Homéostasie et Système nerveux Autonome • I. Homéostasie du milieu intérieur • II. Systèmes nerveux autonome Lien web: http://perso.univ-rennes1.fr/francois.tiaho I. Homéostasie du milieu intérieur • 1. Concept d’homéostasie • 2. Quelques constantes physiologiques • 3. Mécanismes physiologiques impliqués dans l’homéostasie • 4. Quelques exemples de régulation du milieu intérieur (faim, soif, tension artérielle). • 5. Hypothalamus : centre nerveux de l’homéostasie • 6. Quelques dysfonctionnements de l’homéostasie 1. Concept d’homéostasie (fin 19ème siècle) – Claude Bernard 1865 dans son livre « Introduction à l’étude de la médecine expérimentale », suggère que: – « La fixité du milieu intérieur est la condition d'une vie libre et indépendante. » – Cannon Walter Bradford (1871-1945), physiologiste américain, propose l’expression d’homéostasie; du grec « homoios » (égal, semblable à), et « stasis » (état, position). 2. Quelques constantes physiologiques • • • • Température: 37°C pH : 7.3 Glycémie: 1g/l Pression sanguine artérielle • Pression diastolique 8 cm Hg • Pression systolique 12 cm Hg • Osmolalité (pression osmotique): – NaCl extracellulaire = 145 mM • Volémie: 5-6 litres de sang 3. Mécanismes physiologiques de l’homéostasie Système nerveux Central 1. Système nerveux autonome Système sensoriel et hormonal 2. Système endocrine 3. comportement Milieu intérieur 4.1. Exemple de la faim • 1. baisse du taux de glucose sanguin • 2. Activation direct de neurones hypothalamiques. • 3. Activation du système nerveux autonome sympathique et glycogénolyse hépatique. • 3. Libération endocrine de glucagon par les cellules alpha du pancréas et glycogénolyse hépatique. • 3. Recherche comportementale de nourriture. 4.2. Exemple de la soif •1. Augmentation de l’osmolalité (pression osmotique plasmatique). •2. Activation d’osmo-récepteurs centraux (OVLT) puis de neurones hypothalamiques •3. Activation du système nerveux autonome et action cardio-vasculaire (augmentation de la PA sanguine) •3. Libération neuro-endocrine de vasopressine par l’hypothalamus au niveau de la neuro-hypophyse (réabsorption rénale d’eau au niveau du tube collecteur) •3. Recherche comportementale d’eau et ingestion d’eau (comportement dipsique). OVLT:: organe vasculaire OVLT de la lame terminale Synthèse et libération de l’ADH OVLT:: organe vasculaire OVLT de la lame terminale hypothalamus (ADH synthétisée NPV) hypophyse (libération de l’ADH) 4.3. Exemple de chute de la pression artérielle •1. Chute de la PA diastolique •2. Production de rénine par le rein, production d’angiotensine (foie, rein, poumons): – activation de hypothalamus ( via SFO) – Activation des surrénales •3. Activation du système nerveux autonome et action cardio-vasculaire (augmentation de la PA sanguine) •3. Production et libération neuro-endocrine de vasopressine par l’hypothalamus au niveau de la neurohypophyse (réabsorption rénale d’eau au niveau du tube collecteur) •3. Production d’aldostérone par les surrénales réabsorption rénale du sodium •3. Recherche comportementale d’eau et ingestion d’eau (comportement dipsique). 4.3. Chute de la pression artérielle Remarque:: l’action sur les cibles terminales n’est pas illustrée Remarque Angiotensinogène (foie) Rénine Angiotensine I (rein) Production d’angiotensine II Enzyme de conversion (NSO, NPV) ADH 1 Angiotensine II (poumons) Aldostérone (surrénales) 2. La médullosurrénale produit de l’aldostérone anti-natriurétique. 