Le système nerveux
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Le système nerveux diaporama 1 Tout être vivant est capable de percevoir son environnement et y réagir • Une bactérie peut former un kyste en cas de sécheresse prolongée • Une amibe (protiste) peut se diriger vers une source de nourriture • Une plante peut diriger ses feuilles en direction du soleil • Un planaire (vert plat) peut fuir une lumière trop vive Exemple : Stimulation de la plante Mimosa pudica Lep, p.303 (d) (e) Comparaison des systèmes endocriniens et nerveux Tous deux ont pour but le maintien de l’homéostasie (équilibre interne) Le système endocrinien (hormonal), par : • La sécrétion d’hormones dans le sang par les glandes • Une action dans les tissus cibles lente, mais soutenue et durable Le système nerveux, par : • L’influx nerveux : transmission électrique/chimique • Une action rapide, mais brève Traitement de l’information par les systèmes nerveux Mode d’action du système nerveux 1. Réception de l’information • Milieu interne • Milieu extérieur 2. Intégration 3. Action • Organes végétatifs • Muscles volontaires (comportement) Mémorisation Mémoire 1. Réception de l’information • Milieu interne • Milieu extérieur 2. Intégration 3. Action • Composantes internes • Moteurs (comportement) Mémorisation L’action produite devient une nouvelle information Une sonde planétaire autonome utiliserait le même algorithme de base On peut séparer le système nerveux en deux structures : • Le système nerveux central (SNC) • Le système nerveux périphérique (SNP) Le système nerveux central (SNC) est constitué de l’encéphale, situé dans la boîte crânienne, qui comprend: o Le cerveau o Le cervelet o Le tronc cérébral L’encéphale a le pouvoir d'intégration qui permet aux vertébrés de manifester des comportements complexes La moelle épinière, située dans la colonne vertébrale, qui intègre les réactions simples à certains types de stimuli (ex: réflexe rotulien). La moelle épinière transmet des informations à l'encéphale, lequel lui en transmet également. Système nerveux central (encéphale et moëlle épinière) Système nerveux périphérique (nerfs crâniens et nerfs spinaux) Voie sensitive (afférente) Organes des sens Voie motrice (efférente) Système nerveux autonome (involontaire) sympathique Système nerveux somatique (volontaire) parasympathique muscle cardiaque et muscles lisses, glandes muscles squelettiques Le système nerveux périphérique autonome (SNA) Commande les tissus musculaires lisses et cardiaques Dirige le fonctionnement de divers organes (estomac, cœur, poumons…) Fonctionne sous contrôle « involontaire » en lien avec le système hormonal Le système nerveux autonome (SNA) Le SNA est lui-même constitué de deux systèmes antagonistes: le système sympathique et le système parasympathique. La plupart des organes sont innervés par ces deux systèmes. Le système sympathique : o prépare l'individu à l'action (combat ou fuite) o ses nerfs quittent la moelle épinière dans les régions thoraciques et lombaires o a pour relais des ganglions localisés près de la moelle épinière Le système nerveux parasympathique : o favorise le repos et les fonctions d'entretien o ses nerfs quittent la moelle dans les régions cervicales et sacrales o a pour relais des ganglions localisés près des organes innervés Le système nerveux sympathique Les cellules nerveuses Deux types de cellules constituent le système nerveux: Les cellules gliales, ou névroglies (90% des cellules) Les neurones (10%) Les cellules gliales Leur nom vient du grec gloios, ou glu. Cellules de soutien pour le système nerveux central. Sont plus petites et plus nombreuses que les neurones. Sont capables de se répliquer par mitose. Les cellules gliales Leur nom vient du grec gloios, ou glu Cellules de soutien pour le système nerveux Sont beaucoup plus petites et plus nombreuses que les neurones Sont capables de se répliquer Ont un rôle pour nourrir les neurones et éliminer les déchets Guident la migration des neurones Assurent une protection immunitaire Isolent les axones des neurones ( voir plus loin) On a longtemps pensé que leur rôle s’arrêtait là… Les cellules gliales (gliocytes) Elles sont de quatre types: Les oligodendrocytes (SNC) ou cellules de Schwann (SNP): • forment une gaine isolante de myéline autour de l’axone de la plupart des neurones (voir plus loin la structure des neurones) Les épendymocytes : • Cellules épithéliales qui tapissent les cavités de l’encéphale. • Les battements de leurs cils font circuler le liquide cérébrospinal Les microglies qui sont des phagocytes et ont un rôle immunitaire. Les