NeurophysiologieNeurophysiologie

http://neurobranches.chez.tiscali.fr/systnerv/indexsn.html

http://www.lecerveau.mcgill.ca/flash/index_a.html

PlanPlanIntroductionIntroduction1. Les grandes divisions du système nerveux1. Les grandes divisions du système nerveux2. La cellule nerveuse : le neurone2. La cellule nerveuse : le neurone3. Les nerfs3. Les nerfs4. Substance grise et substance blanche4. Substance grise et substance blanche5. 5. Création et propagation de l’influx nerveux:Création et propagation de l’influx nerveux:

– Canaux ioniques - Potentiel de reposCanaux ioniques - Potentiel de repos

– Potentiels graduésPotentiels gradués

– Potentiels d’action Potentiels d’action

6. Transmission d’un neurone à un autre (synapse)6. Transmission d’un neurone à un autre (synapse)

7. Neurotransmetteurs 7. Neurotransmetteurs

8. Intégration nerveuse8. Intégration nerveuse

Système nerveux et système endocrinienSystème nerveux et système endocrinien

Système endocrinien (hormonal) :

Système nerveux :

Maintien de l’homéostasie par :

• Sécrétion d’hormones dans le sang

• Action lente, mais soutenue

• Influx nerveux

• Action rapide, mais brève

Le système nerveuxLe système nerveuxLe système nerveuxLe système nerveux

Centres nerveux (encéphale, moelle épinière) pour les traiter et coder.

= système de communication qui permet de mettre l’organisme en relation avec le monde extérieur.

Entrées d’informations

Transmission par les voies afférentes (centripètes)

Les récepteurs sensoriels transforment les informations en signaux électriques (= transduction)

Envoi d’ordres moteurs par les voies efférentes

Résultat des traitements envoyé vers la périphérie

Comportement modifié /Action en retour sur l’environnement

Organes effecteurs = muscles et glandes endocrines

Mode d ’action du système nerveuxMode d ’action du système nerveux

1. Réception de l’information

Milieu intérieur

Milieu extérieur

2. Intégration : analyse des informations, mémorisation et prise de décision

3. Action

Organes internes

Muscles volontaires (comportement)

1. Les grandes divisions du système nerveux1. Les grandes divisions du système nerveux

Vision simplifiée du Système Nerveux CentralVision simplifiée du Système Nerveux Central

Encéphale = 4 structures bilatérales, symétriques + cavités (= ventricules + aqueduc)

• hémisphères cérébraux (= cortex+substance blanche+ noyaux basaux)• diencéphale• tronc cérébral• cervelet

cerveau

Vision simplifiée du Système Nerveux Central100 milliards de cellules nerveuses Les hémisphères cérébraux = 83% de la masse de l’encéphale

frontal temporal

pariétal

insulaire= circonvolutions cingulaires

occipital

4 grandes lobes à la surface + 1 à l’intérieur

Lobe occipitalCortex visuel = décodage de l’information visuelle → forme, couleur, mouvement

Lobe frontal

• Centre du raisonnement et de la planification• Module les émotions et impliqué dans la personnalité• Mouvements volontaires (zone postérieure=aire motrice primaire)• Transformation des pensées en mots (=aire motrice du langage)

Lobe temporal

Permet • de distinguer l’intensité, la tonalité des sons• de comprendre le sens des motsImpliqué dans la mémoire :• droit (mémoire visuelle) • gauche (mémoire verbale)

Lobe pariétal

• Partie antérieure : perceptions sensorielles (goût, toucher, température, douleur)• Intègre signaux auditifs et visuels + relation avec mémoire• Permet compréhension du langage parlé et écrit

Lobe de l’insula + Régions centrales

• Aires associatives viscérales• Réponses psychosomatiques qui accompagnent les réactions émotives (fréquence cardiaque, taille de pupille, …)

2. La cellule nerveuse : le neurone2. La cellule nerveuse : le neurone

• Neurones (10%)

• Cellules gliales (90%)

• Neurones (10%)

• Cellules gliales (90%)

• Ne se reproduisent pas (sauf rares exceptions).

• Grand longévité.

• Cellules excitables.

