1. Organisation générale du système nerveux








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date de publication20.01.2018
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Université de Boumerdes

Faculté des Sciences

Département de Biologie

Licence Nutrition

Module des Grandes Fonctions

Mme Arab-Bouchenak O.

Le système nerveux

Le système nerveux des animaux en général et de l'Homme en particulier remplit deux fonctions essentielles:

  • Seul, il perçoit les stimuli (pluriel de "stimulus") de l'environnement, grâce aux sens de la vue, de l'ouïe, du goût, de l'odorat et du toucher chez l'Homme, et transmet ces informations vers les centres qui les interprètent.

  • Parallèlement au système endocrine beaucoup plus lent, le système nerveux envoie très rapidement dans le corps, en une fraction de seconde, des informations qui commandent la contraction des muscles ou les sécrétions glandulaires.

1. Organisation générale du système nerveux

Anatomiquement, le système nerveux se compose de deux parties distinctes mais reliées entre elles:

  • Le système nerveux central (=SNC), formé de l'encéphale, enfermé dans le crâne et composé lui-même du cerveau, du tronc cérébral et du cervelet, et de son prolongement dans la colonne vertébrale, la moelle épinière, est le centre où arrivent les informations, où sont traitées les données et d'où partent les influx nerveux de commande. C'est donc la partie qui perçoit et décide. Le SNC est entouré de trois membranes, les méninges, dont la plus externe est la dure-mère.

  • Le système nerveux périphérique (=SNP) est fait des nerfs qui partent du SNC, se ramifient et le relient aux organes sensoriels, aux muscles et aux glandes. On distingue:

    • les nerfs crâniens qui sont reliés à l'encéphale;

    • les nerfs rachidiens qui sont reliés à la moelle épinière.

Fonctionnellement, le système nerveux comporte deux parties:

  • Le système nerveux somatique, qui, grâce à des nerfs efférents (qui partent du SNC vers les organes, contrairement aux nerfs afférents, qui arrivent au SNC et y apportent les informations sensorielles), commandent volontairement les muscles striés. C'est le système nerveux contrôlé par la volonté.

  • Le système nerveux autonome ou végétatif, qui échappe à la volonté et, grâce à des nerfs efférents, commandent les muscles lisses (muscles viscéraux), le muscle du cœur et les glandes. C'est le système nerveux involontaire. Comme le système nerveux autonome doit assurer l'homéostasie de l'organisme, c'est-à-dire la stabilité des conditions internes de notre corps en dépit des nombreuses perturbations, il est lui-même constitué de deux systèmes de commande antagonistes:

    • le système nerveux (ortho)sympathique (dont les nerfs sont reliés par des synapses adrénergiques) qui gère les réactions d'urgence en le préparant à l'effort, au combat ou à la fuite (en accélérant le pouls, dilatant les pupilles, activant la sudation, stimulant le respiration et la circulation sanguine, libérant des sucres rapides à partir des réserves de glycogène du foie, etc.);

    • le système nerveux parasympathique (dont les nerfs sont reliés par des synapses cholinergiques) qui permet la conservation de l'énergie et l'accomplissement normal des fonctions physiologiques (en ralentissant le pouls après l'effort, contactant les pupilles, calmant la respiration et la circulation sanguine; il active aussi la digestion et l'excrétion en ralâchant les sphincters et en activant les sécrétions digestives). Les viscères reçoivent des nerfs de ces deux systèmes, l'un stimulant l'activité de l'organe, l'autre l'inhibant.

http://www.afblum.be/bioafb/structsn/structsn.jpg

Anatomie générale du système nerveux et de l'encéphale chez l'Homme (d'après Farish, 1993, adapté et modifié).

2.Embryologie du SNC

Au début de la grossesse, on a un disque embryonnaire qui comprend 3 couches de tissus différents : l’ectoderme, l’endoderme et le mésoderme. La couche qui nous intéresse pour le SN est l’ectoderme. A la 3e semaine de grossesse, cet ectoderme va s’épaissir le long de l’axe médian de l’embryon et va former ce qu’on appelle la plaque neurale C’est de cette plaque neurale que vont émerger tous les tissus nerveux. Puis cette plaque neurale va s’invaginer (se creuser) pour former la gouttière neurale Enfin cette gouttière va se fermer et deviendra le tube neurale. Ce tube neural est formé vers la 4e semaine de grossesse. Ce tube va se différencier assez rapidement Pour donner naissance aux différents organes qui composent le SNC:

•La partie antérieure va donner l'encéphale.