astrocytes: • ont une forme d’étoiles • soutien structural aux neurones • forment autour des vaisseaux la barrière hémato-encéphalique, qui ne laissent passer que certaines substances* dans le cerveau * Par exemple : O2, CO2, glucose, alcool, barbituriques, substances lipophiles épendymocyte astrocyte oligodendrocyte microglies neurolemnocyte (c. de Schwann) Les astrocytes Des études récentes ont montré que les astrocytes: sont capables d’envoyer et de propager des signaux chimiques (vagues de Ca2+) en réponse aux influx nerveux des neurones peuvent moduler (amplifier ou bloquer) la transmission nerveuse des neurones ont un rôle dans la neurogenèse (production de nouveaux neurones) et la plasticité des synapses participent à la sélection des connexions neuronales la proportion cellules gliales / neurones a augmenté au cours de l’évolution Références : « Comment les astrocytes contrôlent les neurones», La Recherche, 472, 56-59, février 2013. Formation de la gaine de myéline autour d’un axone périphérique, par des couches successives de membrane de cellules de Schwann. ( oligodendrocytes dans le SNC) Les neurones le corps cellulaire contient le noyau les dendrites reçoivent les informations l’axone transmet l’influx nerveux à la cellule suivante un axone peut mesurer jusqu’à 1 mètre! Dans le SNC, les axones myélinisés forment la substance blanche, alors que les dendrites et les corps cellulaires forment la substance grise. Dans le SNP, les neurones s’assemblent en faisceaux, comme les fibres d’un câble, pour former les nerfs. Structure d’un nerf axone feuillet de myéline endonèvre périnèvre épinèvre fascicule vaisseaux sanguins • Les neurones sensoriels transmettent des informations sur l’environnement vers la moëlle épinière et le cerveau (dendrites connectés aux récepteurs sensoriels) • Les interneurones, qui se trouvent dans la moëlle épinière et le cerveau, interprètent les données sensorielles et commandent une réaction adéquate • Les neurones moteurs transmettent des impulsions ou des ordres aux muscles et aux glandes (effecteurs) Les arcs réflexes Définition : « Réponse prévisible et automatique à un stimulus spécifique » Le stimulus agira sur un récepteur qui peut être : Un récepteur cutané Un nocicepteur (douleur) Un propriocepteur(posture, locomotion) Un récepteur d’un organe des sens Un réflexe somatique mène à une contraction musculaire Un réflexe autonome (viscéral) agit sur les muscles lisses, le muscle cardiaque ou sur les glandes. Les arcs réflexes comprennent 5 éléments essentiels: 1.Un récepteur 2.Un neurone sensitif 3.Un centre d’intégration 4.Un neurone moteur 5.Un effecteur Un arc réflexe L’encéphale n’intervient pas lors d’un réflexe spinal. Un animal auquel on a détruit l’encéphale présentera la même réponse, pour autant que sa m.e. soit intacte. La moëlle épinière (m.e.) Substance blanche (à l’extérieur): axones et dendrites Substance grise (à l’intérieur): corps cellulaires Lieu de transit des neurones moteurs (efférents) et sensitifs (afférents) Les neurones moteurs quittent la m.e. par les racines ventrales Les neurones sensitifs arrivent à la m.e. Par les racines dorsales Les corps cellulaires des neurones sensitifs forment les ganglions spinaux (ou rachidiens) Un arc réflexe simple : le réflexe rotulien Exemples de réflexes végétatifs Vasomoteur : rougeur / paleur Pilomoteur : hérissement des poils suite p.ex. à un bruit désagréable Sudoripare, salivaire La moëlle épinière • Mesure environ 1 cm de diamètre pour 40-50 cm de long • Est entourée des méninges et baigne dans le liquide céphalorachidien • Les méninges sont trois membranes qui protègent le cerveau et la m.e. • de l’extérieur à l’intérieur, les méninges sont : • La dure-mère • L’arachnoïde • La pie-mère Le liquide céphalorachidien (ou cérébrospinal) • Liquide aqueux comparable au plasma sanguin, dans lequel baignent le cerveau et la moëlle épinière • Volume total d’environ 150 ml • Circule à travers les ventricules cérébraux, autour de l’encéphale, autour de la moëlle épinière et dans le canal de l’épendyme • Soutient et protège le cerveau et la moëlle épinière, maintient autour d’eux une pression uniforme • Fonctionne comme un coussin absorbeur de chocs entre le cerveau et la boîte crânienne • Est prélevé pour analyse, par ponction lombaire, en cas de suspicion de méningite • S’accumule de manière excessive lors d’hydrocéphalie sillon antérieur sillon postérieur Deux zones bien distinctes s'observent dans une coupe de la moëlle épinière : en 1, au centre, la substance grise: c'est là que se localisent les corps cellulaires des motoneurones ; en 2, en périphérie, la substance blanche héberge uniquement des fibres nerveuses. Coupes d’histologie pour la plupart tirées du site: http://webapps.fundp.ac.be/umdb/histohuma/histohuma/index.php http://www.deltagen.com/target/histologyatlas/atlas_files/nervous/spinal_cord_20x.htm Dans la substance grise, on observe essentiellement : en 1, des cellules nerveuses ou motoneurones qui sont des cellules de très grande taille ; en 2, de plus petites cellules qui sont les cellules gliales que l'on ne peut différencier ; en 3, de petits capillaires sanguins. Les motoneurones de la substance grise se caractérisent en 1, par un corps cellulaire volumineux ; en 2, par un noyau énorme, globuleux et clair avec un nucléole toujours apparent ; et par de nombreux prolongements cytoplasmiques. Les têtes de flèches indiquent ceux qui sont visibles sur cette section. Vu ces nombreux prolongements, les motoneurones sont qualifiées de cellules nerveuses multipolaires. Le motoneurone ne possède qu'un seul prolongement axonique, fléché en 1. Il conduit l'influx de façon cellulifuge. Les autres prolongements sont de type dendritique. L'influx est cellulipète. Dans la substance grise, ces fibres nerveuses sont amyélinisées. En 2 sont fléchées les cellules gliales. Les prolongements de tous ces types cellulaires s'enchevêtrent pour former la substance de fond rosée, notée en 3, appelée neuropile. Les prolongements des motoneurones passent dans la substance blanche où la plupart s'entourent d'une gaine de myéline. On voit en 1, en coupe longitudinale, des fibres nerveuses amyélinisées et en 2, en coupe transversale, des fibres nerveuses myélinisées. La gaine de myéline est formée par des cellules gliales particulières: les oligodendrocytes. En 1, sont fléchées des fibres nerveuses amyélinisées. En 2, une fibre nerveuse myélinisée. L’axone central ou parfois excentrique est entouré d'un cercle blanc: la gaine de myéline, dont la composition est lipidique, est dissoute par les techniques de préparation. Les petits noyaux, fléchés en 3, appartiennent aux cellules gliales de la substance blanche. Au centre de la moëlle épinière, se trouve, en 1, le canal central ou épendymaire, dans lequel circule le liquide céphalorachidien. Il est tapissé de cellules gliales spéciales, fléchées en 2 et appelées épendymocytes. Ces cellules s'agencent côte à côte, à la façon d'un épithélium. Neurone. Il n'est plus possible, par ces colorations de discerner l'axone des dendrites. Cette imprégnation argentique permet de bien distinguer les fibres nerveuses de la substance blanche. En 1, est fléchée une fibre nerveuse myélinisée, l’axone, marqué en noir et entouré d'une gaine de myéline blanche. Nous voyons en 2 des fibres nerveuses amyélinisées, dépourvues de toute gaine. Chaque petit point noir représente un axone. Les nerfs En coupe longitudinale, les nerfs donnent souvent cet aspect ondulé en vagues, très caractéristique. Parmi les nombreuses fibres amyélinisées, fléchées en 1, nous voyons en 2 quelques fibres nerveuses entourées d'un manchon blanc. Ce sont des fibres myélinisées schwanniennes. La partie lipidique de la gaine de myéline est dissoute. Structure d’un nerf axone feuillet de myéline endonèvre périnèvre épinèvre fascicule vaisseaux sanguins Les fibres nerveuses se disposent en faisceaux. Plusieurs faisceaux peuvent se regrouper pour constituer un nerf plus important. En 1, nous localisons l'endonèvre. Chaque faisceau est entouré, en 2, par une gaine conjonctive lamellaire, appelée périnèvre. L'ensemble des faisceaux est maintenu par du conjonctif noté en 3 et appelé épinèvre, riche en vaisseaux sanguins fléchés en 4. Détaillons les fibres nerveuses myélinisées. En 1, la gaine de myéline est un manchon formé de l'accolement de membranes schwanniennes. Elle entoure l’axone fléché en 2. Dans les préparations ordinaires, la composante lipidique de la gaine est dissoute par des solvants tels que les alcools. Le support protéique subsiste. On le voit en 3. C'est le réseau de neurokératine qui forme un grillage rosé. La gaine de myéline n'est pas continue. Elle est régulièrement interrompue au niveau de contact de deux cellules de Schwann en 1. Elle forme les étranglements annulaires de Ranvier. L’axone, fléché en 2, n'est pas interrompu. On observe, en 3 le réseau de neurokératine, en 4 le cytoplasme schwannien externe et en 5 l'endonèvre. Une imprégnation argentique met en évidence les axones. En 1, est fléché l’axone d'une fibre myélinisée. En 2, celui d'une fibre amyélinisée. (On voit, en 3, les images en tête de flèche des incisures de Schmidt-Lanterman.)