• Métabolisme (5% du poids du corps, 20% de la consommation d ’énergie)

Caractéristiques des neurones:Caractéristiques des neurones:

Structure des neuronesStructure des neurones

ProlongementsProlongements

• De prolongements fins = axone et dendrites

• De prolongements fins = axone et dendrites

Chaque neurone est formé :Chaque neurone est formé :

• D’un corps cellulaire• D’un corps cellulaire

Corps cellulaire

Noyau

Axone

DendritesL'influx se dirige vers corps

cellulaire

Axone, l'influx s'éloigne du corps cellulaire

axoneaxone

dendritedendrite

Prolongements peuvent être très ramifiés

Prolongements peuvent être très ramifiés

Dendrites

Axone

Axones longs souvent recouverts d’une gaine de myéline.Axones longs souvent recouverts d’une gaine de myéline.

Formée de cellules gliales qui s’enroulent autour de l’axone.

Formée de cellules gliales qui s’enroulent autour de l’axone.

Axone recouvert de myéline

Dendrites

Corps cellulaire

Espaces entre les cellules de Schwann

= nœuds de Ranvier

Espaces entre les cellules de Schwann

= nœuds de Ranvier

Myéline formée de:

• Cellules de Schwann (système nerveux périphérique)

• Oligodendrocytes (SNC)

Myéline formée de:

• Cellules de Schwann (système nerveux périphérique)

• Oligodendrocytes (SNC)

Classification structuraleClassification structurale

Neurone bipolaireNeurone bipolaire

Neurone unipolaireNeurone unipolaire

Neurone multipolaireNeurone multipolaire

Classification fonctionnelleClassification fonctionnelle

Neurone sensitifNeurone sensitif

Neurone moteurNeurone moteur

Neurone d ’association (ou interneurones)Neurone d ’association (ou interneurones)

Neurone sensitif (neurone unipolaire)Neurone sensitif (neurone unipolaire)

Neurone moteur (neurone multipolaireNeurone moteur (neurone multipolaire

• Soutien

La névroglie (cellules gliales)La névroglie (cellules gliales)

Remplissent tous les vides entre les neurones (tout ce qui est en noir sur ce dessin).

• Régulation de la composition du milieu cérébral

• Phagocytose des cellules mortes et des corps étrangers

• Gaine de myéline (oligodendrocytes et cellules de Schwann)

Contrairement aux neurones, ces cellules peuvent se reproduire activement.

• Soutien

3. Les nerfs3. Les nerfs

Les nerfs sont formés d’axones de neurones moteur et de neurones sensitifs (certains ne contiennent que des fibres sensitives).

Les nerfs sont formés d’axones de neurones moteur et de neurones sensitifs (certains ne contiennent que des fibres sensitives).

Nerf rachidien ~ 600 000 fibres nerveuses

Le corps cellulaire est dans (ou tout près) du SNC.

Nerf rachidien ~ 600 000 fibres nerveuses

Le corps cellulaire est dans (ou tout près) du SNC.

Axone

Vaisseaux sanguins

Axone

Gaine de myéline

Endonèvre

Périnèvre

Épinèvre

Vaisseaux sanguins

On peut recoudre l'épinèvre d'un nerf sectionnéOn peut recoudre l'épinèvre d'un nerf sectionné

Dans un nerf, ce ne sont pas toutes les fibres qui parviennent à repousser correctement ou à

emprunter "le bon chemin".

Dans un nerf, ce ne sont pas toutes les fibres qui parviennent à repousser correctement ou à

emprunter "le bon chemin".

Neurone intact Neurone sectionné

L'axone et une partie de la gaine de myéline en aval de la section dégénèrent

L'axone peut repousser en empruntant le "tunnel" formé par la gaine de myéline et l'endonèvre (1 à 5 mm par jour)

• Nerfs sensitifs• Nerfs sensitifs

• Nerfs mixtes• Nerfs mixtes

Ex. nerf auditif, nerf olfactif, nerf optiqueEx. nerf auditif, nerf olfactif, nerf optique

La plupart des nerfs sont mixtes.La plupart des nerfs sont mixtes.

