cours système nerveux

1.     TISSUS NERVEUX : STRUCTURE ET ULTRASTRUCTURE DU NEURONE ET DU NERF

1.1.           Le neurone

1.2.           Le nerf

2.     Genèse DU MESSAGE NERVEUX

2.1.           Dispositif de montage

2.2.           Mesure du potentiel de membrane au repos

2.2.1. Enregistrement

2.2.2. Interprétation et origine du potentiel de repos

2.3.           Mesure du potentiel de membrane après stimulation

2.3.1. Enregistrement

2.3.2. Analyse et interprétation du tracé

2.3.3. Mécanismes à l’origine du potentiel d’action

2.3.4. Les différentes manifestations du potentiel d’action (selon montage employé)

2.4.           Caractéristiques de l’excitabilité (axone et nerf)

2.4.1. Notion de seuil

2.4.2. Loi du tout ou rien – sommation

2.4.3. Période réfractaires

3.      PROPAGATION DU MESSAGE NERVEUX

3.1.           Mesure de la vitesse de propagation de l’influx nerveux

3.2.           Mécanisme de propagation

3.2.1. Fibres amyélinisées

3.2.2. Fibres myélinisées et fibres de gros diamètre

4.     LA TRANSMISSION SYNAPTIQUE

4.1.         Présentation des éléments d’une synapse

4.2.           Neurotransmetteurs

4.3..          Exemple de fonctionnement d’une synapse : la plaque motrice

4.3.1. Approche expérimentale

4.3.2. Les différentes étapes de la transmission

4.4.           Effets sur la cellule post-synaptique (PPS des neurones-intégration)

4.5.          Effets de quelques drogues

5.      ORGANISATION DU Système NERVEUX

5.1.           le système nerveux centrale

5.2.           le système nerveux périphérique  

L'intégrité d'un organisme vivant nécessite l'activité coordonnée des cellules qui le composent. Cette coordination est assurée par des mécanismes de communication intercellulaire impliquant soit des cellules d'un même tissu soit des cellules pouvant être très éloignées, appartenant à des tissus différents. La communication intercellulaire est assurée par deux grands systèmes : le système hormonal (communication humorale) et le système nerveux, qui transmet l'information au moyen de prolongements cellulaires. Ces deux systèmes sont étroitement liés (contrôle hypothalamique des sécrétions hormonales) et la distinction entre les deux systèmes peut être arbitraire (neurones sécrétoires de l'hypothalamus : ADH, ocytocine).

1.    TISSUS NERVEUX : STRUCTURE ET ULTRASTRUCTURE DU NEURONE ET DU NERF 1 heure

VOIR POWER POINT la cellule nerveuse

Le tissu nerveux est formé de 2 types cellulaires :
- Les neurones : cellules nerveuses proprement dites, capables de transmettre l’information.
- Les cellules gliales.

1.1. Le neurone

Le neurone est une cellule hautement spécialisée, qui correspond à l’unité fonctionnelle du SN. 

1.1.1.     Caractéristiques des neurones

Le neurone est une cellule hautement différenciée qui possède des propriétés caractéristiques :
            - cellule excitable
            - il ne se divise pas : le nombre de neurones est déterminé avant la naissance, et ne se reforment pas après avoir été détruits (Pb cas accident). D’ou une grande longévité
            - le métabolisme est intense, d’où la nécessité d’un approvisionnement abondant en O₂ et glucose. Les neurones sont très rapidement détruits après plus de 3 minutes sans O₂.
            - sensibles aux drogues qui modifient leur fonctionnement (alcool, nicotine, excitants…). 

1.1.2.     Structure du neurone 

Les neurones de forme généralement étoilée comportent 3 parties voir représentation schématique:

     -  le corps cellulaire contient le noyau et les organites impliqués dans la synthèse des neurotransmetteurs. Il est de forme très variable (cellules pyramidales du cortex, somas ovoïdes des cellules de Purkinje, motoneurones multipolaires de la moelle épinière ) Il assure la synthèse des constituants nécessaires à la structure et aux fonctions du neurone et ce, pendant toute la vie de l'individu voir représentation fig 2

Þ le neurone présente plusieurs prolongements, qui émergent du corps cellulaire et s'arborisent plus ou moins abondamment. Ces prolongements lui permettent d'établir des contacts (synapses) avec d'autres neurones ou d'autres cellules de l'organisme (récepteurs sensoriels, cellules musculaires) :les 2 types de prolongements :

     - les dendrites courtes et ramifiées, elles réceptionnent les stimuli, et les amènent au corps cellulaire (leur    structure et ramifications permettent de recevoir de multiples informations des cellules environnantes).

     - l’axone, long (parfois 1m), unique, il peut se terminer par des ramifications. Il permet le transport et l’émission du message nerveux. 

Cette structure ramifiée permet de connecter les neurones entre eux : chaque neurone peut ainsi stimuler des milliers de neurones et être stimulé par des milliers de neurones. 

Attention il existe différents types de neurones : voir représentation fig 2 

1.1.3.      La gaine de myéline

Les axones de nombreux neurones sont entourés d’un manchon blanchâtre appelé gaine de myéline voir représentation fig3. Elle est formée par les cellules de Schwann, qui s’enroulent autour de l’axone. Les cellules de Schwann ne sont pas jointives tout au long de l’axone, l’espace libre entre ces cellules est appelée nœud de Ranvier.
La myéline permet de protéger et d’isoler électriquement les neurones les 1 des autres. Elle permet également, d’augmenter la vitesse de propagation de l’influx nerveux.   

1.2. Le nerf 

Les dendrites et axones sont regroupés sous forme de faisceaux dans le SNC et de nerfs dans le SNP.
Les nerfs sont formés d’un grand nombre de prolongements de neurones chacun recouverts de gaine de myéline. Les fibres groupées en faisceaux sont toutes orientées dans le même sens et sont limitées par une enveloppe conjonctive. 