•La partie postérieure va donner la ME. C’est l'extrémité antérieure du tube neural qui va croître plus rapidement que le reste. C’est également là que vont apparaître les 3 vésicules cérébrales primaires

•1e vésicule :Prosencéphale = Cerveau antérieur

•2e vésicule :Mésencéphale = Cerveau moyen

•3e vésicule :Rhombencéphale = Cerveau postérieur

A partir de ces 3 vésicules cérébrales primaires nous en obtenons 5. En effet, les 3 vésicules primaires vont se différencier à la 5e semaine et donner 5 vésicules cérébrales secondaires.

Le prosencéphale se divise en 2 vésicules secondaires :

•Le télencéphale

• Le diencéphale

Le mésencéphale ne se divise pas est reste ainsi.

Le rhombencéphale se divise en 2 vésicules secondaires :

•Le métencéphale

•Le myélencéphale

A partir de ces 5 vésicules secondaires on a la formation des organes propres du SNC :

•Le télencéphale donne les hémisphères cérébraux

•Le diencéphale donne le thalamus l'épithalamus et l’hypothalamus

•Le mésencéphale donne le mésencéphale

•Le métencéphale donne le cervelet et la partie moyenne du tronc cérébral=pont

•Le Myélencéphale donne le bulbe rachidien.

3. Le tissu nerveux

3.1. Le neurone

Le neurone est l'unité fonctionnelle du système nerveux. Il permet au SNC d'assurer ses fonctions. Cette cellule est composée d'un corps cellulaire, le soma contenant le noyau et les organites classiques, et de ramifications.
On distingue deux types de ramifications:

  • les dendrites: elles ont un gros diamètre, sont caractéristiques du neurone et plus ou moins nombreuses (10 000). Elles ont un rôle de réception de l'information (centripète);

  • l'axone: unique, plus long et plus fin, il naît du soma par un cône d'implantation. Il se termine par des ramifications sur sa cellule cible et a donc un rôle de transmission de l'information (centrifuge).

L'information, dans l'axone, est véhiculée sous forme d'influx nerveux: le potentiel d'action. Arrivé à la terminaison axonale il y a libération d'un neuromédiateur.
Donc, le long de l'axone, on a en fait plusieurs transports.

  • Un transport antérograde où le neuromédiateur passe dans des vésicules transitant vers la synapse depuis le soma.

  • Un transport rétrograde comportant des substances repassant de l'axone vers le soma par une fonction de protection ou suppression (recyclage ou déchet). Ce transport rétrograde concerne soit des substances du neuromédiateur (la choline de l'acétylcholine par exemple) qui seront recyclées, soit la gestion des déchets et/ou la prise en charge de certains virus et parasites qui trouveront refuge dans le soma.

Les neurones sont des cellules post-mitotique (pour la majorité, étant hautement spécialisés) et excitable. En effet on sait aujourd’hui que certains neurones peuvent être produits au niveau de l’hippocampe. Leur excitabilité est due à un changement d’état très rapide qui est déterminé par un facteur extérieur. Les cellules nerveuses peuvent modifier leur anatomie et possèdent une grande longévité. Elles sont très sensibles à l’hypoglycémie et à l’hypoxie. En effet elles consomment presque exclusivement du glucose qui leurs est fournit par les cellules gliales. Les neurones sont indépendants les uns des autres, n’établissant que des contacts fonctionnels spécifiques appelés synapses. Ce sont également des cellules sécrétrices particulières qui peuvent avoir comme produit de sécrétion des neuromédiateurs, des neuromodulateurs ainsi que des neurohormones (GnRH).