Substance blanche :

• formée surtout d ’axones myélinisés

• permet la liaison nerveuse entre les zones éloignées

Substance blanche :

• formée surtout d ’axones myélinisés

• permet la liaison nerveuse entre les zones éloignées

Substance grise :

• formée surtout de corps cellulaires et de prolongements courts

Substance grise :

• formée surtout de corps cellulaires et de prolongements courts

Substance blancheSubstance blanche

Substance griseSubstance grise

4. Substance grise et substance blanche4. Substance grise et substance blanche

Quand la myéline dégénèreQuand la myéline dégénère

Sclérose en plaqueSclérose en plaque

Syndrome de Guillain-BarréSyndrome de Guillain-Barré

Luigi Galvani (1737 / 1798)

Un courant électrique appliqué à un nerf provoque la contraction des muscles d'une grenouille morte. Une électricité animale circule dans les nerfs.

5. Création et propagation de l’influx nerveux

5. Création et propagation de l’influx nerveux

L'électricité est-elle l'explication de la vie?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)

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)

La cellule, une pile électrique

Andrew Fielding Huxley (1917)Alan Hodgkin (1914 - 1998)Andrew Fielding Huxley (1917)Alan Hodgkin (1914 - 1998)

Expériences sur les neurones géants de calmar à la fin des années 30 et dans les années 40.

Axones géant de calmarAxones géant de calmar

Ganglion contenant les corps cellulaires

Ganglion contenant les corps cellulaires

Potentiel de repos : -70 mVPotentiel de repos : -70 mV

Potentiel de reposPotentiel de repos

Extérieur de la membrane:

• Ions positifs = Na+ surtout (un peu de K+ aussi)

• Ions négatifs = Cl- surtout

Extérieur de la membrane:

• Ions positifs = Na+ surtout (un peu de K+ aussi)

• Ions négatifs = Cl- surtout

Intérieur du neurone:

• Ions positifs = K+ surtout (un peu de Na+ aussi)

• Ions négatifs = Protéines et ions phosphates

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 +Mais y a un léger surplus d ’ions +

Mais y a un léger surplus d ’ions -Mais y a un léger surplus d ’ions -

Concentrations en ions de chaque côté de la membrane:Concentrations en ions de chaque côté de la membrane:

Supposons que de part et d’autre d’une membrane on ait autant d’ions positifs que négatifs:Supposons que de part et d’autre d’une membrane on ait autant d’ions positifs que négatifs:

10 Cl- et 10 Na+

10 K+ et 10 ions -

Potentiel nul (autant de + que de -)

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

Que se passe-t-il si on ajoute des canaux permettant le passage des K+, mais pas des autres ions? ==> diffusion du potassium

10 Cl- 10 Na+ 3 K+

10 ions - 7 K+

+3

-3

13 charges + et 10 - = +3

7 charges + et 10 - = -3

Le K+ cherche à diffuser en suivant son gradient de concentration

Le K+ est attiré par les charges - de l'intérieur et repoussé par les charges + de l'extérieur

La diffusion ne se fera pas jusqu’à équilibre des concentrations du K+

La diffusion ne se fera pas jusqu’à équilibre des concentrations du K+

Le gradient électrique qui se forme arrête la diffusion.

Les charges positives en surplus s ’accumulent sur la membrane

Les charges négatives en surplus s ’accumulent sur la membrane

À l ’équilibre:

N.B. un peu de Na+ parvient à pénétrer

+3

-3

La polarité de la membrane est donc due:

• Différence de concentration en ions entre l’intérieur et l ’extérieur.

• Perméabilité sélective de la membrane (laisse passer le potassium, mais à peu près pas les autres ions).

La polarité se maintient même si du Na+ parvient à pénétrer: pompes à sodium / potassium.

Forces qui maintiennent le potentiel de reposForces qui maintiennent le potentiel de repos

• Le potentiel de repos est maintenu par les propriétés de Le potentiel de repos est maintenu par les propriétés de perméabilité de la membrane plasmique et par des pompes perméabilité de la membrane plasmique et par des pompes dans la membrane qui font entrer les ions K+ et sortir les ions dans la membrane qui font entrer les ions K+ et sortir les ions Na+.Na+.