1. Le rein sécrète la rénine en cas de chute de PA 5.1. Noyaux hypothalamiques: vue sagittale Adhérence interthalamique Corps calleux Ny Hypothalamique DM Ny paraventriculaire Ny Hypothalamique postérieur Ny Préoptique L Ny Préoptique M Glande pinéale Ny Hypothalamique A Ny Hypothalamique VM Corps mamillaire Ny suprachiasmatique Ny arqué Ny supraoptique Nerf optique Eminence médiane Neurohypophyse Chiasma optique Adénohypophyse Infundibulum Hypophyse Ny: noyau, VM: ventro-médian; DM: dorso-médian; M: médian; L: latéral; A: antérieur 5.2. Hypothalamus: centre nerveux intégrateur de l’homéostasie • Intègre signaux sensoriels viscéraux • via directement noyau du tractus solitaire (bulbe rachidien) et indirectement noyau parabrachial (Pont de varole) • Possède des neurones sensibles à: • Température (noyau hypothalamique antérieur : POA) • Glucose sanguin (noyaux arqué et ventro-médian) • NaCl via l’OVLT qui active le NPV • Possède des neurones sensibles à des hormones: • Angiotensine II via l’organe subfornical • Leptine, Insuline (noyau arqué): satiété • Ghreline (noyau arqué): appétit 5.3. Hypothalamus: Contrôle du système nerveux autonome • Via centre nerveux parasympathique bulbaire (noyau moteur dorsal du vague). • Neurones spinaux pré-ganglionnaires du parasympathique sacrale • Noyaux bulbaires du sympathiques • Neurones spinaux pré-ganglionnaires du sympathique 5.4.Hypothalamus: centre neuro-endocrine hypothalamus Adeno--hypophyse Adeno Neuro--hypophyse Neuro 5.4.Hypothalamus: centre neuro-endocrine • L’axe neurohypohysaire (ADH et Ocytocine) : NPV et NSO - Régulation hydrominérale (ADH) - Accouchement et altruisme (Ocytocine) • l’axe gonadotrope (GnRH /FSH, LH): N. Arqué -régule les caractères sexuels primaires et secondaires, - régule le comportement sexuel. • l’axe somatotrope (GHRH / GH): N. Arqué - stimuler la croissance de toutes les cellules de l’organisme. • l’axe thyréotrope (TRH / TSH): NPV - régule la température corporelle. • l’axe corticotrope (CRH / ACTH): NPV - activé par le stress de l’organisme. • GnRH: Gonadotropin Releasing hormone (N. arqué) – FSH: Follicle Stimulating Hormone – LH: Luteinizing • GHRH: Growth-hormone-releasing hormon e(N. arqué) – GH: Growth hormone • TRH: Tyrotropin releasing Hormone (NPV): gène activé par les neurones du N. arqué (stimulé par la leptine) – TSH: Tyroid stimulating Hormone • CRH: Corticotropin releasing hormone (PVN) – ACTH: Adreno-Corticotropin releasing hormone 5.5 Hypothalamus et Comportement • Relie les réponses du système nerveux autonome et endocrine au comportement • Ingestion de nourriture en relation avec le métabolisme énergétique (noyau arqué et cortex frontal) • Prise de boisson en relation avec le déséquilibre hydrominérale du milieu intérieur (OVLT et gyrus cingulaire). • Recherche d’environnement chaud ou froid dans la régulation de la température corporelle (noyaux pré-optique et insula) 6: Quelques dysfonctionnements de l’homéostasie -Hypertension artériel -Diabète insipide -Diabète sucré de type1 et 2 -Fièvre II. Systèmes nerveux autonome • • • • • • • • 1. Système nerveux somatique 2. Système nerveux Sympathique 3. Système nerveux parasympathique 4. Organisation générale simplifiée du système sympathique et parasympathique 5. Physiologie du système sympathique et parasympathique 6. Fonctions du SNA 7. Pharmacologie du SNA 8. Comparaison SNS et SNA systèmes nerveux somatique simplifié C8-T6 T6-T10 , rein T10-T12 * L1-L4 *nerf grand et petit splanchnique systèmes nerveux parasympathique systèmes nerveux parasympathique Organisation générale simplifiée du SNA Prix Nobel Sir Henry Hallett Dale Otto Loewi -Prix Nobel de médecine et physiologie en 1936 -Mécanismes de la transmission synaptique chimique. Sir Bernard Katz Ulf von Euler Julius Axelrod -Prix Nobel de médecine et physiologie en 1970 -Mécanismes