Les neurones étant des cellules post-mitotique, elles ne peuvent pas être source de tumeur. Ainsi les tumeurs neuronales n’existent pas, mais attention les tumeurs cérébrales existent (cellules gliales)

morphologie du neurone

3.1.1. Morphologie du neurone

La morphologie du neurone est caractérisée par différentes structures :

  • Le corps cellulaire (ou soma ou péricaryon) : est la partie vitale de la cellule. Il est constitué d’un noyau qui détermine la forme du corps cellulaire, le cytoplasme y étant presque accolé, et dont le nucléole est volumineux reflétant ainsi la forte activité de synthèse de ces cellules. Le corps cellulaire est la portion centrale du neurone d’où émergent l’axone et les dendrites. Il possède les mêmes organites que dans la majorité des cellules ; on note cependant la présence d’amas de réticulum endoplasmique granuleux (lieu de synthèse protéique) que l’on appelle corps de Nissl, ainsi qu’une grande quantité de protéines du cytosquelette, appelées neurofibrilles, qui sont responsables de la communication intracellulaire. Un des rôles principaux du corps cellulaire est de synthétiser une grande partie des constituants nécessaires à la structure et aux fonctions du neurone.

  • Les dendrites : sont des prolongements fins du péricaryon qui sont présentent en grand nombre. Elles se divisent en multiples branches dont le diamètre est variable tout au long d’une branche et qui peut être plus important que pour l’axone. L’arborisation formée par les dendrites est spécifique du type de neurone. Les dendrites présentent à leurs extrémités des épaississements membranaires, appelés épines dendritiques, où sont détectés les signaux synaptiques provenant d’autres neurones qui permettront ou non la formation du potentiel gradué (cf. suite du cours). Les dendrites contiennent des ribosomes libres leurs permettant de synthétiser certaines de leurs protéines.

  • L’axone : est un prolongement unique, fin, homogène, relativement linéaire et pouvant s’arboriser par la suite au niveau des nœuds de Ranvier. Il prend naissance au niveau d’une expansion conique du corps cellulaire appelée cône d’implantation (ou cône d’émergence) qui est également le lieu d’où partira le potentiel d’action (cf. suite du cours). L’axone peut se diviser en une ou plusieurs collatérales qui se termineront généralement par une arborisation terminale dont chaque extrémité, renflée, établit des contacts synaptiques avec les cellules cibles. Les neurones sont principalement constitués de neurofibrilles et de mitochondries qui fournissent l’énergie nécessaire aux mouvements des messagers intracellulaires et à la libération des vésicules synaptiques au niveau des extrémités axonales, appelées boutons synaptiques. L’axone est également le lieu de transports qui sont soit antérograde (vers les boutons synaptique) soit rétrograde (vers le corps cellulaire). Ce transport continuel représente un flux nécessaire à l’apport des différentes macromolécules tout au long de l’axone ; en effet les axones ne présentent aucunes structures responsables de la synthèse de protéines.



  • La gaine de myéline

Les axones peuvent être recouverts par une gaine de myéline qui correspond à l’enroulement de couches phospholipidiques concentriques de manière discontinue sur l’ensemble de l’axone. En effet ces gaines sont espacées tous les 1 à 2 mm par les nœuds de Ranvier qui sont du coup amyéliniques et d’où peuvent émerger les collatérales de l’axone. Ces gaines sont formées à partir de 2 types cellulaires suivant si l’on se trouve dans le SNC ou le SNP :

  • Dans le SNC on trouve des oligodendrocytes qui envoient des prolongements de leurs corps cellulaires qui recouvreront les axones. Il peut ainsi participer à des gaines de neurones différents.

  • Dans le SNP on trouve des cellules de Schwann qui vont s’enrouler entièrement autour d’un axone unique. Leur noyau est renvoyé au niveau de la face la plus externe.

Les gaines isolent électriquement les axones permettant d’accroître la vitesse de transmission des influx nerveux.

formation de la gaine de myéline

Au niveau du SNP les fibres amyéliniques sont également entourer par des cellules de Schwann mais elles ne s’enroulent pas autour. Ces fibres conduisent lentement l’influx nerveux. Ce sont surtout des fibres du SNV.

organisation des neurones amyéliniques au sein des cellules de schwann

Pathologie :

La myéline peut dégénérer par destruction auto-immune, c’est le cas de la sclérose en plaque qui entraîne des troubles de la vue, des problèmes d’équilibre et de coordination, des sensations altérées, des anomalies dans l’articulation des mots, de la fatigue, des incontinences, des troubles sexuels et des troubles cognitifs et affectifs.