Création et propagation de l’influx nerveuxCréation et propagation de l’influx nerveux

• Production de ces signaux repose sur 2 Production de ces signaux repose sur 2 caractéristiques fondamentales de la membrane caractéristiques fondamentales de la membrane plasmique des cellules excitables soit:plasmique des cellules excitables soit:

- Existence d’un - Existence d’un potentiel de repospotentiel de repos,,

- Présence de - Présence de canaux ioniquescanaux ioniques spécifiques. spécifiques.

• Les neurones communiquent entre eux au moyen Les neurones communiquent entre eux au moyen de 2 types de signaux électriques:de 2 types de signaux électriques:

- Les - Les potentiels d’action (PA) potentiels d’action (PA) : courtes et longues distances,: courtes et longues distances,

- Les - Les potentiels gradués (PG) potentiels gradués (PG) : courtes distances seulement.: courtes distances seulement.

Canaux ioniquesCanaux ioniques

• Types de canaux ioniques:Types de canaux ioniques:– Passifs (ouverts en permanence)Passifs (ouverts en permanence)– Actifs (s’ouvrent par intermittence):Actifs (s’ouvrent par intermittence):

• Voltage-dépendant (sensibles au voltage)Voltage-dépendant (sensibles au voltage)• Ligand-dépendant (activés par un ligand)Ligand-dépendant (activés par un ligand)• Mécanique-dépendant (activés par une stimulation Mécanique-dépendant (activés par une stimulation

mécanique)mécanique)• Chaque type de canal est sélectif: Chaque type de canal est sélectif:

– Ex : un canal à potassium ne laisse passer que des ions potassiumEx : un canal à potassium ne laisse passer que des ions potassium

• Production de PA et de PG due à la présence de nombreux canaux Production de PA et de PG due à la présence de nombreux canaux

ioniques dans la membrane plasmique des neurones. ioniques dans la membrane plasmique des neurones. • Canaux s’ouvrent et se ferment en réponse à des stimuli particuliers. Canaux s’ouvrent et se ferment en réponse à des stimuli particuliers. • Bicouche lipidique des membranes plasmiques = bon isolantBicouche lipidique des membranes plasmiques = bon isolant

→ → passage par les canaux ioniques pour traverser la membrane. passage par les canaux ioniques pour traverser la membrane.

Canal voltage-dépendantCanal voltage-dépendant

Canal ligand-dépendantCanal ligand-dépendant

Dépolarisation et hyperpolarisation Dépolarisation et hyperpolarisation de la membrane plasmiquede la membrane plasmique

Potentiels graduésPotentiels gradués

• Modification locale et de courte durée du potentiel de Modification locale et de courte durée du potentiel de membrane; surtout dans les dendrites et le corps cellulairemembrane; surtout dans les dendrites et le corps cellulaire

• Produit suite à une stimulation des canaux ioniques actifs Produit suite à une stimulation des canaux ioniques actifs (ligand- et mécanique-dépendants);(ligand- et mécanique-dépendants);

• Varie en intensité selon la force du stimulus;Varie en intensité selon la force du stimulus;

• Pour la communication à courtes distances;Pour la communication à courtes distances;

• Réponse = dépolarisation (polarisation moins négative) ou Réponse = dépolarisation (polarisation moins négative) ou hyperpolarisation (polarisation plus négative).hyperpolarisation (polarisation plus négative).

Mécanisme d’un potentiel graduéMécanisme d’un potentiel gradué

région dépolarisée stimulus

membrane plasmique

Potentiel d’action ou influx nerveuxPotentiel d’action ou influx nerveux

• = succession rapide d’événements qui ↓ le potentiel de = succession rapide d’événements qui ↓ le potentiel de membrane (le rend moins négatif) jusqu’à ce qu’il s’inverse, membrane (le rend moins négatif) jusqu’à ce qu’il s’inverse, puis qui le ramènent à sa valeur de repos;puis qui le ramènent à sa valeur de repos;

• 2 types de 2 types de canauxcanaux ioniques voltage-dépendantsioniques voltage-dépendants s’ouvrent s’ouvrent et se ferment pendant un PA :et se ferment pendant un PA :

– les canaux de Nales canaux de Na+ + ( entrée de Na( entrée de Na++:dépolarisation),:dépolarisation),

