphologie interne
En coupe transversale, on distingue la substance grise et
la substance blanche qui présentent des fonctions
différentes. Mais contrairement à l'organisation de
l'encéphale, au niveau médullaire, c'est la substance grise
qui se trouve au centre et la blanche en périphérie (figure
28). Au centre de la substance grise se trouve le canal de
l'épendyme. Il permet l'écoulement du liquide
céphalorachidien.
Figure 28 : Distribution des nerfs
rachidiens
35
Figure 29 : Structure de la moelle épinière
•
La substance grise
Est un centre nerveux de réflexe, un lieu d’interconnexion. Les parties les plus externes de la
substance grise sont appelées les « cornes » et, selon leur position on en distingue trois (figure
30) :
-
Les cellules nerveuses des cornes postérieures contiennent les neurones sensitifs des
nerfs rachidiens;
-
Les cellules nerveuses des cornes latérales renferment quand à elles les
motoneurones viscéraux (involontaires);
-
Les cellules nerveuses des cornes antérieures contiennent les neurones moteurs
dont les axones forment les nerfs rachidiens.
Figure 30 : La substance grise
36
•
La substance blanche
Est un lieu de transit : conduction des influx moteurs et sensitifs tant à l'intérieur de la moelle
épinière que vers les centres supérieurs, cervelet et cerveau.
4.1.3 Les réflexes
Toutes les informations sensorielles provenant du SNP ne sont pas forcément traitées dans le cerveau.
Certaines requièrent une réponse rapide, stéréotypée et qui ne dépend que peu de l’expérience. Ces
influx sensoriels sont directement traités dans la moelle épinière, qui génère par elle-même une
réponse motrice : c’est le réflexe spinal. Par ailleurs, les réflexes régulent en permanence des
fonctions de l’organisme qui ne nécessitent donc aucune intervention consciente. Ainsi, il n’est pas
nécessaire de se « préoccuper », par exemple, de son tonus musculaire, car ce dernier est
principalement régulé de manière réflexe. La position des articulations est aussi contrôlée par les
réflexes.
Les réflexes sont déclenchés par ce qu’on appelle les arcs réflexes.
Un arc réflexe est composé des éléments suivants :
1. un récepteur qui recueille le stimulus
des fibres nerveuses sensitives qui
transmettent
ce stimulus
2. un centre réflexe
3. des fibres nerveuses motrices qui
transmettent la réponse réflexe
4. un organe cible ou effecteur (par
exemple un
5. groupe musculaire)
Figure 31 : Un arc réflexe
Dans le cas le plus simple, l’information apportée par un neurone sensoriel est directement transmise à
un motoneurone. C’est le cas du réflexe rotulien (figure 32), et une telle connexion produit alors un
réflexe monosynaptique.
Figure 32 : Déroulement du réflexe rotulien
37
Question :
1. Chaque neurone sensoriel est également connecté au motoneurone du muscle antagoniste par
un interneurone inhibiteur. A l’aide de la figure 32, expliquez le rôle de cette connexion
On différencie les réflexes proprioceptifs des réflexes extéroceptifs.
1. Le réflexe proprioceptif
Au cours de ce réflexe le stimulus et la réponse concernent le même organe et, presque
constamment, des muscles qui contiennent des fuseaux qui servent de récepteurs. Si ces
derniers sont stimulés, l’influx chemine vers la moelle par les fibres nerveuses où il est
immédiatement transmis aux neurones moteurs de la corne antérieure, si bien qu’on obtient
une contraction du muscle qui a été étiré.
Exemple :
Le réflexe rotulien : un coup bref sur le tendon du muscle quadriceps en dessous de la rotule
déclenche un raccourcissement de ce muscle. L’articulation du genou qui était auparavant
fléchie sera brusquement étendue.
Figure 33 : Le réflexe proprioceptif
2. Le réflexe extéroceptif
Lors de ces réflexes le stimulus et la réponse sont situés sur des organes différents. Les
stimulations qui déclenchent ce réflexe sont issues de récepteurs cutanés qui sont sensibles à la
pression, à la douleur, à la température. C'est donc un réflexe extrinsèque (le déclenchement
du réflexe provient de l'extérieur du corps). Ces récepteurs, lorsqu'ils sont activés, provoquent
le retrait du membre afin d'éviter toute lésion. Par exemple lorsqu'on marche sur une épine : la
piqûre est détectée par la peau, le récepteur est innervé par des neurones afférents projetant
leurs fibres dans la moelle épinière mais dont le corps cellulaire est dans le ganglion rachidien.
38
A l'inverse du réflexe proprioceptif où les neurones afférents font directement synapse avec les
motoneurones, les neurones sensitifs du réflexe extéroceptif contactent des neurones dits
interneurones. Ceux-ci sont les intermédiaires entre les neurones extéroceptifs sensitifs et les
motoneurones. Ceci fait que la jambe se tend et gagne ainsi en stabilité et rigidité pour faire
face à la surcharge de poids issue de la flexion de l'autre jambe (qui est alors décollée du sol).
Figure 34 : Le réflexe extéroceptif
4.1.4 Les pathologies de la moelle épinière
La Poliomyélite
Terme général désignant toute atteinte inflammatoire de la substance grise de la moelle épinière. Les
symptômes de la poliomyélite (polio, gris; myélite, inflammation de la moelle épinière) proviennent de
la destruction des neurones moteurs de la corne antérieure par le virus de la poliomyélite (poliovirus,
virus à ARN). La poliomyélite est très contagieuse et se transmet facilement par contact interhumain.
Des particules virales sont excrétées dans les fèces durant plusieurs semaines après l'infection initiale.
La transmission de la maladie est ainsi essentiellement digestive par voie oro-fécale, via l'ingestion
d'aliments ou d'eau contaminés. Occasionnellement, la maladie peut être transmise par voie oro-orale
via la salive. Les premiers symptômes de la maladie sont de la fièvre, des maux de tête, des douleurs
et une faiblesse musculaire (symptômes proches de ceux de la grippe). La maladie évolue en paralysie
et en atrophie musculaire. Si des neurones du bulbe rachidien sont détruits, la paralysie des muscles
respiratoires ou un arrêt cardiaque peuvent causer la mort. La vaccination (vaccin Salk (1954) et
Sabin(1961)) a permis de contrôler la maladie.
Lésions
Tout sectionnement transversal de la moelle épinière quel qu’en soit le niveau, entraîne une perte de la
sensibilité et de la motricité dans les régions situées au-dessous de la lésion. Si le sectionnement se
produit entre la première vertèbre thoracique (T1) et la première vertèbre lombaire (L1), les deux
membres inférieurs sont touchés : c’est la paraplégie. Si, par ailleurs, le sectionnement se produit
dans la région cervicale, les quatre membres sont touchés : c’est la tétraplégie (quadriplégie).
L’hémiplégie, la paralysie d’un côté du corps, est généralement provoquée par une lésion de l’une des
aires motrices du cortex cérébral.
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