On peut distinguer 3 types de nerfs :
            - Les nerfs moteurs ;
            - Les nerfs sensitifs ;
            - Les nerfs mixtes. 

Transition :     Le neurone est capable de transmettre un influx nerveux en réponse à un stimulus : il est dit excitable. Lorsqu’il reçoit un stimulus, le neurone passe de l’état de repos à l’état actif. Il produit alors un influx électrique appelé potentiel d’action qui se propage le long de l’axone. L’excitabilité et la conductibilité du neurone sont à la base du fonctionnement du SN. 

 Nous allons donc voir comment une excitation se traduit en information, comment cette information est ensuite conduite et transmise.   

2.      Genèse DU MESSAGE NERVEUX

2.1. Dispositif de montage 30 minutes avec explication sommaire du fonctionnement de l’oscilloscope 

Objectifs : expliquer au élève le dispositif de montage qui permet d’étudier le message nerveux.

Expliquer de façon sommaire le fonctionnement de l’oscilloscope

VOIR DOC COMPLETE AVEC ELEVES 

2.2. Mesure du potentiel de membrane au repos 1 heure 

VOIR DOC COMPLETE AVEC ELEVES

 2.2.1. Enregistrement 

Objectifs : expliquer aux élèves dans quelles conditions expérimentales une mesure de potentiel de membrane au repos est possible. Quel résultats sont obtenus et comment on peut les exploiter.

Les potentiels de mesurent à l’aide de 2 électrodes reliées à un voltmètre.

Expérience n°1/Si on place une microélectrode dans le cytoplasme d’un neurone et que l’autre est placées sur sa face externe, on enregistre une différence de potentiel d’environ -70mV. Le côté cytoplasmique est chargé négativement par rapport au côté externe. Cette ddp au repos est appelée potentiel de repos. La membrane est dite polarisée. 

2-2-2- Interprétation et origine du potentiel de repos  

La membrane plasmique est polarisée : la face externe est chargée  plus positivement que la face interne. 

Objectifs : par le biais de l’expérimental mettre en avant les propriétés du potentiel de repos : Les différentes expérimentation doivent conduire les élèves à s’interroger sur les points suivant et trouver les réponses à travers des résultats d’expérience :

Comment sont répartis les ions Na⁺, K⁺, et Cl^- de part et d’autre de la membrane ? voir exercice origine du potentiel de repos. On note une forte concentration des ions Na⁺ dans le milieu extracellulaire tandis que le milieu intracellulaire est particulièrement riche en ions K⁺, en ions Cl^-.

Rappels : Ces ions peuvent diffuser librement à travers la membrane en empruntant des canaux (canaux à fuite). Les concentrations de part et d’autre devraient alors être identiques, le gradient de concentration devrait alors disparaître, or ceci n’est pas observé. Que se passe t-il au niveau de la membrane pour que la répartition en ions de part et d’autre de la membrane soit conservée ? voir exercice origine du potentiel de repos.

Cette différence de concentration est maintenue grâce à l’intervention d’une pompe Na⁺ K⁺ ATPase qui utilise de l’ATP pour faire sortir le Na⁺ et rentrer le K⁺. Cette différence de concentration est à l’origine de la ddp observée également appelé potentiel de repos ou potentiel de membrane.  

 2.3. Mesure du potentiel de membrane après stimulation : potentiel d’action  2 heure 30 ( 2h avec polycop) 

Objectifs : Interpréter les différentes phases des tracés des Potentiels d'action monophasiques et diphasiques

 2.3.1. Résultats enregistrement 

Différents types de stimulations sont possibles quelles soient naturelles ou artificielles:            - excitation mécanique (pincement)
- excitation thermique (glaçon)
- excitation électrique (électrodes reliées à une pile). C’est celle-ci qui sera choisie pour l’expérimentation (car dosable de façon plus fine, quantifiable). 

voir doc pour la suite 

Suite à une stimulation d’intensité suffisante, une variation brusque du potentiel de repos peut apparaître on la nomme : potentiel d’action. 

Les neurones transmettent les informations ou les influx nerveux en faisant varier ce potentiel de repos :
-Si le pot de repos augmente, il y a alors dépolarisation. (ddp transmembranaire se rapproche de 0)
-Si sa valeur devient plus négative, on parle alors d’hyperpolarisation.(ddp transmembranaire s’éloigne de 0) 

Analyse de cette courbe : On peut observer plusieurs points caractéristiques :
û En a un artéfact de stimulation (perturbation électrique dû à la stimulation permet de visualiser la stimulation);
û Entre A et B, aucune perturbation n’est encore apparue : l’électrode externe est positive, et l’interne est négative. Cette période correspond un temps de latence ;
û Entre B et C, la ddp augmente jusqu’à s’annuler et devient même positive (ddp inversée) : l’intérieur est positif par rapport à l’extérieur, il y a dépolarisation de la membrane ;
û Entre C et D, la ddp diminue, il y a repolarisation de la membrane.
û Entre D et E, il y a même hyperpolarisation (la ddp est encore plus importante) ;
û En F, la perturbation est terminée (retour au potentiel de repos). 

2.3.2. Analyse et interprétation des différentes phases du tracé : interprétation du phénomène 

La production d’un PA après excitation d’une fibre nerveuse repose sur 3 modifications de la perméabilité de la membrane. 