– les canaux de Kles canaux de K++ (sortie de K+: repolarisation) (sortie de K+: repolarisation)

• Seules les cellules excitables (neurones et myocytes) Seules les cellules excitables (neurones et myocytes) peuvent engendrer des PA (dans les neurones: PA= peuvent engendrer des PA (dans les neurones: PA= influx nerveuxinflux nerveux;; seulement dans les axones des seulement dans les axones des neuronesneurones););

• Ne diminue pas avec la distance; pour communication Ne diminue pas avec la distance; pour communication sur de courtes ou de longues distances;sur de courtes ou de longues distances;

Les neurones peuvent réagir à un stimulus (excitabilité).

Réaction = ouverture de canaux à sodium de la membrane

Baisse d ’ions + à l’extérieur

Hausse d ’ions + à l’intérieur

Le potentiel d'actionLe potentiel d'action

Entrée massive de Na+ ==> baisse de la polarité là où les canaux à sodium se sont ouverts.

- 70mV - 60mV - 50 mV ...

Au point stimulé, la polarité s'inverse.

• Fermeture des canaux à sodium.

• Ouverture de canaux à K+ qui étaient fermés ==> perméabilité au K+ ==> sortie de K+

= potentiel d ’action

Le point dépolarisé reprend rapidement sa polarité:

ENa

0mV

EK

Seuil -55mV

Repos

DépolarisationEntrée de Na+

Pointe

Repolarisationsortie de K+

Potentiel Potentiel d ’actiond ’action

Ouverture des canaux Na+

Fermeture des canaux Na+ Ouverture des

canaux K+

Fermeture descanaux K+

-70mV

Période réfractairePériode réfractaire

DépolarisationEntrée de Na+

Période réfractaire absolue Période réfractaire relative

Potentiel de repos

Seuil d’excitation

Hyperpolarisation

tardive

Repolarisation

Sortie de K+

Potentiel d’action

Temps

Propagation de l’influx nerveuxPropagation de l’influx nerveux• Une fois déclenché, le PA se propage de lui-même tout le

long de l’axone à une vitesse constante sans perdre son intensité (loi du tout ou rien);

• Le mouvement des ions positifs crée un courant local qui dépolarise les régions inactives adjacentes de la zone active et donne naissance à un PA dans une zone initialement inactive;

• ≠ des potentiels gradués (↓ d’intensité avec la distance et ne peuvent pas se régénérer ↔ peu de canaux ioniques voltage-dépendants dans les endroits où ils sont générés = dendrites et corps cellulaire);

• La période réfractaire assure la propagation à sens unique du PA loin de l’endroit où il est né (= zone gâchette) vers les terminaisons axonales.

• Ont lieu dans les dendrites et le corps cellulaire;

• Hyperpolarisation ou dépolarisation (pas inversion des charges);

• Déclenchés par un stimulus

• Canaux ioniques ligand-ou mécanique-dépendants;

• Variation du potentiel en fonction de l’intensité du stimulus (amplitude variable de 1mV à 50 mV);

• Durée de quelques ms à quelques minutes;

• Diminue avec la distance;

• Communication sur de courtes distances;

• Pas de période réfractaire;

• Capables de sommation

• Ont lieu dans l’axone

• Dépolarisation uniquement (avec inversion des charges);

• Loi du tout ou rien (ne varie pas d’intensité, d’amplitude, 100 mV le plus souvent);

• Déclenché par une dépolarisation jusqu’au seuil par la propagation d’un potentiel gradué;

• Canaux ioniques voltage-dépendants;

• Durée courte: de 0,5 à 2 ms;

• Ne diminue pas avec la distance;

• Communication sur de longues distances;

• Période réfractaire;

• Pas de sommation.

Potentiels gradués Potentiel d’action

La stimulation de l’extrémité de l’axone entraîne la dépolarisation de la membrane à cet endroit

Après la repolarisation, la membrane demeure inerte un certain temps (les canaux à sodium ne peuvent pas s ’ouvrir) = période réfractaire.

