Fiche de révision : Neurophysiologie et systèmes nerveux

Plan du Cours

  1. Organisation du système nerveux central
  2. Structure du neurone, potentiel d’action et conduction
  3. Myéline et sclérose en plaques
  4. Synapses et neurotransmetteurs
  5. Transmission et intégration neuronales
  6. Glie et liquide céphalo-rachidien
  7. Méninges, barrière hémato-encéphalique et péricytes
  8. Thalamus et systèmes moteurs
  9. Sensibilité somatique et douleur
  10. Tronc cérébral et mouvements oculaires
  11. Monoamines et médicaments psychotropes
  12. Système nerveux autonome

1. Organisation du système nerveux central

Notions clés & Définitions

  • Encéphale : Comprend le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet.

★ À maîtriser

📌 Le système nerveux central comprend l’encéphale et la moelle épinière.

Compléments

  • Le système nerveux est présenté comme un assemblage de câbles électriques assurant une transmission et une intégration rapides de l’information.

  • Le néocortex est organisé en six couches.

2. Structure du neurone, potentiel d’action et conduction

Notions clés & Définitions

  • Neurone : Cellule principale du tissu nerveux et cellule bipolaire.

★ À maîtriser

📌 Dans le réseau neuronal, les dendrites constituent les entrées de l’information et l’axone en constitue la sortie.

  • La réponse du neurone dépend de l’intensité de la stimulation électrique : si elle est suffisante, un potentiel d’action est déclenché.
  • Le potentiel de repos met en jeu deux canaux ioniques voltage-dépendants et une pompe Na⁺/K⁺-ATPase, qui fonctionne par transport actif.

  • Le potentiel d’action conserve toujours la même amplitude ; la réponse neuronale varie par la fréquence de décharge.

Compléments

  • Le neurone comprend : un soma avec son noyau, des dendrites apicales et basales, un axone, une membrane, un cytoplasme correspondant au milieu intracellulaire

  • Le potentiel d’action n’est enregistré que dans l’axone.

  • Le cerveau consomme 20 % du métabolisme au repos.

  • Lors du potentiel d’action, les deux canaux ioniques voltage-dépendants Na⁺ et K⁺ sont de nouveau fermés à la fin du déroulement des événements.

Astuce mémo

Seuil, propagation, fermeture des canaux.

3. Myéline et sclérose en plaques

Notions clés & Définitions

  • Sclérose en plaques : Maladie inflammatoire chronique d’origine auto-immune qui détruit progressivement les gaines de myéline du cerveau et de la moelle épinière, puis les axones.

★ À maîtriser

  • La gaine de myéline entoure les axones et assure à la fois une fonction d’isolant et de protection.
  • Dans un axone myélinisé, le potentiel d’action se propage plus rapidement et sans déperdition en sautant d’un nœud de Ranvier au suivant.

Compléments

  • La vitesse de conduction dépend du diamètre de la fibre.

📌 La conduction associée au tact est rapide, tandis que celle associée à la douleur est lente.

  • La sclérose en plaques survient à un âge moyen de 32 ans, touche trois femmes pour un homme et concerne une personne sur 1 000.

  • La sclérose en plaques forme des plaques focales disséminées de démyélinisation, surtout dans la substance blanche.

  • Les symptômes possibles comprennent :

    • la cécité monoculaire
    • l’insuffisance motrice ou la paralysie
    • des sensations anormales
    • la vision double
    • le vertige
    • l’ataxie
  • L’étiologie présentée associe une infection par le virus Epstein-Barr, un mimétisme entre des antigènes viraux et la gaine de myéline, et un gène de susceptibilité ; la concordance chez les jumeaux est de 30 %.

  • Le traitement des poussées comprend une corticothérapie immunosuppressive par méthylprednisolone à 1 g/jour par voie intraveineuse pendant trois heures, durant trois à cinq jours, avec potassium et inhibiteur de la pompe à protons.

Astuce mémo

La démyélinisation ralentit la conduction et perturbe les fonctions nerveuses.

4. Synapses et neurotransmetteurs

Notions clés & Définitions

  • Synapse : Zone de communication entre neurones comprenant un compartiment présynaptique, une fente synaptique et un compartiment postsynaptique ; les neurones ne sont pas directement connectés.

★ À maîtriser

📌 Une synapse excitatrice provoque une dépolarisation et est associée au glutamate, tandis qu’une synapse inhibitrice provoque une hyperpolarisation et est associée au GABA.