-Au repos, aucun canal spécifique n’est ouvert, seul les canaux à fuite et l’ATPase qui sont voltage dépendant fonctionnent
-Phase de dépolarisation : L’excitation de la fibre va induire l’ouverture des canaux Na⁺. Les ions Na⁺ pénètrent donc massivement par simple diffusion à l’intérieur de la fibre, il y a donc entrée d’ions positifs (cations), donc il y a inversion du potentiel de membrane et dépolarisation membranaire.
-Phase de repolarisation : Les canaux Na⁺ vont se fermer, et les canaux K⁺ quant à eux vont s’ouvrir progressivement, il y donc sortie de K⁺ par simple diffusion. Il y a donc sortie de cations, donc repolarisation de la membrane.
-Phase d’hyperpolarisation : est liée à une fermeture lente des canaux K⁺ qui permettent une sortie de K⁺ même si le potentiel de repos a été atteint.
-Après cette excitation, la polarité de la fibre est revenue à la normale, mais la répartition des ions de part et d’autre de la membrane est modifiée. La pompe Na⁺ / K⁺ va répartir correctement les ions de part et d’autre de la membrane, de façon à rétablir la dissymétrie de la répartition des ions. 

Définition d’un PA : dépolarisation importante et transitoire de la membrane plasmique qui se propage le long de la membrane ou d’une cellule musculaire. 

2.3.4. Les différentes manifestations du potentiel d’action (selon montage employé) 

voir  collection tavernier terminale D ou C BORDAS très bien pour diphasique monophasique   

2.4. Caractéristiques de l’excitabilité (axone et nerf) 1 heure 45 

Objectif : Expliquer les caractéristiques de l'excitabilité d'un neurone et d'un nerf (seuil, loi du tout ou rien, sommation ) 

2.4.1. Notion de seuil 

Voir figure 13 : expérimentalement on applique des stimuli d’intensité croissante à intervalle de temps important et régulier 

Une stimulation cause une dépolarisation partielle de la membrane d’un neurone. Si la stimulation est assez efficace, la dépolarisation membranaire atteint une valeur seuil, appelée seuil de potentiel (seuil d’excitation) ce qui déclenche un potentiel d’action . 
Le seuil d’excitation = valeur de dépolarisation que la membrane doit atteindre pour qu’un potentiel d’action apparaisse (environ – 55mV dans neurone) en dessous de se seuil d’excitabilité, il ne se passera rien.

ÄSi l’intensité de la stimulation est trop faible : il ne se passera rien (pas de réponse), la stimulation est dite infraliminaire (car < au seuil) 

ÄSi l’intensité de la stimulation est suffisamment efficace  : il a une réponse = un potentiel d’action, la stimulation est dite liminaire (=au seuil) ou supraliminaire (car > au seuil) 

En fait, la valeur seuil correspond à la dépolarisation responsable de l’ouverture des canaux voltage dépendants pour Na+ et K+ 

2.4.2. Loi du tout ou rien – sommation 

ÄCaractéristiques de l’excitabilité d’un neurone :fig  15  a

Au dessous d’un seuil d’excitation, il ne se passe rien : seuil d’excitabilité. 
Dès que le seuil est dépassé, on observe toujours un PA de même amplitude (l’augmentation de l’intensité de la stimulation ne modifie pas l’amplitude du PA que la stimulation soit liminaire ou supraliminaire) : Le PA obéit à la loi du tout ou rien. Remarque : Pour un type de neurone, le PA à toujours la même amplitude. 

ÄCaractéristiques de l’excitabilité d’un nerf : fig  15  b

Au dessous du seuil d’excitabilité, il n’y a pas de réponse. 
Au dessus du seuil d’excitabilité, les réponses ont une amplitude de plus en plus importantes lorsque l’intensité augmente. Puis passé une certaine stimulation, l’amplitude n’augmente plus, la valeur maximale est atteinte. Le nerf n’obéit pas à la loi du tout ou rien : plus l’intensité est importante, plus le nombre de fibres stimulées est grand, et plus le PA du nerf est grand, cette propriété est appelée sommation. En effet, il y a adition des amplitudes de chaque fibre nerveuse constituant le nerf, jusqu’au maximum ou elles sont toutes excitées. 

? de combien de fibres nerveuse le nerf étudié est il constitué (approximativement)? 

VOIR DOC voir  collection tavernier terminale D ou C BORDAS 

2.4.3. Période réfractaires 

VOIR DOC  voir  collection tavernier terminale D ou C BORDAS  

Fig 14 Expérience :

- l’application d’un stimulus liminaire de façon répétée à des intervalles de temps variés après le premier stimulus met en évidence une période pendant laquelle la membrane ne réagit pas.
Cette période = période réfractaire de la membrane est la période durant laquelle une région de la membrane plasmique d’un neurone n’est plus excitable même en présence d’un second stimulus identique au premier (= stimulus liminaire, d’intensité égale au seuil d’excitabilité).
-l’application d’un second stimulus supraliminaire met en évidence deux types de périodes réfractaires :
·  une période réfractaire absolue : pendant laquelle un second stimulus n’entraîne aucun nouveau potentiel d’action, quel qu’en soit sa force.
·  Une période réfractaire relative : pendant laquelle un second stimulus d’intensité très supérieure à celui du stimulus liminaire  entraîne un nouveau potentiel d’action. 

En faite, les périodes réfractaires sont liées aux variations de la perméabilité de la membranaire au ions Na + et K +. En effet, après un PA, il faut un certains temps pour que les transporteurs membranaires reviennent à l’état de repos (sensible à un stimulus liminaire ou supraliminaire) et puissent redonner naissance à un potentiel d’action.
La période réfractaire absolue (durée 2 à 3 secondes) est en relation avec la modification de la perméabilité au sodium (inactivation transitoire des canaux à sodium voltage dépendants après leur ouverture).
La période réfractaire relative (durée 10 à 15 secondes) correspond approximativement à la modification de la perméabilité de la membrane pour les ions K + et au temps nécessaire à la pompe à sodium pour rétablir les concentrations initiales en Na+ et en K+  

3.   PROPAGATION DU MESSAGE NERVEUX (= propagation du Potentiel d’Action)

Objectif :
-Calculer une vitesse de conduction de l'influx nerveux dans différents types de fibres
-Décrire le mécanisme de propagation de l'influx nerveux le long de l'axone (axone myélinisé, axone non myélinisé).