3.1.2. Classification des neurones

Les neurones peuvent être classés par leurs structures ou par leurs fonctionnalités.

  • De manière structurale il existe :

    • Les neurones bipolaires (sensitif)

    • Les neurones multipolaires (moteur et sensitif)

    • Les neurones unipolaires : un prolongement périphérique et un central, tout deux myélinisés (essentiellement sensitif).

  • De manière fonctionnelle il existe :

    • Les neurones sensoriels

    • Les neurones moteurs

    • Les inter-neurones, ce sont les plus nombreux et ils servent de lien entre les neurones dans le SNC.

3.2. Névroglie : cellules gliales et cellules de Schwann

Les cellules de la névroglie sont les cellules majoritaires du système nerveux. Elles sont étroitement liées aux neurones, de taille inférieure à ces derniers et ne forment aucune synapse chimique. Contrairement aux neurones, les cellules gliales peuvent se reproduire par mitose. Elles ont différents rôles au sein des tissus nerveux : l’isolement des tissus nerveux (cf. Oligodendrocytes et cellules de Schwann), les fonctions métaboliques (cf. Astrocytes), le soutien structural et une protection immunitaire (cf. Microglie). La macroglie correspond aux astrocytes et aux oligodendrocytes.

Les cellules gliales, toutes situées dans le SNC, sont de différents types :

  • Astrocytes : cellules de petite taille et de forme étoilée, dont leurs extrémités se finissent pas un renflement appelé pied astrocytaire. On distingue deux types d’astrocytes :

    • Les astrocytes de type I sont accolés aux capillaires pour en prélever des nutriments comme le glucose et le calcium et pour en déverser le potassium extracellulaire excédentaire. Il y a ainsi un contrôle de l’environnement ionique immédiat des neurones. Ces astrocytes participent, avec les cellules endothéliales, à la formation de la barrière hémato-encéphalique.

    • Les astrocytes de type II entourent les neurones et la fente synaptique (recapture du neurotransmetteur).

  • Oligodendrocytes : plus petits que les astrocytes. Ils possèdent un cytoplasme plus dense et sont présent dans la substance blanche. Les oligodendrocytes ont comme principale fonction d’envelopper les axones des neurones formant ainsi les gaines de myélines qui donneront la couleur blanche de la substance blanche. Ils peuvent être comparés aux cellules de Schwann du SNP. Un seul oligodendrocyte pourra former plusieurs gaines de myéline sur plusieurs neurones différents (contrairement aux cellules de Schwann).

  • Microglie : cellules de petite taille, représentant 5-20% de la population gliale totale. Les cellules microgliales sont présentes en plus grande quantité dans la substance grise que dans la blanche. Elles sont activées suite à une atteinte du SNC puis se déplacent vers les sites atteints où elles se multiplient. Ces cellules appartiennent au groupe des macrophages et phagocytent donc les cellules mortes et les corps étrangers.

  • Cellules épendymaires : ce sont des cellules épithéliales (épithélium simple) situées dans certaines cavités de l’encéphale que l’on appelle ventricules. Elles y fabriquent le liquide céphalorachidien qui protège l’encéphale et la moelle épinière tout en participant à satisfaire l’ensemble des besoins physiologiques des cellules du tissu nerveux. Les cellules épendymaires spécialisées qui fabriquent le liquide céphalo-rachidien forment les structures anatomiques appelées les plexus choroïdes. On retrouve aussi ces cellules dans le canal de l’épendyme situé à l’intérieur de la moelle épinière.

3.3. La synapse

Elle se lie avec trois types de cibles:

  • un autre neurone : ce sont les plus fréquentes. Elle sont soit axo-dendritique, soit axo-somatique;

  • des cellules musculaires : soit avec des fibres lisses, soit avec des fibres striées formant les plaques motrices ou jonction neuro-musculaire;

  • des glandes, pour la libération d'hormones.

