S1-U1– Phy3 Cours 3 1 CHAPITRE 2 Généralités le Système Lesur tissu nerveux Nerveux I. Histologie du tissu nerveux 1- Les cellules gliales : la névroglie 2- Les neurones A/ Principales caractéristiques des neurones B/ Structure des neurones C/ Organisation fonctionnelle du neurone D/ La gaine de myéline E/ Classification des neurones 3-… 3- Point d’anatomie Substance blanche : Substance blanche Substance grise • Formée surtout d’axones myélinisés • Permet la liaison nerveuse entre les zones éloignées Substance grise : • Formée surtout de corps cellulaires et de dendrites • On y trouve les circuits de neurones d’association On appelle fibre nerveuse : Axone (+ arborisation) Le regroupement de fibres nerveuses forme généralement: - les nerfs du système nerveux périphérique - les faisceaux du système nerveux central Les fibres sont classées: selon leur diamètre 3 types de fibres Fibre A : Vitesse la plus élevée (4 types différents) Fibre B : vitesse moindre Fibre C : vitesse lente selon la présence ou non d’une gaine de myéline Les nerfs : des regroupements d’axones Les nerfs sont formés d’axones de neurones moteurs et de neurones sensitifs (certains ne contiennent que des fibres sensitives). Nerf rachidien ~ 600 000 fibres nerveuses Le corps cellulaire est généralement localisé dans le SNC (ou tout près). Structure d’un nerf : Axone Gaine de myéline Endonèvre Périnèvre Épinèvre Vaisseaux sanguins Les neurones sont excitables donc ils peuvent réagir à un stimulus en générant un courant électrique. Courant électrique? Influx capable de se propager et transmissible à d’autres neurones ou à des effecteurs. II. … II. Le message nerveux Un neurone est excitable il peut donc réagir à une modification de son environnement : stimulus en générant un influx nerveux : courant électrique. Ce courant se propage le long de l’axone. Une fois à l’extrémité de l’axone, il est transmis à d’autres neurones ou à des effecteurs. Comment naissent les influx nerveux? Comment se propagent-ils? Comment sont-ils transmis de neurones en neurones ou de neurones aux effecteurs? www.physiologie.staps.univ-mrs.fr 1-Notions de base d’électricité Le corps humain est électriquement neutre. La répartition des ions + et des ions- n ’est pas homogène. Il faut maintenir ces déséquilibres car ils sont garants de la vie de nos cellules. Les charges opposées s’attirent et quand elles s’unissent elles libèrent de l’énergie « énergie potentielle » (mesurée en V ou mV, elle traduit la ddp entre 2 points de charges contraires) il faut de l’énergie pour les maintenir séparées. Quand les charges se déplacent, elles créent un flux électrique : le courant dont l’intensité est égale au voltage/la résistance (loi d’Ohm :I=V/R) 2- Polarisation de la membrane du neurone Luigi Galvani (1737 / 1798) Fin du XVIIe : Un courant électrique appliqué à un nerf provoque la contraction des muscles d'une grenouille morte. Une électricité animale circule dans les nerfs. L'électricité est-elle l'explication de la vie? Certains l'ont cru au XIXe siècle. 1850 : l'Allemand H. Von Helmholtz (1821 - 1894) mesure la vitesse de l'influx nerveux dans un nerf. Vitesse de quelques mètres par seconde seulement. C'est donc beaucoup plus lent que l'électricité circulant dans un fil métallique (~ vitesse de la lumière) Andrew Fielding Huxley (1917) Alan Hodgkin (1914 - 1998) Axones géant de calmar prix Nobel en 1963 Expériences sur les neurones géants de calmar. Placent les 1ers les bornes d’un voltmètre de part et d’autre de la membrane d’un neurone isolé. Ganglion contenant les corps cellulaires Ils enregistrent un voltage de -70mV. Pourquoi – 70? Car l’intérieur de la membrane (électrode de référence) est chargé négativement par rapport à l’extérieur. Cette polarisation de la membrane est appelée potentiel de repos membranaire Pourquoi les cellules possèdent-elles une charge électrique? Trois facteurs pour expliquer cette polarisation A/ La concentration en ions diffère de part et d’autre de la membrane B/ La membrane présente une perméabilité sélective C/ Il existe au sein de la membrane des transporteurs actifs : les pompes Na/K A/ La concentration en