Problématique :Quand on stimule " modification de la perméabilité, mais comment cela se propage t-il ?

3.1. Mesure de la vitesse de propagation de l’influx nerveux 

VOIR DOC voir  collection tavernier terminale D ou C BORDAS 

QUESTIONS / 
-TYPE DE MONTAGE ET NON DU POTENTIEL D’ACTION OBSERVE ET MV DE DEPART ?  
PA monophasique en surface on part de 0 mV

-QUELLE LA VALEUR DE LA VITESSE DE PROPAGATION ET LES UNITES DANS CE CAS LA ? 
vitesse = variation de d / variation de t =  25-10/0.76 – 0.34 = 15/0.42 = 35,7 mm/ms = 35,7 m/s   

3.2. Résultats de la vitesse de propagation selon les fibres stimulées 

VOIR DOC  tableau comparatif

La vitesse est variable d’une fibre à une autre : de moins de 1m.sec^-1 jusqu’à 100 m.sec^-1

La vitesse de conduction d’un potentiel d’action le long d’une membrane dépend du DIAMETRE (dépend du calibre des fibres ) de la fibre et de sa MYELINISATION. PLUS LE DIAMETRE EST GRAND PLUS LA VITESSE DE CONDUCTION EST ELEVEE ; ET EN PLUS SI L’AXONE EST MYELINISE LA VITESSE SERA ENCORE PLUS ELEVEE.   

3.3. Mécanisme de propagation 1 heure 45 

Le PA n’affecte qu’une zone très limitée de la membrane nerveuse puis il se propage rapidement le long de la fibre nerveuse.
La création d’un PA déclenche une dépolarisation locale de la membrane. Les ions Na⁺ en entrant provoquent une perturbation dans la zone adjacente, ce qui provoque une dépolarisation de la zone adjacente et crée un PA, etc.
Les études sur la propagation on démontrées : que le PA se déplace ainsi de proche en proche  mais dans un seul sens. 

Concrètement que se passe-t-il ? comment le PA se déplace de proche en proche ?
Une fois qu’un PA est produit, il ne chemine pas lui-même le long de la membrane.
En fait, la stimulation efficace engendre un PA qui provoque l’apparition d’un courant local. Ce courant local est assez puissant pour servir de stimulus pour dépolariser les zones adjacentes (ou régions voisines) et faire naître un nouveau PA de même amplitude…ainsi de suite jusqu’au bout du neurone.
Ce mécanisme en faisant intervenir une succession de PA combinés au courant local permet la propagation du potentiel d’action initial le long  de l’axone.

 Comment se fait-il que la propagation se fait à sens unique  ?
On sait que les zones membranaires qui viennent de subir un potentiel d’action sont réfractaires et ne peuvent pas en produire un autre immédiatement. En conséquence, le seul sens de propagation du potentiel d’action est celui qui est opposé à la zone de la membrane qui vient d’être excitée.

3.2.1. Fibres amyélinisées

Pour les fibres amylinisées, la conduction de l’influx nerveux se fait de proche en proche grâce au courant local.

3.2.2. Fibres myélinisées et fibres de gros diamètre

Le manchon de myéline sert d’isolant (absence de canaux à fuite à ions) et la zone myélinisée de l’axone présente une concentration en Na + faible : les PA ne se produisent donc pas les segment de membrane recouvert de myéline.
En revanche, les zones non myélinisées qui sont également riche en canaux  Na+ sont des zones excitables et elles sont localisées au niveau des nœuds (étranglement) de Ranvier.
Ainsi, Le PA saute d’un étranglement de Ranvier à un autre, la conduction est alors dite saltatoire.
la conduction saltatoire permet une conduction plus rapide du PA dans la fibre myélinisée par rapport à une fibre amylinisée du même diamètre. En effet, un plus petit nombre de charges positives s’échappe de la section de membrane couverte de myéline. Par conséquent, un plus grand nombre de charges positives parvient au nœud de Ranvier voisin du nœud actif et un PA est produit plus rapidement que s’il n’y avait pas de myéline.   

4.      LA TRANSMISSION SYNAPTIQUE 4 heures 

La transmission de l’influx nerveux ou transmission synaptique se fait grâce à des structures que l’on nomme synapse
Les neurones ne sont pas liés physiquement les uns aux autres, en effet, il existe un espace entre chaque neurone appelé synapse. Cette synapse sera un passage obligé pour la transmission du message nerveux. 

DEF/ Une synapse est le contact fonctionnel entre 2 neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice (musculaire, glandulaire). 

Elle est appelée :
-      Jonction interneuronale (neuro-neuronale) entre 2 neurones.
-      Jonction neuro-musculaire entre un neurone moteur (= motoneurone : neurone qui envoi une information sur un myocyte) et une cellule musculaire.
-      Jonction neuro-glandulaire entre un neurone et une cellule glandulaire.

4.1. Présentation des éléments d’une synapse 1 heure 15

L’espace entre les neurones est trop important pour que l’influx nerveux passe directement.
La transmission de l’information se fait par l’intermédiaire de molécules chimiques : les neurotransmetteurs 

La synapse est composée :
-          Un neurone présynaptique, qui envoie des influx vers la synapse et émet l’information.
-          Une cellule postsynaptique, qui reçoit l’information et la transmet au delà de la synapse. (cellule = neurone ; muscle ; glande). 

La plupart des synapses sont situées entre les terminaisons axonales du neurone présynaptique et les dendrites ou le corps cellulaire du neurone postsynaptique.