de stockage, libération et inactivation des neuromédiateurs. Physiologie du système sympathique et parasympathique Anatomie: résumé • Le système nerveux autonome est constitué du système sympathique (ou orthosympathique) et du système parasympathique. • Les neurones préganglionnaires du système sympathique sortent des régions cervicales, thoracique et lombaire de la moelle épinière. • Ceux du parasympathique sortent de l’encéphale et de la région sacrale de la moelle épinière. • Les ganglions du système sympathique sont localisés près de la moelle épinière. • Ceux du parasympathique sont situés près des organes qu’ils innervent. • La plupart des organes internes sont innervés par les deux systèmes. Le système nerveux sympathique répond au stress de l’organisme • Réponse étendue et généralisée de plusieurs organes à la fois • →1 neurone pré-ganglionnaire pour 200 neurones postganglionnaires • Prépare à l’activité et au mouvement – Impliqué dans les réactions de fuite et de combat – – – – – – – – vaso-constricteur cardio-accélérateur intestino-inhibiteur broncho-dilatateur pupillo-dilatateur Hyperglycémiant Pilo-érecteur Excrétion sudoripares Le système nerveux parasympathique met l’organisme au calme • Est impliqué dans le métabolisme et fonctionne «au repos» ; il économise l’énergie • Sa réponse est spécifique et localisée • Chaque organe pouvant fonctionner de manière indépendante par rapport à l’autre. • 1 neurone pré-ganglionnaire pour 20 neurones post-ganglionnaires. • • • • • • cardio-freinateur Hypotenseur intestino-stimulant favorise l’absorption et les sécrétions digestives pupillo-constricteur assure l’évacuation de la vessie et du rectum (contraction des muscles). PHARMACOLOGIE: récepteurs cholinergiques • •Récepteur cholinergique muscarinique (M1, M2, M3) : – Agoniste muscarinique (parasympathomimétique): • MUSCARINE (poison du champignon vénéneux Amanita muscaria) – Antagoniste muscarinique (parasympatholytique): • ATROPINE (alcaloïde extraite de la belladone, effet mydriatique) • Récepteur cholinergique nicotinique : – Agoniste nicotinique : NICOTINE – Antagoniste nicotinique (ganglioplégique car il bloque à la fois l’activité sympathique et parasympathique ): • α-BUNGAROTOXINE (venin de serpent Bungarus multicinctus d’Asie tropicale). • CURARE (extrait de lianes d’Amazonie, poison de flèches pour la chasse, myo-relaxant en chirurgie). Récepteurs noradrénergiques : α1, α2, β1, β2 • Agonistes α: – ADRENALINE (libéré par la médullo-surrénale) – METHOXAMINE (α1) – CLONIDINE (α2) • Agonistes β: – ADRENALINE – ISOPROTERENOL (anti-asthme) • Antagonistes α (α-bloquant, anti-hypertension artérielle): – PRAZOSINE : α1-bloquant, vasodilatateur. – YOHIMBINE ; α2-bloquant, vasodilatateur contre l’impuissance masculine. • Antagonistes β: – PROPRANOLOL (β1, β2): a été remplacé par des molécules cardiosélectives dans le traitement de l’hypertension artérielle. Est considéré comme dopant (le Nord Coréen Kim Jong Su a été contrôlé positif lors des Jeux Olympiques d'été de 2008 dans la compétition de tir au pistolet, et ses 2 médailles lui ont été retirées. L'effet recherché est le ralentissement du rythme cardiaque pour favoriser la précision du tir et la concentration. – ATENOLOL (β1): remplace le propranolol dans le traitement de l’hypertension, angine de poitrine et infarctus du myocarde). Comparaison des systèmes nerveux somatique et autonome RN SN Somatique SN Parasympathique R α, β R α, β médullosurrénale R.M. : récepteur muscarinique, protéine G. RN. : récepteur nicotinique, canal ionique SN Sympathique Comparaison des systèmes nerveux somatique et autonome Innervation des organes