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Découverte de la Neurobiologie
Définition :
C'est l'étude du système nerveux et de son fonctionnement et reste une des grandes énigmes en biologie. De
grandes questions n'ont toujours pas de réponse.
I ] Présentation du système nerveux
1) Organisation générale du système nerveux
Dans le système nerveux, se trouvent :
- Les centres nerveux :
- L'encéphale constitué de :
- Deux hémisphères cérébraux
- Du cervelet
- Du bulbe rachidien
- La moelle épinière
- Les nerfs :
- Les nerfs crâniens
- Les nerfs rachidiens
La moelle épinière est protégée par la colonne vertébrale
L'encéphale est protégé par la boite crânienne
2) Fonctions du système nerveux
A l'extrémité d'un nerf se trouvent les récepteurs sensoriels :
- Yeux
- Oreilles
- Récepteurs cutanés
- Récepteurs articulaires
- Récepteurs musculaires
Une des fonctions du système nerveux est la réception d'une information qui vient soit de l'extérieur, soit de
l'intérieur
Les récepteurs sensoriels sont reliés aux nerfs sensoriel qui permettent la conduction de l'information afférente
vers les centres nerveux, ces derniers permettant le traitement de l'information.
Les centres nerveux renvoient l'information vers les nerfs moteurs qui ont pour rôle la conduction de
l'information efférente vers des effecteurs qui vont contrôler :
- Les muscles
- Les glandes
On obtient donc une réponse du système le plus souvent motrice mais qui peut aussi être une répons hormonale.
Conclusion :
Le système nerveux reçoit l'information, la traite et répond de façon adaptée à cette information. Le système
nerveux contrôle et harmonise la réponse des différents effecteurs.

3) Les neurones, unités de base du système nerveux
Le système nerveux est constitué de 10% de neurones mais se sont eux qui assurent toutes les fonctions du
système nerveux. Les 90 % restants sont les cellules de la névroglie qui servent à soutenir et à nourrir les
neurones.
Un neurone est une cellule spécialisée dans la conduction de l'information nerveuse.
Un même neurone peut contenir des milliers de synapses (liaison entre terminaison et dendrite). Ainsi les
neurones forment un réseau très complexe et pas forcément linéaire
Le message nerveux est un message électrique qui se transmet le long des dendrites, du corps cellulaire et de
l'axone. Mais le neurone n'est pas un simple conducteur, le message électrique n'est pas atténué, c'est une
conduction active qui va mettre en jeu de l'énergie pour éviter l'atténuation.
Pour pouvoir transmettre son message, il doit avoir au repos une différente de potentiel transmembranaire
La dépolarisation va :
- ouverture des canaux Na+ (passifs)
- augmente la dépolarisation
- ouverture des canaux K+
- nouvelle polarisation

Hyper polarisation = période réfractaire pendant laquelle pas de potentiel d'action possible (1 ms)
Grâce aux pompes la ddp est la même pour chaque potentiel d'action et partout dans le neurone. C'est la loi du
tout ou rien, soit il y a un potentiel d'action, soit il n'y en a pas.
L'information transmise par le neurone est une information électrique binaire :
- oui : potentiel d'action
- non : pas de potentiel d'action
Mais l'information est graduelle pour un neurone sur une période de temps donnée (variation de fréquence)
Les neurones transmettent une information qui pour un neurone transmet une information binaire à un moment
donné, mais qui pour une période donnée et pour une multitude de neurones, l'information est graduelle et peut
être très complexe (chaque neurone reçoit les informations d'un millier d'autres neurones).
Deux codages sont possibles :
- un codage fréquentiel : variation de fréquence
- un codage corrélationnel basé sur la corrélation des potentiels d'actions entre les différents neurones
La transmission d'une information d'un neurone à l'autre se fait au niveau de la synapse :
Il n'y a pas de continuité de la membrane entre les deux neurones, donc l'information électrique part de la
membrane de l'axone, se transforme en information chimique, traverse la synapse, et au contact de la dendrite du
neurone suivant, se retransforme en information électrique. Le messager chimique qui va transmettre
l'information est un neurotransmetteur.
A l'arrivée du PA (potentiel d'action) , il va y a voir entrée de Ca2+ et libération du contenu des vésicules à
neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Le neurotransmetteur se fixe sur les récepteurs à
neurotransmetteurs, ils vont s'ouvrir et permettre la rentrée de Na+ qui va engendrer la génération d'une
dépolarisation.
1 neurone a une grande fonction intégratrice, il reçoit les informations de millier de neurone et en fait une
sommation avec seuil qui va ou pas engendré un potentiel d'action. Il y a en tous 1010 unités.
4) Problématique