 4.2. Exemple de fonctionnement d’une synapse : la plaque motrice 1 heure 

Objectif : les élèves doivent être capables d’Annoter un schéma d'une terminaison synaptique(plaque motrice).Préciser le fonctionnement da la synapse: expliciter la chronologie des phénomènes de la transmission synaptique dans le cas d'une jonction neuromusculaire 

VOIR DOC

 4.2.1. Annotation schéma d’une terminaison synaptique : la plaque motrice 

1-      électronographie d’une plaque motrice ou jonction neuromusculaire 

Les cellules musculaires sont stimulées par des neurones « moteurs somatiques ». L’axone du neurone moteur présente de nombreuses ramifications. Chaque terminaison axonale forme une jonction neuromusculaire avec la fibre musculaire.
Le neurone libère de l’acétylcholine, un neurotransmetteur qui se fixe sur la membrane plasmique de la cellule musculaire. Cette fixation déclenche l’activation du muscle et donc sa contraction. L’acétylcholine est ensuite dégradé par l’acétylcholine estérase. 

2-      schéma d’interprétation voir tavernier 

4.2.2. Les différents étapes de la transmission synaptique : jonction neuro-musculaire 

VOIR DOC annotation et explication détaillée du phénomène 

Annotation du schéma :
1-arrivé de l’influx nerveux sous forme de PA (dépolarisation membranaire)
2-l’influx nerveux provoque l’ouverture des canaux Na+ : diffusion Na+ du milieu extracellulaire vers milieu intracellulaire
3-« migration » des vésicules remplies de neurotransmetteurs
4-fusion des vésicule avec la membrane présynaptique et libération des Nt: exocytose
5-les Nt libérés se retrouvent dans la fente synaptique et ils diffuse dans liquide interstitiel
6-liaison spécifique des Nt à des récepteurs membranaire postsynaptique
7-cette liaison des Nt provoque l’ouverture des canaux Na + de la mbre postsynaptique
8-dégradation des Nt par l’acétylcholine estérase enzyme qui hydrolyse l’acth (Nt)
8’-élimination des Nt par diffusion
9-récupération cellulaire des Nt « recyclage »
a-neurone présynatique
b-fente synaptique
c-membrane postsynaptique

1.Synapse au repos

2. le neurone présynaptique stocke de grandes quantités de neurotransmetteur (acétylcholine = Ach) dans des vésicules.L'arrivée d'un influx nerveux ouvre les canaux à Ca²⁺ du bouton présynaptique.Comme [Ca²⁺] extracellulaire > [Ca²⁺] intracellulaire, ces ions pénètrent dans le bouton. 

3. L'augmentation de Ca²⁺ entraîne l'exocytose des vésicules synaptiques qui fusionnent avec la membrane du neurone présynaptique et libérer leur neurotransmetteur dans la fente synaptique.

4. Au niveau de la membrane postsynaptique (côté musculaire de la fente synaptique)la plaque motrice contient des récepteurs à l'Ach (seul Nt actif sur la plaque motrice). L'Ach se lie de façon spécifique à des récepteurs membranaires (protéines intrinsèques).Cette liaison déclenche l'ouverture de canaux à Na⁺. Les ions Na⁺ pénètrent dans la cellule postsynaptique et déclenchent un PA musculaire (PAM) responsable de la contraction de la fibre.

5. l’inactivation du neurotransmetteur :L'inactivation du neurotransmetteur est indispensable pour un fonctionnement synaptique normale car s'il reste en continu dans la fente, la stimulation de la cellule postsynaptique est permanente.
L'élimination du Nt s'effectue de 3 façons principales :
- Par diffusion : une quantité de neurotransmetteur diffuse hors de la fente.
- Par dégradation enzymatique : le neurotransmetteur est détruit par une enzyme.
Exemple : l'acétylcholinestérase hydrolyse l'Ach en acide acétique + choline qui sont réabsorbés au niveau de la membrane présynaptique pour être réutilisés.
- Par récupération cellulaire : grâce à des protéines membranaires appelées "transporteurs de neurotransmetteur", les cellules présynaptiques peuvent récupérer et recycler les neurotransmetteurs pour les réutiliserues. 

  4.2.3. Les propriétés de la transmission synaptique

 g Unidirectionnelle : Le signal se transmet dans un seul sens, la cellule (présynaptique) émet des neurotransmetteurs vers une cellule postsynaptique (pas de retour du signal dans l’autre sens).
g   Relativement lente : Il existe un intervalle de temps d’environ 0,3 à 0,5 ms pour franchir une synapse. Ce temps appelé délai synaptique ralenti la vitesse de propagation nerveuse.  

 4.3. Effets de la fixation du Neurotransmetteur sur la membrane Post-Synaptique (Potentiel Post Synaptique (PPS) des neurones-intégration)

 VOIR DOC casd’une synapse neuro-neuronale 

Les synapses peuvent être de 2 types : Inhibitrices ou excitatrices selon le neurotransmetteur libéré et les caractéristiques du récepteur canal.

La transmission de l’information nerveuse est très complexe et met en jeu un grand nombre de neurones. L’existence de ces différents types de synapses permet de moduler la transmission de l’information.

ØSynapses excitatrices provoquent des PPSE Potentiel Post Synaptique Excitateur
ØSynapses inhbitrices provoquent des PPSI Potentiel Post Synaptique Inhibiteur

 4.3.1. Synapse excitatrice et Potentiel postsynaptique excitateur (PPSE)

Le neurotransmetteur provoque la dépolarisation de la membrane postsynaptique. Il est excitateur car il rapproche la membrane du seuil d'excitation et permet parfois l'apparition d'un PA, on parle de PPSE.
L'apparition de ce PPSE résulte en général de l'ouverture de canaux à cations (pour jonction neuromusculaire canaux à Na+). Il y a donc une entrée de Na⁺ et d'un peu de Ca²⁺ et une sortie de K⁺ (mécanisme retrouvé lors de la dépolarisation). 