Le point dépolarisé va rapidement se repolariser

Potentiel d’action en un point de la membrane==> potentiel d’action au point voisin:

Les canaux à sodium vont s ’ouvrir ici

L'influx nerveuxL'influx nerveux

Influx nerveux

=

déplacement d ’un potentiel d’action le long de la membrane du neurone

Même principe que la vague dans un stade

Les anesthésiques locaux bloquent les canaux à sodium.

La tédrodoxine, une neurotoxine abondante dans les viscères (intestins, foie, ovaires surtout) de certains poissons agit aussi en bloquant les canaux à sodium.

La tédrodoxine, une neurotoxine abondante dans les viscères (intestins, foie, ovaires surtout) de certains poissons agit aussi en bloquant les canaux à sodium.

Au Japon, certains restaurants servent du Fugu, un poisson riche en tetrodoxine que seuls certains cuisiniers certifiés peuvent apprêter (un seul poisson contient assez de toxine pour tuer 30 personnes). Tout l'art du cuisinier consiste à servir la chair du poisson sans la contaminer avec la toxine.

Voir aussi: Fugu - the fatal fish

~ 3 Km / heure (~ 1 m/s) à ~ 300 Km / heure (~ 100 m/s)

Vitesse dépend:

• Diamètre de la fibre nerveuse : diamètre ==> vitesse

• Présence de myéline ==> vitesse

Vitesse de déplacement de l ’influx Vitesse de déplacement de l ’influx

La conduction saltatoireLa conduction saltatoire

« Une fibre non myélinisée devrait avoir un calibre de plusieurs centimètres pour conduire l'influx à la même vitesse (100 m/s) qu'une fibre myélinisée de 20 micromètres de diamètre. » Le cerveau à tous les niveaux

dépolarisationdépolarisation

repolarisationrepolarisation

dépolarisation

repolarisationrepolarisation dépolarisation

Loi du tout ou rienLoi du tout ou rien

Pour qu’il y ait potentiel d’action, la dépolarisation au point stimulé doit dépasser un certain seuil (~ - 50 mV).

• Si la dépolarisation ne dépasse pas le seuil : la membrane reprend sa polarisation normale et il n ’y a pas d’influx.

• Si la dépolarisation dépasse le seuil ==> la dépolarisation se poursuit jusqu’à + 40 mV : dépolarisation et repolarisation = potentiel d’action

==> influx nerveux

• Peu importe l’intensité du stimulus, la dépolarisation ne dépassera pas + 40 mV

• Si la dépolarisation ne dépasse pas le seuil : la membrane reprend sa polarisation normale et il n ’y a pas d’influx.

• Si la dépolarisation dépasse le seuil ==> la dépolarisation se poursuit jusqu’à + 40 mV : dépolarisation et repolarisation = potentiel d’action

==> influx nerveux

• Peu importe l’intensité du stimulus, la dépolarisation ne dépassera pas + 40 mV

Loi du tout ou rien

Pour qu’il y ait potentiel d’action, la dépolarisation au point stimulé doit dépasser un certain seuil (~ - 40 à ~ - 50 mV ).

Le stimulus 1 (S1) est plus petit que S2 qui est plus petit que S3. Seul S3 provoque une dépolarisation qui atteint le seuil du neurone.

Perception de l’intensité du stimulusPerception de l’intensité du stimulus

Le SNC peut faire la différence entre un stimulus faible et un stimulus fort même si le potentiel d’action est le même dans les deux cas:

1. Un stimulus fort fait réagir plus de neurones qu’un stimulus faible

2. La fréquence des potentiels produits est plus grande si le stimulus est fort.

Seuil d’excitation

Temps

infraliminaire liminaire

contact léger

eau chaude

pression ferme

eau brûlante

6. La synapse6. La synapseSynapse = point de « connexion » entre deux neuronesSynapse = point de « connexion » entre deux neurones

1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.

Le cerveau est forméLe cerveau est forméde circuits neuroniquesde circuits neuroniques

• Des neurones établissent des connections avec d’autres neurones.– C’est un phénomène plastique.– L’apprentissage est fortement lié à l’établissement et

à la disparition de circuits.

