L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la

Neurophysiologie

Enfant autiste

Une absence d'échange avec le bébé.

L’enfant est indifférent à la voix et au visage.

Lorsqu‘elle est sollicité, elle ne répond pas.

Elle fuit même le regard des autres.

Le sommeil est difficile.

Elle est soit très sage, soit fortement agité.

Christopher Reeves

Christopher Reeves était un acteur américain. Il est devenu tétraplégique à la suite d'une chute de cheval survenue le 27 mai 1995. Il a milité pour la cause des personnes handicapées et a travaillé pour développer la recherche sur la réparation de la moelle épinière.

Lou Gherig

Henry Louis « Lou » Gehrig (19 juin 1903 – 2 juin 1941)

Joueur américain de baseball chez les New York Yankees.

Surnommé The Iron Horse (le cheval de fer) pour sa durabilité. Il avait établi un record en jouant dans 2130 matchs d'affilés sans en rater un seul.

Sa carrière et sa vie furent raccourcies par la maladie « sclérose latérale amyotrophique ».

Une Ballerine

Les danseurs/danseuses de ballet présentent un réflexe H de la moelle épinière d’une plus faible intensité que celle de la population moyenne.

L’enfant autiste Anne, le jouer de basebal Lou Gherig, l’acteur Christopher Reeves, la ballerine –ils représentent tous et toutes des conditions et des situations différentes mais ils ont une chose en commun. Pour comprendre leur capacité ou leur perte de capacité, il faut comprendre le système nerveux.

Activités complexes: par ex. l’appréciation de la musique, jouer au football

Activités simples: retrait rapide du pied ou de la main.

Le cerveau

• Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps

• Il est composé de cellules individuelles

• Les cellules principales du cerveaux sont les

a) Neurones – les cellules qui génèrent les signaux électriques

b) Cellules gliales – les cellules qui apportent un support aux neurones

Neurones en réseau

Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles?

Soma – contient le noyau, ADN.

Dendrite – reçoit les signaux

Axone – envoie les signaux

Le Neurone

Activités complexes: par ex. l’appréciation de la musique, jouer au football

Activités simples: retrait rapide du pied ou de la main.

Un réflexe simple

1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise

Un réflexeUne activité du système nerveux qui ne nécessite pas d’intervention du cerveau.

Un réflexe simple

2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs (direction de la transmission des signaux selon les flèches).

Un réflexe simple

3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Certains d’entre eux envoient leur axones au cerveau ou la sensation douloureuse est enregistrée. D’autres interneurones contactent des motoneurones qui envoient directement des signaux aux muscles de la jambe.

Un réflexe simple

4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise.

Classification des neurones basée sur les connexions

• neurones sensoriels – envoient les signaux sensoriels de la périphérie vers le centre (cerveau, moelle épinière)

• neurones moteurs - envoient les signaux de commandes du centre vers la périphérie

• interneurones – ne sortent pas du système nerveux central. Ils envoient les signaux entre neurones.

Classification des neurones en fonction de la direction des signaux

• afférents – signaux de la périphérie vers le centre

• efférents - du centre vers la périphérie

Le système nerveux est un système électrique

Le champs électrique du système nerveux est crée par une distribution inégale des ions à travers la membrane neuronale.

Les ions qu’on trouve dans le système nerveux sont :

Na+

K+

Ca2+

Cl-

La différence de charge entre les deux côtés de la membrane s’appelle le potentiel de membrane.

Un neurone est au repos quand

• il n’est pas en train d’envoyer un signal vers un autre neurone

• il n’est pas en train de recevoir des impulsions venant d’autres neurones.

Potentiel membranaire d’un neurone au repos – potentiel de repos

Mesure du potentiel de repos.

• Un voltmètre

• Différence de potentiel entre une électrode placé à l’intérieur de la cellule, et une autre électrode placée dans le milieu extracellulaire.

• L’intérieur du neurone est négatif par rapport à l’extérieur;

• La valeur du potentiel de repos est de l’ordre de -65 mV.

220 V

Potentiel d’action – l’envoi du signal

période réfractaire absolue

période réfractaire relative

potentiel d’action – crée par l’entrée du Na+ Le Potentiel de membrane

Potentiel d’action – l’envoi du signal

Crée par

• L’arrêt de l’entrée du Na+

• la sortie du K+

Le seuil pour le potentiel d’action

période réfractaire absolue (non réponse aux signaux entrants)

période réfractaire relative (réponse diminuée aux signaux entrants)

potentiel d’action – transmission des signauxPotentiel membranaire

Potentiel d’action – l’envoi du signal

Propagation du potentiel d’action

neurone unipolaire

neurone bipolaire, multipolaire

Facteurs qui déterminent la vitesse de transmission axonique

• Diamètre de l’axone – la vitesse est proportionnelle au diamètre axonique

• La présence de myéline – la myéline augmente la vitesse

Quelques neurones sont myélinisés. La myéline consiste en des cellules grasses qui entourent l’axone neuronal. La myéline isole l’axone. Les espace entre la myéline s’appellent les noeuds de Ranvier.