4.3.2.  Synapse inhibitrice et Potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI)

Le neurotransmetteur provoque l'hyperpolarisation de la membrane postsynaptique. Il est inhibiteur car il augmente le potentiel de membrane en rendant l'intérieur plus négatif. De ce fait, la production d'un influx nerveux est plus difficile à atteindre car ce potentiel est plus éloigné du seuil de l'état de repos.
Ce phénomène est dû à l'ouverture de canaux à Cl^- et à K⁺.
Cl^- entre à + négatif.
K⁺ sort à renforce la négativité.   

4.4. Intégration de l’information par le neurone post-synaptique = sommation des PPS

Au niveau du neurone postsynaptique, les différentes variations du potentiel de membrane engendrés par les différentes synapses au niveau du même neurone vont être additionnés : potentiel global, qui traduit deux phénomènes de  sommation :

-sommation temporelle (même neurone avec deux stimulations suffisamment rapprochées) : les signaux parviennent à la même cellule à différents moments. Les potentiels s’additionnent en raison de l’ouverture d’un plus grand nombre de canaux ioniques et, par conséquent, d’un flux plus important d’ions positifs vers la cellule.
 
-sommation spatiale (deux stimulations de 2 synapses différentes pour une même cellule à deux endroit différents) : idem précédemment. 

L’interaction de plusieurs PPSE par l’intermédiaire de la sommation temporelle et de la sommation spatiale peut augmenter le flux des ions positifs vers l’intérieur de la cellule et amener la membrane jusqu’au seuil afin qu’un potentiel d’action puisse être engendré. 

? ceci n’est valable que pour des PPSE ou également pour des PPSI ?d’après les expériences réalisées on observe également des phénomènes de sommation temporelle et spatiale avec les PPSI. C’est phénomène se traduisent alors par une stabilisation ou une hyperpolarisation de la membrane postsynaptique. 

? rôle des neurotransmetteurs dans la production de PPSE et de PPSI ?
-         L'acétylcholine : neurotransmetteur excitateur au niveau du muscle strié (impliqué dans la génération de PPSE) et inhibiteur au niveau du myocarde (impliqué dans la génération de PPSI)
-         Le gaba : neurotransmetteur présent dans les synapses inhibitrices (impliqué dans la génération de PPSI)  

4.5. Neurotransmetteurs

Objectifs : Citer les principaux neurotransmetteurs , (acétylcholine, noradrénaline). Récapituler, sous forme de tableau, les neurotransmetteurs et la nature des synapses correspondantes 

Définition : Les neurotransmetteurs sont des molécules chimiques informatives qui assurent la transmission d’information d’un neurone à une autre cellule (nerveuse ou non). Elles sont libérée par les terminaisons axonales d'un neurone qui va agir sur d'autres neurones ou sur des cellules effectrices (musculaires, glandulaires). 

Les neurones synthétisent les neurotransmetteurs (neuromédiateurs) (Acétyl choline, Adrénaline, Noradrénaline…) au niveau de leur corps cellulaire puis les acheminent vers le bouton terminal dans des vésicules synaptiques (qui proviennent de l’appareil de Golgi). Ces vésicules sont alors stockées au niveau du bouton terminal. L'arrivée de l'influx nerveux provoque la libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique assurant la transmission de l'influx nerveux. 

Les principaux neurotransmetteurs VOIR DOC  

Les 2 premiers médiateurs découverts sont :
-         L'acétylcholine : acide acétique + choline à action sur les muscles striés et comme neurotransmetteur du système parasympathique qui diminue le rythme cardiaque.
-         La noradrénaline : substance dérivée d'un acide aminé : la tyrosine à action comme neurotransmetteur du système sympathique qui augmente le rythme cardiaque (également hormone synthétisée par la médullo-surrénale). 

Il en existe beaucoup d'autres/ dopamine, adrénaline (= épinéphrine), sérotonine, GABA, substance P, endorphines et enképhalines (ces 3 derniers sont des peptides). Il existe plus de 100 substances connues qui pourraient assurer le rôle de neurotransmetteurs    

4.6. Effets de quelques drogues

La transmission  des informations nerveuses est très complexe. La connaissance du fonctionnement des synapses est d’un grand intérêt en thérapie, car certaines molécules agissent à ce niveau.
Ex. : les amphétamines et la cocaïne perturbent les synapses à dopamine en propageant l’effet de ce neurotransmetteur.
La caféine perturbe la dégradation de l’Ach et donc prolonge sont effet.

 retenir le curare, la toxine botulinique et la toxine tétanique voir cours schéma tableau

5.      ORGANISATION DU Système NERVEUX

Le système nerveux se divise en 2 grandes parties : schéma 

            - Le système nerveux central (SNC) : composé de l’encéphale et de la moelle épinière localisée dans la cavité dorsale. Il est le centre de régulation et d’intégration du SN : interprète les informations reçues, les trie, les compare et élabore une réponse motrice.

            - Le système nerveux périphérique (SNP) : partie située à l’extérieur du SNC. Il est formé principalement de nerfs issus de l’encéphale et de la moelle épinière. Ces nerfs sont de véritables lignes de communication qui relient l’ensemble du corps au SNC.

5.1. Le système nerveux centrale  

5.1.1. L’encéphale  

L’encéphale est protégé par la boîte crânienne est comprend :

Ä             Le cerveau formé de: 
- 2 hémisphères cérébraux (télencéphale) = 83% de la masse de l’encéphale.
- du diencéphale qui contient lui-même le thalamus, l’hypothalamus et l’hypophyse.
Le cerveau contient 4 cavités appelées ventricules (petits ventres) cérébraux. Ces ventricules contiennent un liquide appelé liquide céphalo-rachidien (LCR).

