PARTIE I : LA COMMUNICATION NERVEUSE

Quelques rappels ...

Activité n°1: Compléter le schéma ci dessous à l'aide de vos connaissances en légendant chaque cadre. Vous devez partir du stimulus, ce que l'oeil voit, et arriver à la réaction.

Tout animal vivant dans un milieu ne peut vivre en harmonie avec celui-ci s’il ne prend pas en permanence des informations sur son environnement mais également des informations sur le fonctionnement de son propre organisme.

Cette prise d’informations est vitale car elle est indispensable aux fonctions:

- de nutrition (recherche de la nourriture pour la survie de l’individu),

- de reproduction (recherche d’un partenaire sexuel pour la survie de l’espèce)

- de protection (échapper aux prédateurs et/ou au climat pour la survie de l’individu et de l’espèce)

- et au maintien de l’équilibre physico-chimique interne (homéostasie)

Dans tous les cas le SN contrôle le comportement et les diverses fonctions du corps, c’est un centre de régulation et de communication de l’organisme.

Chapitre 1: La système nerveux: une voie de communication rapide

Problème: Comment s'établissent les communications entre les différents organes du système nerveux?

I. Le neurone : la cellule du système nerveux

II. Les centres et les ganglions nerveux

III. La nature des messages nerveux

IV. La transmission des messages nerveux

I. Le neurone : la cellule du système nerveux

Activité n°2: Schéma d'un neurone

1. A partir de la vidéo, compléter les légendes de ce neurone.

2. Quels sont les éléments qui permettent d'affirmer que le neurone est une cellule?

3. Donner la définition du mot neurone.

Activité n°2

Les neurones possèdent :- des dendrites, ramifications secondaires responsables de la réception des messages nerveux.- un corps cellulaire où se trouve le noyau et l’essentiel de la machinerie cellulaire, lieu d’intégration et de genèse des messages nerveux- un axone, ramification principale du neurone, spécialisée dans la propagation du message nerveux. L’axone se ramifie à son extrémité et forme l’arborisation terminale.- A l’extrémité bulbeuse de ces ramifications, appelées boutons terminaux ou terminaisons axonales, s’effectue la transmission des messages nerveux, dans un seul sens, vers d’autres neurones ou vers les effecteurs (muscles ou glandes) par l’intermédiaire de synapses (site de transfert du message nerveux).

Définition : Les neurones sont des cellules nerveuses qui communiquent entre elles par des synapses.

II. Les centres et les ganglions nerveux

TP n°1: Observation microscopique de coupe de moelle épinière, de ganglion spinal et de nerf.

Consignes:1. Observer une lame de nerf. Rappeler à quoi correspond un nerf par

rapport au neurone.2. Observer une coupe de moelle épinière. Orienter la coupe comme sur

le schéma ci dessous et compléter avec les légendes suivantes :- substance blanche- substance grise- ganglion spinal- racine dorsale- racine ventrale3. Observer au plus fort grossissement une zone de contact entre les

deux substances grises et blanches. Compléter les légendes à partir des structures que vous reconnaissez.

4. Donner un titre.5. A quelles parties du neurone correspondent les substances blanches

et grises?

Observation d'une coupe transversale de nerf

Coupe de moelle épinière

Les corps cellulaires des neurones sont regroupés dans les centres nerveux (moelle épinière, encéphale) et dans les ganglions nerveux.

Activité n°3: Etude d'expériences

La région du corps innervée par le nerf rachidien sectionné perd toute sensibilité et motricité

La région du corps innervée par le nerf rachidien sectionné perd toute sensibilité.

La motricité est maintenue, que la section soit réalisée d’un côté ou de l’autre du ganglion

spinal.

La région du corps innervée par le nerf rachidien sectionné perd sa motricité.

Bilan Activité 3

Des fibres nerveuses relient les centres nerveux entre eux et aux organes périphériques.

III. La nature des messages nerveux

On enregistre l'activité électrique au niveau d'une fibre nerveuse. On obtient les graphiques ci dessous :

1. Indiquer sous quelle forme le message nerveux est enregistre

2. Pour chacune des expériences donner:

- l'intensité de la stimulation

- la réponse enregistrée à cette stimulation.

3. Sachant qu'un message nerveux parcourt 2,5m en 5ms, calculer la vitesse moyenne de propagation d’un message nerveux chez l’Homme.

1. Indiquer sous quelle forme le message nerveux est enregistré.

Le message nerveux est enregistré sous forme de signaux électriques Chaque signal est appelé

un « potentiel d'action ». Chaque signal est une variation du potentiel d'action de la fibre

nerveuse.

2. Pour chacune des expériences donner:- l'intensité de la stimulation- la réponse enregistrée à cette stimulation.

- Lorsqu'il n'y a aucune stimulation, on constate qu'il n'y a aucun message nerveux.