Deux types de synapsesDeux types de synapses

1) Synapse neuro-neuronaleJonction entre deux neurones

2) Synapse neuro-effectriceJonction entre un neurone (moteur) et une cellule effectrice:

- Cellule musculaire- Cellule sécrétrice d’une

glande

Anatomie de la synapse

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptiqueNeurone présynaptique

Neurone postsynaptique

Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique

Libération par exocytose du neurotransmetteur dans la fente synaptique

Le neurotransmetteur se fixe sur son récepteur sur le neurone postsynaptique

La fixation du neurotransmetteur provoque l’ouverture de canaux ioniques

Le canal à sodium s’ouvre lorsque le neurotransmetteur se fixe sur le récepteur.

La liaison du récepteur avec le neurotransmetteur peut avoir deux effets (selon le neurotransmetteur):

Ouverture de canaux à sodium

==> polarité de la membrane

==> potentiel d ’action (si la dépolarisation > seuil)

==> influx

Ouverture de canaux à Cl- ou de canaux supplémentaires à K+

==> polarité de la membrane (-100 à la place de -70, par exemple)

==> neurone plus difficile à dépolariser (seuil plus difficile à atteindre)

Le glutamate est un neurotransmetteur

Le GABA est un neurotransmetteur inhibiteur

Ouverture de canaux à Cl -

==> entrée de Cl- dans le neurone

==> polarité de la membrane (l’intérieur devient plus négatif et l’extérieur plus

positif)

Ouverture de canaux à K+ supplémentaires

==> perméabilité au K+

==> diffusion du K+ vers l’extérieur

==> polarité

Un neurone hyperpolarisé est plus difficile à dépolariser jusqu’au seuil.

Tant qu’il est hyperpolarisé, il est moins sensible.

Effet du neurotransmetteur dépend:

• Sorte de neurotransmetteur

• Sorte de récepteur

Neurotransmetteur excitateur

==> dépolarise la membrane le neurone est plus sensible ==> PPSE (potentiel post-synaptique excitateur)

Neurotransmetteur excitateur

==> dépolarise la membrane le neurone est plus sensible ==> PPSE (potentiel post-synaptique excitateur)

Neurotransmetteur inhibiteur

==> hyperpolarise la membrane le neurone est moins sensible ==> PPSI (potentiel post- synaptique inhibiteur)

Neurotransmetteur inhibiteur

==> hyperpolarise la membrane le neurone est moins sensible ==> PPSI (potentiel post- synaptique inhibiteur)

Chaque neurone reçoit des terminaisons excitatrices et des terminaisons inhibitrices

Ex. neurone moteur

S’il y a plus de PPSE que de PPSI, le neurone moteur est dépolarisé au-delà du seuil et il y a influx.

S’il y a plus de PPSI que de PPSE le neurone moteur ne se dépolarise pas jusqu’au seuil. Il n’y a pas d’influx.

Ex. modulation de la douleur

Si le neurone inhibiteur est actif, le neurone d’association devient peu sensible (plus difficile à dépolariser)

Zone gâchetteZone gâchette

Seuls les axones peuvent former des potentiels d'action.

Les potentiels d'action prennent toujours naissance en un point de l'axone appelé zone gâchette.

La zone gâchette est généralement située à la racine de l'axone, près du corps cellulaire.

Si la polarité de la membrane du corps cellulaire dépasse le seuil, alors la zone gâchette déclenche un potentiel d'action qui se transmettra dans l'axone.

Purves et al., Life, Sinauer Associates, Inc. p. 788

Sommation spatiale et sommation temporelle

7. Quelques neurotransmetteurs7. Quelques neurotransmetteurs

• Acétylcholine

Neurotransmetteur de nombreux neurones dans le SNC.

Neurotransmetteur des jonctions neuromusculaires.

• Acide gamma aminobutyrique (GABA)

• Acétylcholine

• Adrénaline et noradrénaline

• Dopamine

• Sérotonine

• Endorphines et enképhalines

• Sérotonine

Une baisse de l'activité des neurones à sérotonine, et donc de la transmission sérotoninergique centrale, serait associée à certaines formes de dépression.