Ä             Le cervelet :
Il a la forme d’un chou-fleur. Il contrôle, coordonne les mouvements  et participe au maintien de la posture.

Ä             Le tronc cérébral : (mésencéphale + pont + bulbe rachidien)
Il contient de nombreux centres qui produisent un comportement automatique (centres cardiaque, respiratoires, thermorégulation…).

Si on observe une coupe de l’encéphale, on peut remarquer l’existence de 2 types de tissus :

            - La substance grise qui renferme les corps cellulaires des neurones. Elle est localisée à la périphérie du cortex cérébral où elle mesure environ 3 mm d’épaisseur. C’est à ce niveau que sont perçues et intégrées les informations.

            - La substance blanche contient des fibres de neurones recouvertes par des gaines de myéline. Localisée dans la partie centrale, elle participe aux connexions des informations.

5.1.2. La moelle épinière 

Elle fait suite au tronc cérébral. Enfermée par la colonne vertébrale, elle mesure environ 45 cm de long. Elle présente sur toute sa longueur un sillon antérieur et un sillon postérieur qui est plus étroit et souvent soudé.

La moelle épinière est constituée :
            - de substance blanche à la périphérie.
            - de substance grise centrale en forme de papillon.

                                        
Les nerfs qui partent de la moelle sont les nerfs rachidiens.    

5.1.2. Les protection du SNC

Le SNC contient des centres nerveux très importants, mais également très fragiles, qui doivent donc être protégés.

Ä             Les méninges :
Les centres nerveux sont recouverts par 3 enveloppes : les méninges.

De l’extérieur vers l’intérieur :
            - La dure-mère : membrane résistante formée de 2 feuillets au niveau de l’encéphale.
            - L’arachnoïde : enveloppe souple.
            - La pie mère : fine, elle est très vascularisée et est parcourue de vaisseaux sanguins. Elle adhère parfaitement au cerveau.

Ä             Le liquide céphalo-rachidien :

Il est à l’intérieur de l’encéphale et autour de la moelle épinière. Il forme une sorte de coussin aqueux dans lequel flotte l’encéphale, ce qui lui évite de s’effondrer sous son poids.

Le LCR protège contre les coups et les traumatismes. Sa composition est proche de celle du sang dont il est issu, ce qui lui permet d’apporter des nutriments au cerveau.

Ä             La barrière hémato-encéphalique :

Capillaires de l’encéphale beaucoup plus étanches que ceux du reste du corps. Beaucoup de substances qui peuvent les traverser ailleurs ne le peuvent pas dans le SNC.

5.2. Le système nerveux périphérique 

Le SNP comprend toutes les structures nerveuses autres que l’encéphale et la moelle épinière. Il est constitué de nerfs qui assurent le transport des informations et de ganglions.

Le SNP comprend 2 types de voies :  Faire un schéma de ces 2 voies.

            - Les voies afférentes ou sensitives : elles contiennent des neurofibres qui acheminent les informations perçues au niveau des récepteurs sensitifs (peau, organes des sens, viscères…) vers le SNC.

            - Les voies efférentes ou motrices qui transmettent les influx provenant du SNC vers les organes effecteurs permettant une réponse motrice ou sensitive adaptée. 

expériences de magendie   

Caractéristiques des deux voies

- Les voies afférentes ou sensitives 
-véhiculent les informations entre les récepteurs périphériques et le SNC
-les corps cellulaires de ces fibres sont à l’extérieur du SNC mais proches des centres (ex: nerfs rachidiens)
-pas de synapse entre les récepteurs et le SNC

- Les voies efférentes ou motrices

Le SNP se décompose en 2 grands types suivant les voies motrices empruntées :

            - Le SN somatique : fibres transportant les influx du SN vers les muscles squelettiques.
            - Le SN autonome ou végétatif ou involontaire : neurofibres réglant l’activité des muscles lisses (viscères), muscle cardiaque et des glandes.
                Neurofibres sympathiques : quand elles ont un effet activateur sur les viscères.
               Neurofibres parasympathique : quand elles ont un effet inhibiteur sur les viscères.

Le système nerveux somatique (SNS) :
-les corps cellulaires des motoneurones se situent dans la corne antérieure de la moelle épinière
-pas de synapse une fois les fibres sorties du SNC
-neurotransmetteur toujours de l’acétylcholine
-axones du SNS toujours myélinisés

Le système nerveux autonome (SNA) :
-il existe toujours une synapse une fois les fibres sorties du SNC avant l’arrivé à l’effecteur
-le neurotransmetteur de la fibre pré ganglionnaire est toujours l’acétylcholine
-la fibre postganglionnaire est toujours myélinisée

Organisation des systèmes sympathiques et parasympathiques

Rôles du système nerveux autonome
Régule les fonctions végétatives (inconscientes) : participe à l’homéostasie

En pratique, les deux systèmes sont toujours actifs, mais ils ont un effet antagoniste (annulent leurs effets respectifs).
Exemple : contrôle fréquence cardiaque :
-le système sympathiques est cardio-accélérateur (noradrénaline)
-le système parasympathique est cardio-modérateur (acétylcholine)

Système sympathique: 
•Actif en cas d’urgence.
•Prépare l’organisme à affronter un danger : attaque ou fuite. 

Il accroît les fréquences respiratoires et cardiaques, ainsi que l’utilisation des nutriments par les cellules, tout en inhibant la fonction digestive et d’excrétion urinaire 

Système parasympathique:
•Actif au repos.

Lorsque la situation d’urgence est passée, le système parasympathique ramène les fréquences cardiaques et respiratoires au repos puis favorise le réapprovisionnement des cellules en nutriments (digestion) et l’élimination urinaires des déchets.