ions diffère de part et d’autre de la membrane Extérieur de la membrane: •Ions positifs = Na+ surtout (un peu de K+ aussi) •Ions négatifs = Cl- surtout Mais y a un léger surplus d ’ions + Intérieur du neurone: •Ions positifs = K+ surtout (un peu de Na+ aussi) •Ions négatifs = Protéines et ions phosphates Mais y a un léger surplus d ’ions - MEC MIC 5mmol/l 150mmol/l 150mmol/l 15mmol/l 110mmol/l 10mmol/l 0,2mmol/l 65mmol/l www.physiologie.staps.univ-mrs.fr Membrane plasmique modélisée • Deux couches de phospholipides • Protéines à la surface et à travers • Polysaccharides (attachés aux lipides et/ou aux protéines) • Cholestérol entre les phospholipides Remarque : Les molécules se déplacent sans arrêt les unes par rapport aux autres. Protéines de la membrane • Fixation du cytosquelette • Adhérence entre les cellules • Enzymes • Récepteurs • Transport •… B/ La membrane présente une perméabilité sélective La double couche de lipides est perméable: • Aux molécules très petites (H2O, CO2, O2) • Aux molécules liposolubles (hydrophobes, non polaires) La double couche de lipides est imperméable: • Aux grosses molécules et à la plupart des molécules polaires • Aux ions (K+, Na+, Cl-, etc.) Des protéines de la membrane permettent le passage de ce qui ne peut passer à travers les lipides : forment des canaux à travers la membrane OU s’associent aux molécules à transporter et les déplacent à travers la membrane Ces canaux sont généralement spécifiques : une seule substance bien précise peut les traverser et aucune autre Exemple : canal potassium, canal sodium... canal ligand-dépendant Donc, ce n'est pas n'importe quelle substance qui peut traverser la membrane = perméabilité sélective. Dans quel sens se fait le passage des substances? A travers la membrane, une substance va diffuser suivant son gradient de concentration c’est à dire de la zone la plus concentrée à la zone qui l’est moins et ce jusqu’à équilibre des concentrations. Pas de dépense d’énergie MEC Au repos MIC de nombreux canaux K+ ligand-dépendant sont ouverts 5mmol/l Courant 150mmol/l peu de canaux Na+ ligand-dépendant sont ouverts 150mmol/l 15mmol/l peu de canaux Cl- ligand-dépendant sont ouverts 110mmol/l 10mmol/l 0,2mmol/l 65mmol/l www.physiologie.staps.univ-mrs.fr Supposons que de part et d’autre d’une membrane on ait autant d’ions positifs que négatifs: Potentiel nul (autant de + que de -) Cl- 10 Cl- et 10 Na+ Na+ Cl- K+ 10 K+ et 10 ions - Na+ Cl- Na+ Cl Na+ Prot.Prot.- Na+ Cl- K+ Cl- K+ Na+ Cl- Na+ Na+ K+ Cl- Cl- Na+ Prot.- K+ Prot.K+ Prot.K+ PO4--- PO4--- Na+ Cl- PO4--- K+ Prot.- K+ Prot.- K+ Potentiel nul (autant de + que de -) Que se passe-t-il si on ajoute des canaux permettant le passage des K+, mais pas des autres ions? ==> diffusion du potassium canaux K+ ligand-dépendant ouverts 13 charges + et 10 - = +3 10 Cl10 Na+ 3 K+ 10 ions 7 K+ 7 charges + et 10- =- 3 La diffusion ne se fait pas jusqu’à équilibre des concentrations du K+ Le K+ cherche à diffuser en suivant son gradient de concentration Le K+ est attiré par les charges – du MIC et repoussé par les charges + du MEC le gradient électrique ainsi formé arrête la diffusion. À l’équilibre: Les charges positives en surplus s’accumulent sur la membrane (côté MEC) +3 -3 Les charges négatives en surplus s’accumulent sur la membrane (côté MIC) Mais 1 : le gradient électrique qui se forme suite à la sortie massive de K+ arrête la diffusion de K+. 2 : du Na+ parvient à pénétrer dans le MIC Cl- Na+ Na+ Cl- Na+ Cl- K+ MEC Prot.- K+ K+ PO4--- Prot.K+ Na+ Cl- Cl- Prot.- Cl- K+ Prot.- K+ Na+ Na+ Cl- Cl- Na+ Cl- K+ PO4--- MIC Prot.- Na+ K+ K+ Prot.- Na+ ClNa+ Prot.K+ PO4--- pour maintenir la polarisation membranaire il existe au sein de la membrane des transporteurs actifs……………C/ La polarité de la membrane est donc due: A/ à la différence de concentration en ions entre les milieux intra- et extracellulaires B/ à la perméabilité sélective de la membrane qui laisse passer le potassium, mais à peu près pas les autres ions C/ Les pompes Na+/K+ MEC MEC ClNa+ K+ PO4Prot- MIC MEC MIC Transport actif MIC La pompe à sodium / potassium Il y a aussi des pompes à K+, Na+, Ca++, H+, etc.