- Lorsqu'on stimule le nerf avec une faible intensité on observe 8 messages qui se propagent à intervalles non réguliers et qu'il n'apparaissent plus après une certaine durée de stimulation douloureuse.

- Lorsqu'on stimule le nerf avec un forte intensité, on observe qu'il y a plus de messages nerveux, qu'ils sont plus rapprochés et qu'ils apparaissent tout le long de la stimulation douloureuse.

3. Sachant qu'un message nerveux parcourt 2,5m en 5ms, calculer la vitesse moyenne de propagation d’un message nerveux chez l'Homme.

Résumé : La communication nerveuse se manifeste sous la forme de signaux électriques. Enregistrables constituant des messages. Ces messages sont rapidement propagés dans un seul sens par des chaînes de neurones.

IV. La transmission des messages nerveux

Problème: Comment son transmises les informations d'un neurone à l'autre?

TP n°2: Le fonctionnement synaptique

La synapse comporte :un élément pré-synaptique (avant la synapse) :

c’est le bouton terminal de l’axone émetteur du message nerveux

un élément post-synaptique (après la synapse) : c’est la membrane plasmique d’un autre neurone ou d’un effecteur (muscle ou glande)

une fente synaptique : c’est l’espace entre les deux éléments pré et post-synaptique où traversent les neurotransmetteurs.

Sur la photographie ci dessous, replacer les 3 parties de la synapse.

Quel type de molécule trouve t-on dans la fente synaptique?

De quelle nature est le message synaptique?

Sur le dessin, placer une flèche bleue pour indiquer le trajet du message nerveux du neurone 1 vers le neurone 2.

Pré synaptique

Fente synaptique

Post synaptique

Fonctionnement de la synapse

http://www.edumedia-sciences.com/a80_l2-the-synapse.html

Chapitre 2 : Modulation des messages nerveux

La transmission des messages nerveux peut être modulée, augmentée ou diminuée, par des peptides (proteines de petite taille) tels que les enképhalines, appelés également endorphines ou morphines endogènes(morphines produites par notre organisme donc naturelle).

Problème: Comment agissent ces molécules dans le système nerveux?

Hypothèses:1. dans la moelle épinière2. dans le cerveau

I. Action des enképhalines au niveau de la moelle épinière

Activité n°4: Comparaison des messages émis parles neurones médullaires avant et après l'action des enképhalines.

Lors d'une douleur, le message suit le trajet représenté ci dessous, pour arriver jusqu'au cerveau.

Dans la corne dorsale de la moelle épinière, les enképhalines interviennent au niveau des neurones qui acheminent la sensation de douleur via des fibres nerveuses de type C.On enregistre la fréquence des messages douloureux dans la fibre nerveuse qui véhicule le message de douleur jusqu'au cerveau (repérer cette fibre nerveuse sur le schéma), et on obtient les graphiques ci dessous :

Dans la corne dorsale de la moelle épinière , les enképhalines interviennent au niveau des neurones nociceptifs. Les enképhalines sont libérées par des interneurones spécialisés et vont se fixer sur des recepteurs spécifiques localisés dans la membrane des neurones post-synaptiques. Elles inhibent ainsi la transmission des messages nociceptifs vers le cerveau.

II. Action des enképhalines au niveau du cerveau

Activité n°6: Étude de la cartographie des récepteurs à enképhaline dans l'encéphale

B

A

A

B

Dans le cerveau, la fixation des enképhalines sur des récepteurs opioïdes des neurones modulateurs provoque la levée de l'inhibition qu'ils exercent sur l'activité des neurones dopaminergiques. La levée de l'inhibition provoque une forte sécrétion de dopamine qui contribue à la sensation de plaisir.

Chapitre 3 : Étude de l'action d'une molécule exogène : la morphine

Morphine Héroïne Enképhaline

Au niveau de la moelle épinière comme au niveau du cerveau, les enképhalines endogènes, qui interviennent dans l’analgésie (disparition de la sensation de douleur) ou la sensation de plaisir, n’entraînent jamais de dépendance car elles sont vite détruites par l’organisme.

Par contre la morphine (extraite du pavot ou issue d’une synthèse chimique) et ses dérivés comme l’héroïne (transformation chimique de la morphine), molécules exogènes à la configuration spatiale proche des morphines naturelles de l’organisme que sont les enképhalines, peuvent être à l’origine de phénomène de tolérance ou accoutumance, dépendance physiologique et dépendance psychologique.

I. Les effets recherchés des drogues

Les opiacés comme l’héroïne et la morphine, en mimant l’action des morphines endogènes ou enképhalines, génèrent des sensations :

- analgésiques en se fixant sur les récepteurs opioïdes de la moelle épinière

- de plaisir en se fixant sur les récepteurs opioïdes du cerveau.

La plupart des drogues (héroïne, nicotine, alcool, cocaïne, ectasy, tétrahydrocannabinoïdes) agiraient, par des mécanismes différents, en activant les neurones à dopamines du système de récompense.