Schéma récapitulatif de l’organisation du SNP

VOIR POWER POINT organisation du système nerveux

Document pour la science

302_066_073 trafic ds les neurones.pdf

Document Internet

neuromediateurs.pdf

neurone.pdf

http://ici.cegep-ste-foy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/indexfya.htm super (mais attention un certain nombre de données ne sont pas à votre programme)

http://www.csrs.qc.ca/mitchellmontcalm/proj/NEURONES/index.htm à voir je ne le connais pas bien

http://perso.nnx.com/drose/index.html

·   Neurotransmetteur : substance chimique sécrétée par une cellule nerveuse et active sur d’autres neurones ou sur des cellules effectrices spécifiques (musculaires, glandulaires…).

·   Synapse : jonction spécialisée entre deux cellules, où l’activité électrique de l’une influence l’activité de l’autre.

·   Communication humorale : communication entre cellules ou organes par messager chimiques diffusant dans les milieux liquidiens extracellulaires

·   Communication nerveuse : communication entre cellules ou organes par transmission de messages « électriques » le long des fibres nerveuses

·   Régulation : maintien d’un paramètre physique, chimique ou biologique dans une limite de valeurs prédéterminées.

·   Axone :

·   Myéline :

·   Neurone :

·   Potentiel d’action :

·   Pompe Na+/K+ :

·   Présynaptique :

·   Postsynaptique :

·   Parasympathique :

·   Sympathique ou orthosympathique :

Ci-dessous le programme de biologie humaine et les commentaires de programme. sont passées en gras les notion essentielles du cours que vous devez retenir et être capable de remobiliser.

PROGRAMME

COMMENTAIRE DE PROGRAMME

2- La communication intercellulaire (28h)

2-1- Le message nerveux

- L'organisation du système nerveux cérébro-spinal sera abordée dans un souci de nomenclature et de repérage topographique. On ne pourra donc exiger à l'examen des schémas anatomiques mais on pourra demander aux candidats d'annoter des schémas fournis. Par contre, on pourra leur demander de dessiner un schéma d'une coupe transversale de moelle épinière et des racines antérieure et postérieure d'un nerf rachidien afin d'y situer substance blanche, substance grise et ganglion spinal. 
- En électrophysiologie, il conviendra de décrire et d'expliquer les tracés correspondant aux enregistrements par électrodes externes et micro-électrode intracellulaire
- On indiquera le rôle des ions dans l'électrogénèse et la conduction de l'influx nerveux . On traitera en liaison avec le cours de biochimie les couplages chimio-osmotiques et notamment la pompe à sodium.
- Les neurotransmetteurs seront définis comme étant des molécules de nature variée (acides aminés, amines quaternaires, catécholamines, peptides...) libérées par des neurones au niveau des synapses et transmettant des messages d'un neurone à un autre neurone ou d'un neurone à une cellule effectrice ou bien encore d'une cellule sensorielle à un neurone.
L'acétylcholine pourra faire l'objet d'une étude plus précise car permettant d'illustrer ensuite la transmission synaptique: mise en évidence expérimentale de son rôle, formule semi-développée, mécanisme schématique de la transmission. Pour expliquer la diversité de ses effets, il convient de préciser que l'acétylcholine se fixe sur deux types de récepteurs postsynaptiques.
Il est exclu de décrire les principales voies cholinergiques des centres nerveux mais il est intéressant d'illustrer les deux types de neurones cholinergiques du système nerveux périphérique: 
· motoneurones de la moelle épinière qui innervent les muscles striés squelettiques (neurotransmetteurs : acétylcholine se fixant sur un type de récepteurs) 
· neurones préganglionnaires du système nerveux autonome qui forment des svnapses avec les neurones postganglionnaires ou les cellules chromaffines de la médullo-surrénale ( acétylcholine se fixant sur le même type de récepteurs) 
· neurones postganglionnaires parasympathiques qui innervent des cellules effectrices comme les cellules musculaires cardiaques, les cellules musculaires lisses, les cellules sécrétrices (acétylcholine se fixant sur l'autre type de récepteurs).
Pour la noradrénaline, on n'exigera pas sa formule et on montrera à titre d'information la différence chimique entre noradrénaline et adrénaline. On précisera sans aucun développement que les catécholamines se fixent sur différents récepteurs postsynaptiques qui, par l'intermédiaire des protéines G, modulent l'ouverture de canaux ioniques (aucun mécanisme ne sera décrit). C'est cette diversité des récepteurs qui explique la diversité des effets de la noradrénaline.
Toutes ces études ont pour finalité la compréhension d'un tableau récapitulatif illustrant la diversité des effets de l'acétylcholine et de la noradrénaline ; ce tableau permettra de comparer le système nerveux autonome et le système nerveux somatique périphérique et fera notamment ressortir que toutes les fibres nerveuses préganglionnaires autonomes libèrent de l'acétylcholine, que toutes les fibres nerveuses postganglionnaires parasympathiques libèrent également de l'acétylcholine alors que la plupart des neurones postganglionnaires du système nerveux sympathique libèrent de la noradrénaline.
La notion de protéine G est également abordée dans ce chapitre. Mais ni la structure de ces protéines, ni leur diversité, ni leurs mécanismes d'action ne seront décrits. L'intérêt est ici de faire comprendre que grâce à ces molécules intermédiaires, on peut obtenir des réponses différentes à partir de la fixation d'une même molécule-signal.
- Dans l'étude du fonctionnement de la jonction neuro-musculaire, on évitera toute digression sur l'ultrastructure de la cellule musculaire. 
- L'étude des réflexes n'est pas au programme. Mais cette notion mérite d'être définie. Elle pourra donc l'être après l'étude des synapses, ce qui permettra de revenir sur les définitions des notions de centre, voie sensitive et voie motrice abordées lors de l'étude de l'organisation générale du système nerveux.

FINFINFINFIN!!!!!