Comment les 1010 unités peuvent donner les réponses intégrés du système nerveux.
Comment se transfèrent les informations dans ce réseaux inter-connectés ?
Certains cas simples sont connus comme les réflexes.
II ] Le réflexe myotatique
Le réflexe myotatique est un exemple de fonctionnement du système nerveux où toutes les étapes sont
parfaitement connues, de la réception de l'information à l'action motrice.
Le réflexe myotatique est une contraction réflexe d'un muscle extenseur en réponse en réponse à un allongement
involontaire de ce muscle. Exemple connu : le réflexe rotulien, le réflexe achiléen
1) Voies nerveuses et centre nerveux
Stimulation : étirement du muscle
=> récepteur sensoriel
=> voie nerveuse sensorielle (nerf sciatique)
=> centre nerveux (moelle épinière)
=> voie nerveuse motrice (nerf sciatique)
=> muscle : contraction
D'après les données médicales, s'il y a lésion de la moelle épinière, il y a annulation du réflexe myotatique donc
la moelle épinière est impliquée dans ce réflexe. Une compression du nerf sciatique va annuler le réflexe
myotatique dans la jambe, il y a intervention du nerf sciatique
Les expériences de physiologie montrent des grenouilles décérébrées qui ont toujours des réflexes myotatique
Une autre étude expérimentale a montré que si l'on fait une stimulation électrique du nerf sciatique, on obtient
deux contractions, une rapide (5 ms) et une lente (30 ms = temps pour une stimulation mécanique) donc on a
stimulé les voies nerveuses sensitives et les voies nerveuses motrices. Le même nerf gère les informations
afférentes et efférentes.
2) Les neurones impliqués
Voie nerveuse sensitive passent par la racine dorsale alors que les voies nerveux motrices passent par la racine
ventrale, c'est un réflexe monosynaptique
Ce réflexe s'accompagne d'une deuxième voie qui permet de décontracter le muscle fléchisseur. Ce réflexe est
disynaptique (il fait intervenir un deuxième neurone). Ce deuxième neurone moteur innerve le muscle
fléchisseur
Les récepteurs sensoriels se trouvent dans le muscle et se nomment fuseau neuromusculaire

3) Récepteurs sensoriels
Ce réflexe doit être valable quel que soit le degré de contraction du muscle
le système nerveux central va contracter les fibres du fuseau et les fibres du muscle pour capter les changements
de longueur du muscle
Ce réflexe sert au maintien de la posture, il permet de compenser toutes les perturbations extérieures sans faire
intervenir le système nerveux centrale.
Quand la tension du muscle est trop forte, il y a une inhibition de ce réflexe. Il y a donc un deuxième capteur
dans le muscle
L'organe neuro-tendineux mesure la tension du muscle
4) Rôle du réflexe myotatique
Le rôle du réflexe myotatique est de maintenir la longueur des muscles extenseur par compensation des
perturbations de longueur. Ceci permet de maintenir la posture sans contrôle des centres supérieurs, en libérant
le cerveau pour d'autre tâches. Tant qu'il n'y a pas de nouveau contrôle en provenance du cerveau, ce réflexe
garde la position du muscle constante. Ce réflexe peut devenir dangereux s'il cherche à compenser des
perturbations trop puissantes. Il y a donc un deuxième réflexe qui vient annuler le premier lorsque la tension
dans le muscle est trop forte.
III Etude de l'activité cérébrale