Fiche de révision : Neurophysiologie et évolution du cerveau

📋 Plan du Cours

1. Communication entre cellules et comportement
2. Organisation anatomique du système nerveux
3. Fonctions des systèmes nerveux périphériques
4. Neurones et transmission nerveuse
5. Formation et maturation du cerveau
6. Plasticité cérébrale et vieillissement

📖 1. Communication entre cellules et comportement

★ À maîtriser

• La communication entre cellules, assurée notamment par les systèmes hormonal et nerveux, contribue à la conscience, à la pensée, au contrôle des émotions, à la motricité et au développement physique et psychique.

Compléments

• Le corps humain comprend environ 3,0 × 10¹³ cellules et 3,8 × 10¹³ bactéries.

💡 Astuce mémo

Hormones et neurotransmetteurs : deux voies de communication cellulaire

📖 2. Organisation anatomique du système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Cortex : Une fine couche de substance grise contenant les corps des neurones.
• Substance blanche : Se trouve à l’intérieur des hémisphères cérébraux et contient les axones des neurones.

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux central comprend l’encéphale, situé dans la boîte crânienne, et la moelle épinière, située dans la colonne vertébrale.

• Le système nerveux central organise, contrôle et régule des fonctions essentielles telles que la motricité, l’équilibre, la perception, les fonctions intellectuelles, les émotions et le comportement.

• Les lobes cérébraux sont :
  • le lobe frontal
  • le lobe pariétal
  • le lobe temporal
  • le lobe occipital

Compléments

• Le lobe frontal participe notamment à la motricité, au raisonnement, à la conscience, à la planification et au langage.

• Le lobe pariétal participe à la sensibilité, à l’attention et à la perception de l’espace.

• Le lobe temporal participe à l’audition, à l’olfaction, à la mémoire et au langage.

• Le tronc cérébral participe à des fonctions physiologiques vitales, notamment la respiration, la déglutition, la motricité et la veille-sommeil.

• Le cervelet participe à l’équilibre et à la coordination.

• Le thalamus reçoit et trie les informations sensorielles avant leur projection vers le cortex et participe à la régulation de la conscience, de la vigilance et du sommeil.

• L’hypothalamus intervient dans la faim, le stress, l’éveil, les fonctions végétatives et la sécrétion hormonale en interaction avec l’hypophyse.

• L’hippocampe participe à la mémoire et à la navigation spatiale, tandis que l’amygdale contribue au décodage des émotions, en particulier des stimuli menaçants.

📖 3. Fonctions des systèmes nerveux périphériques

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux périphérique : Comprend les ganglions et les nerfs situés hors du système nerveux central et transmet des informations entre celui-ci et la périphérie.
• Système nerveux somatique : Assure la relation de l’organisme avec le milieu extérieur, notamment la perception et le contrôle de l’équilibre et du mouvement.
• Système nerveux végétatif : Régule les fonctions vitales internes et contribue à l’homéostasie en coordonnant notamment la digestion, la respiration, le fonctionnement cardiovasculaire et la sécrétion hormonale.

★ À maîtriser

📌 Les informations afférentes sont transmises des capteurs sensoriels vers le système nerveux central, tandis que les informations efférentes sont transmises du système nerveux central vers la périphérie.

📌 Le système parasympathique favorise la détente, le retour au calme et la restauration de l’énergie, tandis que le système sympathique mobilise l’énergie lors de l’effort ou du stress.

Compléments

• Le système nerveux somatique comprend des neurones sensitifs et des neurones moteurs et commande les muscles striés squelettiques.

• Le système nerveux végétatif agit notamment sur les muscles lisses, le cœur et les glandes.

💡 Astuce mémo

Somatique : relation au milieu ; végétatif : équilibre intérieur

📖 4. Neurones et transmission nerveuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Une inversion transitoire, locale, brève et stéréotypée du potentiel membranaire du neurone, qui obéit à la loi du tout ou rien et dépend de protéines membranaires.
• Neurotransmetteur : Une molécule excitatrice ou inhibitrice libérée par une synapse au contact de la membrane de la cellule cible.

★ À maîtriser

• Le cerveau comprend environ 86 milliards de neurones et un nombre équivalent de cellules gliales.