Propagation du potentiel d’action

La perte de myélinePlusieurs maladies telles que la sclérose en plaque ou le diabète engendrent une perte partielle de la myéline autour des axones. Par ex. chez les diabètes, la perte de la myéline autour des neurones sensoriels mène parfois àune perte de sensibilité des pieds. Le diabète doit donc surveiller ses pieds le soir avant de se coucher car les blessures sur ses pieds peuvent passer inaperçues àcause d’un manque de signalisation des pied vers la moelle épinière et vers le cerveau.

La synapse

Les neurones communiquent entre eux

par les synapses.

Neurones en réseau

Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles?

Deux sortes de synapses dans le corps

Entre neurone et neurone

Entre neurone et muscle

La synapse

Neurone présynaptique – envoie les signaux

Neurone postsynaptique – reçoit les signaux

La synapse

Synapse axo-dendritique

Synapse axo-somatique

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptique

Neurone presynaptique

Neurone postsynaptique

synapse

synapse

Quand un potentiel d’action arrive au niveau de la terminaison nerveuse:

1) Les molécules de neurotransmetteur contenues dans la terminaison nerveuse sont libérées à partir des vésicule synaptiques dans l’espace synaptique.

2) Le neurotransmetteur se fixe sur les récepteurs membranaires situés sur la membrane postsynaptique,

3) Ceci induit une réponse postsynaptique.

La terminaison axonique et la synapse

La période réfractaire absolue

La période réfractaire relative

potentiel d’action – transmission des signauxPotentiel membranaire

Potentiel d’action – l’envoi du signal

Non réponse aux signaux entrants

Terminaison axonique et synapse

5. récepteurs

terminaison axonique présynaptique

1. vésicules synaptiques avec les molécules de neurotransmetteurs

espace synaptique

Membrane postsynaptique

Le neurotransmetteur agit comme une clé. Il ouvre le neurorécepteur et permet le passage des ions à travers la membrane synaptique

Neurorécepteur

Neurotransmetteur

La jonction neuromusculaire

Le neurotransmetteur à la jonction neuromusculaire est l’acétylcholine. La réponse du neurone postsynaptique dépend sur le type de neurorécepteur présent sur la membrane postsynaptique. Les deux récepteurs principaux pour l’acétylcholine sont

• le récepteur nicotinique sur les muscles squelettiques• le récepteur muscarinique sur les muscles cardiaques

Les événements postsynaptiques après le potentiel d’action dans le neurone présynaptique

Le potentiel de repos (avant l’arrivée du signal présynaptique) – approx –65mV

Dans le neurone postsynaptique

1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)

2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)

3) Potentiel d’action

1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)

Neurotransmetteur présynaptiqueexcitateur

Réponse postsynaptique est positive. Le neurone postsynaptique est dépolarisé. Normalement par l’entrée du Na+ ou Ca2+.

PRESYNAPTIQUE

POSTSYNAPTIQUE

2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)

PRESYNAPTIQUE

POSTSYNAPTIQUE

Neurotransmetteur présynaptiqueinhibiteur

Réponse postsynaptique est négative. Le neurone postsynaptique devient plus polarisé. Normalement par l’entrée du Cl- ou la sortie du K+.

3) Potentiel d’action dans le neurone postsynaptique

Classification des neurones basée sur les actions postsynaptiques

• Neurone excitateur – postsynaptique PPSE (augment l’activité postsynaptique, augment la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)

• Neurone inhibiteur – postsynaptique PPSI (diminue l’activité postsynaptique, diminue la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)

Les maladies du système nerveux

Un grand nombre de maladies du système nerveux sont liées à des modifications synaptiques. Des médicaments pour soulager ces patients sont donc les agents qui réagissent sur les synapses.

Les maladies du système nerveux

Par ex. Les schizophrènes

– Présentent des distorsions de leurs pensées et des hallucinations

– Les problèmes au niveau du système dopaminergique (neurotransmetteur dopamine), qui se trouve dans le système limbique du cerveau.

La maladie de Parkinson

- Des gestes rigides, saccadés et incontrôlables.

- Un déséquilibre de dopamine et d’acetylcholine.

Etant donné que le bon fonctionnement de la synapse est primordiale pour le système nerveux, la synapse présente souvent une cible pour les toxines et les outils de guerres. Par exemple, les pointes de flèches empoisonnées au curare sont utilisées par les guerriers de l’Amérique du sud. Le curare bloque les neurorécepteurs nicotiniques provoquant ainsi la paralysie.

L’intégration synaptique

Des neurones ont la capacité de recevoir plus ou moins simultanément des milliers de signaux synaptiques. Le neurone postsynaptique intègre tous ces signaux, et si le seuil est atteint, le neurone libère des neurotransmetteurs au moyen d’un potentiel d’action.

Neurones en réseau

Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles?

La sommation spatialeLa sommation spatiale représente l’addition des potentiels postsynaptiques (soit des ppse, soit des ppsi) générés simultanément au niveau des différentes synapses sur le même neurone.