Compléments

  • Le récepteur synaptique est souvent un canal ligand-dépendant dont le ligand est le neurotransmetteur.
  • Les neurotransmetteurs se répartissent en deux grandes familles : les petites molécules et les molécules peptidiques.
  • Les neurones libèrent souvent plusieurs neurotransmetteurs, dits cotransmetteurs, ce qui augmente la souplesse de la transmission de l’information.

  • Le cerveau humain compte 1,5 × 10¹⁴ synapses, contre un maximum de 4 × 10¹¹ étoiles dans la Voie lactée.

Astuce mémo

Glutamate dépolarise, GABA hyperpolarise.

5. Transmission et intégration neuronales

Notions clés & Définitions

  • Tauopathie : Pathologie caractérisée par l’accumulation anormale de protéines Tau, notamment en raison d’un excès de phosphorylation qui favorise leur agrégation ; la maladie d’Alzheimer en est un exemple.

★ À maîtriser

  • Les protéines SNARE participent à la fusion des vésicules présynaptiques avec la membrane plasmique lors de l’exocytose.

  • L’excitotoxicité survient lorsque le glutamate reste trop longtemps dans la synapse et entraîne la mort du neurone postsynaptique.

  • La sommation neuronale comprend une sommation spatiale et une sommation temporelle.

Compléments

  • Les toxines botuliques et tétaniques ainsi que certains venins agissent sur les SNARE en les clivant, ce qui empêche ou force la fusion des vésicules et perturbe la libération des neurotransmetteurs à la jonction neuromusculaire.

  • L’exocytose de différentes vésicules dépend de la concentration en calcium.

  • La protéine Tau interagit avec la tubuline des microtubules et participe à l’architecture et à la stabilité des neurones.

  • Après une ischémie, le manque de glucose et d’oxygène empêche la recapture présynaptique du glutamate, qui s’accumule dans la fente synaptique ; l’hypoglycémie et l’épilepsie sont également citées comme situations liées à l’excitotoxicité.

  • L’acétylcholine est dégradée par l’acétylcholinestérase ; l’inhibition de cette enzyme par un composé organophosphoré comme le gaz sarin entraîne une accumulation d’acétylcholine dans la fente synaptique et peut provoquer un arrêt respiratoire. Le DDT est un insecticide organochloré, et non un organophosphoré.

  • Dans le cortex, les neurones glutamatergiques représentent 80 % des neurones et les neurones GABAergiques, souvent des interneurones, en représentent 20 %.

  • L’influence d’une synapse décroît avec la distance par rapport à la zone de déclenchement.

6. Glie et liquide céphalo-rachidien

★ À maîtriser

  • Les astrocytes assurent des fonctions de soutien, de guide, de protection, de filtre, de nutrition, de régulation, de stockage et de participation à la neurotransmission.
  • 🔄 Le trajet de production et de circulation du liquide céphalo-rachidien est le suivant :

    1. Le sang est filtré par les cellules épendymaires au niveau des plexus choroïdes.
    2. Le liquide céphalo-rachidien est sécrété.
    3. Il passe par les perforations de la toile choroïdienne du quatrième ventricule vers les méninges.
    4. Il rejoint les veines par les villosités ou granulations arachnoïdiennes.
  • Les méninges isolent le système nerveux et le protègent contre les chocs.

Compléments

  • Les cellules gliales présentées comprennent les astrocytes, les oligodendrocytes et la microglie, cette dernière participant au système immunitaire ; les vaisseaux sanguins sont également présents dans le tissu neural.

  • En cas de lésion, une microgliose et une astrogliose apparaissent, avec une augmentation de l’inhibition.

  • Le liquide céphalo-rachidien contient notamment :

    • du glucose
    • de l’oxygène
    • des ions
    • des vitamines
  • Un obstacle à la circulation du liquide céphalo-rachidien peut entraîner une hydrocéphalie.

  • Une hydrocéphalie due à un obstacle peut être mortelle chez l’adulte.

📌 Une infection des méninges provoque une méningite.

  • La présence de sang dans les méninges constitue une hémorragie méningée.

Astuce mémo

Plexus choroïdes, LCR, villosités arachnoïdiennes.

7. Méninges, barrière hémato-encéphalique et péricytes

★ À maîtriser

  • Pour franchir la barrière hémato-encéphalique, les substances doivent passer à travers les cellules endothéliales et les astrocytes.