• Au cône axonique, les signaux excitateurs et inhibiteurs sont sommés et intégrés, ce qui déclenche ou non la genèse et la propagation d’un potentiel d’action.

Compléments

• Un neurone reçoit des contacts excitateurs et inhibiteurs, et peut établir environ 1 000 à 10 000 synapses avec d’autres neurones.

• La fréquence des potentiels d’action varie de 1 à 1 000 par seconde.

• La vitesse de propagation de l’influx nerveux varie de 0,2 m/s à 120 m/s selon le diamètre de l’axone et la présence de myéline.

• L’acétylcholine est le neurotransmetteur indiqué pour la synapse neuromusculaire.

• L’influx nerveux est de nature électrochimique.

💡 Astuce mémo

Contacts reçus → intégration au cône axonique → potentiel d’action → transmission synaptique

📖 5. Formation et maturation du cerveau

★ À maîtriser

• Pendant la grossesse, le cerveau se forme par prolifération et migration neuronales, puis par l’apparition de connexions synaptiques.

• À la naissance à terme, les neurones et les faisceaux de substance blanche sont en place, mais le cerveau continue d’évoluer selon les apprentissages et l’environnement.

Compléments

• Le télencéphale donne notamment :

  • les hémisphères cérébraux
  • le cortex
  • le corps calleux
  • les noyaux gris centraux
  • l’hippocampe

• Le diencéphale donne notamment :

  • le thalamus
  • l’hypothalamus
  • l’épithalamus
  • la rétine

• Le mésencéphale donne :

  • le tectum
  • le tegmentum
  • l’aqueduc du Sylvius

• Le métencéphale donne le cervelet et le pont, tandis que le myélencéphale donne le bulbe rachidien.

💡 Astuce mémo

Télencéphale et diencéphale → mésencéphale → métencéphale et myélencéphale

📖 6. Plasticité cérébrale et vieillissement

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasticité cérébrale : L’évolution du cerveau en fonction des apprentissages et de l’environnement.

★ À maîtriser

• Le renforcement des synapses actives augmente l’efficacité de la transmission de l’information et contribue à l’apprentissage.

• Avec le vieillissement normal, le nombre de synapses et la synthèse de neurotransmetteurs diminuent, une démyélinisation survient et le volume cérébral diminue avec une perte neuronale faible ou négligeable.

Compléments

• Le remodelage neuronal comprend l’élimination sélective des neurones non intégrés aux réseaux par apoptose, puis la suppression de contacts synaptiques surnuméraires formés pendant les premières années postnatales.

• À l’âge d’un an, un enfant possède environ deux fois plus de synapses qu’un adulte.

• La synaptogenèse crée de nouvelles synapses par bourgeonnement de l’axone, et seules les synapses actives survivent.

• Le raffinement des connexions se poursuit toute la vie, mais il est particulièrement intense pendant l’enfance et l’adolescence.

• La myélinisation des axones, accompagnée d’une multiplication des cellules gliales, augmente la taille du cerveau et la vitesse de propagation des influx nerveux.

• La réponse cérébrale à un stimulus visuel est indiquée à 280 ms chez un nouveau-né et à 100 ms chez un adulte.

• Chez l’adulte, une neurogenèse est indiquée dans l’hippocampe et dans la zone bordant les ventricules cérébraux, tandis que les autres zones ne font que perdre des neurones, avec des pertes décrites comme faibles ou négligeables.

• Le stress est présenté comme ayant un effet négatif sur le cerveau, tandis que l’activité cognitive et physique combinée est présentée comme ayant un effet positif.

• Le vieillissement peut affecter :

  • la mémoire à court terme
  • l’apprentissage de nouvelles notions
  • les capacités orales
  • l’attention
  • la concentration
  • les performances motrices et sensorielles
  • le comportement

• Matthias Kliegel, responsable du laboratoire du vieillissement cognitif de l’Université de Genève, indique que la plasticité cognitive reste intacte jusqu’à la fin de la vie malgré une légère réduction et que l’entraînement peut améliorer rapidement les performances cognitives.

💡 Astuce mémo

Les synapses actives se renforcent ; les contacts surnuméraires sont éliminés