La sommation temporelleLa sommation temporelle représente l’addition des potentiels postsynaptiques (soit des ppse, soit des ppsi) lorsqu’ils se succèdent rapidement sur le même neurone.

Si l’addition des ppse successifs permet au neurone d’atteindre le seuil, le neurone produit un potentiel d’action.

Atteindre le seuil nécessite l’arrivée rapide des signaux synaptiques car chaque ppse ne dure que quelques millisecondes.

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptique

Un signal présynaptique de basse fréquence

Atteindre le seuil nécessite l’arrivée rapide des signaux synaptique car chaque ppse ne dure que quelques millisecondes.

Un signal présynaptique de haute fréquence

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptique

L’organisation générale du système nerveux

Le système nerveux

• Système nerveux central (SNC)

Parties du système nerveux enfermées dans des structures osseuses -l’encéphale (cerveau), la moelle épinière.

• Système nerveux périphérique (SNP)

Toutes les parties du système nerveux autres que le SNC.

Système nerveux périphérique (SNP)

• SNP somatique

Innerve les articulations et les muscles associés à une commande volontaire.

• Système nerveux autonome

Innerve les muscles lisses, les organes internes, les vaisseaux sanguins, le cœur, les glandes. Il est associé aux commandes non volontaires

Système nerveux autonome

Système nerveux autonome

système sympathique système parasympathique

Œil

Poumons

Cœur

Foie

Estomac

Intestin

Vessie

Organes reproducteurs

Système nerveux autonome

Quand il y a des lésions au niveau de la moelle épinière elles engendrent des problèmes non seulement pour la motricité mais aussi pour les fonctions autonomes.

Suite à son accident, Christopher Reeves ne pouvait pas respirer sans assistance.

Système sympathique

• Ils ont des cibles communes

• Ils exercent une influence opposée sur leurs cibles

par ex Le cœur • sympathique – accélération de la fréquence

cardiaque• parasympathique – Ralentissement de la fréquence

cardiaque

Système parasympathique

• Le système sympathique est plus actif en période de crise. Il est associe aux comportements suivants: la combativité, la fuite, la peur et le désir sexuel.

•Le système parasympathique agit principalement sur la digestion, la croissance, la réponse immunitaire, les réserves énergétique.

Système sympathique Système parasympathique

L’anatomie générale du cerveau I

Le neuroanatomieLe système nerveux est un système électrique. Comme pour une maison, nous devons identifier les pièces dans la maison et les connections électriques entre les pièces.

Quelques termes de repère en anatomie

Le cerveau - Vue de côté

Antérieur (rostral)

Postérieur (caudal)

Dorsal

Ventral

Plans de coupe anatomique

Plan médiosagittal

Horizontal

Coronal (ou frontal)

Malheureusement, il existe plusieurs systèmes pour la classification des structures de l’encéphale. Les noms les plus utilisés sont les suivants

Télencéphale (1+2)

Diencéphale (3)

Mésencéphale (4)

Pont (5)

Cervelet (6)

Bulbe (7)

Les grandes divisions du cerveau

Certaines structures importantes dans le télencéphale sont

• Les hémisphères cérébraux

• Les ganglions de la base

• L’hippocampe

Si nous retirons le télencéphale et le cervelet, nous nous trouvons avec le diencéphale, le mésencéphale, le pont et le bulbe.

Cette structure est appelée le tronc cérébral. Certains chercheurs considèrent le diencéphale comme une partie du tronc cérébral. Pour notre cours nous ne considérerons pas le diencéphale comme une partie du tronc cérébrale.

Certaines structures importantes dans le diencéphale sont

• Le thalamus• L’hypothalamus

Certaines structures importantes dans le mésencéphale sont

•Les voies motrices descendantes

•Le colliculus supérieur

•Le colliculus inférieur

Cervelet:Activités motrices

Aspect externe du cerveau: vue latérale

Hémisphère cérébral:Raisonnement

Traitement des signaux sensoriels

mémoire

Tronc cérébral:Fonctions autonomes

Aspect externe du cerveau: Vue dorsale

Hémisphère gauche Hémisphère droite

Sillon cérébral longitudinal

Les gyrus

• Les bosses sur le surface des hémisphères cérébraux

• Ils sont séparés par les sillons ou les scissures

• Les deux hémisphères cérébraux sont connectées par les axones du corps calleux

Le corps calleux

Hémisphère gauche

Corps calleux

Vue dorsale

Coupe mediosagittal

Le corps calleux représente un faisceau d’axones impliqué dans la communication interhémisphérique.

Hémisphère droite

Patient avec déficit de parole mais sans déficits de compréhension des langues

Patient sans déficit de parole.

Les deux hémisphères n’ont pas exactement les mêmes fonctions

La capacité pour la production de la parole est associée avec l’aire frontale de l’hémisphère gauche du cortex dite l’aire du Broca. Elle a étédécouverte par le neurochirurgien français Broca.