1. Dégradation par enzymes de le fente synaptique.

2. Recaptage par des cellules gliales ou par le bouton synaptique.

3. Diffusion hors de la fente synaptique

L'élimination du neurotransmetteurL'élimination du neurotransmetteur

Tous les neurones baignent dans une « soupe » de neurotransmetteurs dont la

composition varie sans cesse

=

milieu central fluctuant

Tous les neurones baignent dans une « soupe » de neurotransmetteurs dont la

composition varie sans cesse

=

milieu central fluctuant

Mode d'action des droguesMode d'action des drogues

La drogue bloque le récepteur du neurotranmetteur.

La drogue empêche le recaptage du neurotransmetteur.

• Effet antagoniste• Effet antagoniste

• Inhibiteur de recaptage• Inhibiteur de recaptage

La drogue a le même effet que le neurotransmetteur.

• Effet agoniste• Effet agoniste

Activation du récepteur = Effet agonisteActivation du récepteur = Effet agoniste

Ex.Opiacés se fixent sur les récepteurs des endorphines et agissent de la même façon.

Blocage du récepteur = Effet antagonisteBlocage du récepteur = Effet antagoniste

Ex.Curare ou cobratoxine aux jonctions neuromusculaires (antagonistes de l’acétylcholine).

Antipsychotiques (antagonistes de la dopamine).

Inhibiteurs du processus d’élimination (recaptage)Inhibiteurs du processus d’élimination (recaptage)

• Cocaïne et amphétamines = inhibiteur du recaptage de la dopamine

• ISRS (Prozac) = inhibiteur du recaptage de la sérotonine

• Gaz de combat (organophosphorés) = inhibiteur de l’acétylcholinestérase, l’enzyme qui élimine l’acétylcholine dans les jonctions neuromusculaires.

Récepteurs de la dopamine

DopamineRecaptage

Inhibition du recaptage

8. Intégration nerveuse8. Intégration nerveuse

Arc réflexe simple (réflexe patellaire)signal sensoriel→ neurone primaire sensitif (monosynaptique, excitateur)→ corne antérieure de la moelle → synapse avec motoneurone → corne ventrale → en simultané : contraction du muscle quadriceps + inhibition du muscle antagoniste par un interneurone

Hiérarchie de la régulation motriceHiérarchie de la régulation motrice

• L’exécution d’un mouvement coordonné est une tâche complexe à laquelle participent les nerfs, les muscles et les os

• Dans le SNC, les neurones participant à la régulation des muscles squelettiques sont organisés de façon hiérarchique

Hiérarchie de la régulation motriceHiérarchie de la régulation motrice

• Le niveau supérieur

– Les aires qui ont un rôle dans la mémoire et les émotions, l’aire motrice supplémentaire, le cortex associatif. Toutes ces structures reçoivent et comparent l’input de plusieurs autres structures.

– Il forme des plans complexes selon les intentions du sujet et communique au niveau intermédiaire par l’intermédiaire des neurones de commande

Hiérarchie de la régulation motriceHiérarchie de la régulation motrice

• Le niveau intermédiaire

– Le cortex sensorimoteur, le cervelet, des parties du noyaux gris centraux, certains noyaux du tronc cérébral

– Il transforme les plans complexes conçus au niveau supérieur en certain nombre de programme moteurs plus simples qui déterminent le programme de l’activité nerveuse nécessaire pour exécuter le mouvement

Hiérarchie de la régulation motriceHiérarchie de la régulation motrice

– Ces programmes sont décomposés en sous-programmes.

– Les voies descendantes transmettent les programmes et sous programmes, souvent, depuis le cortex jusqu’au niveau inférieur de la régulation

Hiérarchie de la régulation motriceHiérarchie de la régulation motrice

• Le niveau inférieur

– Les niveaux du tronc cérébral et de la moelle épinière d’où est issu le motoneurone

– Il détermine la tension des muscles et l’angle des articulations nécessaires à l’exécution des programmes et sous-programmes

MouvementsMouvements

• Mouvements volontaires

– Mouvement exécuté de façon consciente en sachant ce que nous faisons et pourquoi nous le faisons. Notre action se porte sur l’action ou sur son but

• Mouvements involontaires

– Mouvements automatique, inconscient et réflexe

Unité motriceUnité motrice

• = Ensemble formé par un motoneurone alpha+ son axone +les fibres musculaires qu’il innerve

• Le motoneurone alpha est le dernier relais des commandes motrices