Un neurone peut se connecter à plusieurs cellules cibles mais un seul type de cible.

Les neurones sont spécifiques d'une catégorie mais cette spécificité est relative et limitée.

3.4. L'espace extra-cellulaire

Le milieu dans lequel baignent les neurones est le liquide extra-cellulaire.
L'O2 et les nutriments y sont apportés par les capillaires, c'est donc une surface d'échange. On le retrouve également dans les ventricules et cavités, le liquide céphalo-rachidien et egalement du milieu extra-cellulaire.

3.5. Les vaisseaux sanguins

Ils sont assez étanches par rapport aux autres capillaires, leur endothélium a des jonctions serrées formant la barrière hémato-encéphalique, empêchant le passage de certaines substances.
Les neurones n'ont pas de réserve en glucose et sont donc sensibles aux chutes de glycémie. Ce sont donc des cellules fragiles. Au-delà de 15 minutes sans glucose ou au-delà de 5 minutes sans O2, il y a mort de la cellule neuronale.

Ainsi, 15% de l'apport total sanguin sont dédié au cerveau.

4. Le système nerveux central

4.1. La moelle épinière

Elle fait suite au tronc cérébral, elle passe dans le canal rachidien. C'est une zone de passage, d'échanges, d'intégration, de communication.

En coupe transversale, on observe en périphérie la substance blanche et en interne la substance grise (soma). En périphérie on retrouve la myéline entourant les axones.
La moelle est entourée des méninges protectrices. On distingue 3 types de neurones :

  • les neurones afférents : ils véhiculent les informations sensitives/sensorielles. Ces informations arrivent par la racine dorsale et passent donc par le ganglion.

  • les neurones efférents : ce sont les fibres motrices quittant la moelle par la racine ventrale pour aller rejoindre leurs cellules cibles.

  • les interneurones localisés dans la substance grise font la connexion entre les deux précédents. Ils représentent 99% des neurones.

La moelle peut donc être soit une voie rapide simple, soit une voie de passage.

4.2. L'encéphale

4.2.1. Le tronc cérébral

De haut en bas, il comporte :

  • le mésencéphale,

  • la protubérance annulaire,

  • le bulble rachidien (ou mylencéphale).

Il a deux fonctions :

  • le passage de l'information aboutissant aux structures supérieures ou inférieures,

  • l'action intégrative.

Les intégrations sont généralement rudimentaires et vitales, par exemple la régulation de la respiration par la formation réticulée, réseau neuronal du tronc cérébral. Au sein d'elle est contrôlée :

  • le rythme respiratoire,

  • la déglutition

  • autres fonctions végétatives : rythme du sommeil, sensation de douleur...

4.2.2 Le cervelet

En arrière du tronc cérébral, c'est le centre de coordination du mouvement.

4.2.3. Le prosencéphale

Il est situé au-dessus du cervelet et du tronc cérébral. Il est formé du télencéphale (les hémisphères) et du diencéphale (thalamus et hypothalamus).

5. Le système nerveux périphérique

5.1. Structure des nerfs

Les nerfs vont de la moelle à la cellule cible et inversement, ils peuvent être sensitifs et/ou moteurs.
Ils peuvent être myélinisés ou pas (2/3 des fibres ne le sont pas).
La cellule de Schwann synthétise cette gaine de myéline pour un nerf.
Entre deux gaines de myéline, on observe les nœuds de Ranvier (ou étranglement).

5.2. Classification des fibres nerveuses

Selon leur action :

  • soit afférente,

  • soit efférente.

Selon la vitesse de transmission :

  • plus le calibre est gros, plus la fibre est myélinisée, plus elle conduit vite le signal, l'influx nerveux.

Selon leur appartenance aux systèmes somatique ou végétatif :
le système somatique ne contient qu'un seul neurone, entre le SNC et le cellule musculaire striée, et aboutit toujours à une excitation.
Le système végétatif est une chaîne de deux neurones reliés par une synapse, il concerne :

  • les muscles lisses,

  • le muscle cardiaque,

  • les glandes,

  • les neurones du tube digestif.

Il peut entraîner une excitation ou une inhibition des cellules effectrices.


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