  • La barrière hémato-encéphalique protège prioritairement contre les infections et maintient la concentration des ions.

  • Les péricytes entourent les cellules endothéliales et les astrocytes par des prolongements et se trouvent dans les capillaires cérébraux et rétiniens.

  • Dans la rétinopathie diabétique, la voie glucose-sorbitol-fructose favorisée entraîne une accumulation intracellulaire de sorbitol, qui ne traverse pas les membranes, puis un stress osmotique et une entrée d’eau.

  • Dans la rétinopathie diabétique, la destruction des péricytes provoque des séparations entre cellules endothéliales et des micro-anévrismes hémorragiques, puis du sang dans l’humeur vitrée et une formation anarchique de nouveaux vaisseaux sanguins.

Compléments

  • Les petites molécules et les molécules liposolubles peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique.

  • Le glucose traverse la barrière hémato-encéphalique grâce à un transport spécial.

  • Le mannitol, agent hyperosmotique, peut être ajouté pour forcer le passage de médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique.

  • Les péricytes possèdent de l’actine et de la tropomyosine, associées à des fonctions contractiles, et sont proches histologiquement des fibroblastes.

  • Les péricytes contribuent à :

    • la régulation métabolique
    • la régulation de l’étanchéité
    • un rôle immunitaire

8. Thalamus et systèmes moteurs

Notions clés & Définitions

  • Tonus musculaire : une contraction légère et permanente

★ À maîtriser

📌 Le thalamus assure des relais primaires, comme le LGN entre la rétine et le cortex visuel primaire, et des relais secondaires, comme le pulvinar entre les aires visuelles ou entre le colliculus supérieur et l’aire MT.

  • Dans le système pyramidal, le cortex moteur commande la moelle épinière et les muscles, mais les muscles ne se contractent que lorsque les motoneurones transmettent un influx nerveux à la cellule musculaire par l’acétylcholine.

  • Dans les boucles cortico-striato-thalamo-corticales, la voie directe facilite l’initiation des mouvements volontaires en levant une inhibition corticale, tandis que la voie indirecte tend à inhiber l’activité thalamique et à supprimer les programmes moteurs inappropriés en compétition.

Compléments

📌 Le mouvement d’une articulation associe la contraction d’un muscle et le relâchement de son muscle antagoniste.

  • Le cortex prémoteur prépare la commande motrice, la SMA coordonne les mouvements bimanuels, et les FEF et SEF sont spécifiques des mouvements oculaires.
  • Les noyaux gris comprennent :

    • le noyau caudé
    • le putamen
    • le globus pallidus
    • la substance noire
    • les noyaux sous-thalamiques
  • Le système extrapyramidal contrôle la posture et ses changements, règle les mouvements automatiques comme la marche et agit en relation avec le cervelet.

  • La maladie de Parkinson est associée à la dégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire.

9. Sensibilité somatique et douleur

★ À maîtriser

  • Une déformation mécanique peut provoquer la libération de Ca2+ dans une terminaison sensorielle et créer un potentiel de récepteur ; si celui-ci dépasse le seuil, un potentiel d’action est déclenché.

  • Les informations somatiques cheminent du nerf au ganglion spinal, puis par la racine dorsale jusqu’à la moelle, remontent au bulbe, croisent le plan médian, rejoignent le VPL du thalamus et sont transmises aux aires corticales 3a, 3b, 1 et 2.

  • La sensibilité somatique comprend la somesthésie — toucher et vibrations, profonds ou légers —, la température — chaud et froid — et la proprioception, liée à la position du corps, à la tension des tendons et à la contraction des muscles squelettiques.

  • Dans la voie des colonnes dorsales-lemnisque médian, qui transmet le toucher et la proprioception, l’information reste ipsilatérale jusqu’au bulbe rachidien, puis passe du côté controlatéral.

📌 Le faisceau spinothalamique, ou antérolatéral, rejoint les noyaux VPL et VPM, mais utilise des neurones distincts de ceux de la somesthésie ; le VPM concerne la face et le nerf V.

Compléments

  • La somatotopie est la correspondance entre la distribution des champs récepteurs des neurones sensoriels et l’organisation des neurones corticaux représentant le corps.

  • La lidocaïne est un anesthésique local qui diffuse lorsqu’elle est appliquée au-dessus du passage d’un nerf et bloque les canaux Na+ voltage-dépendants.

  • Dans les ganglions spinaux se trouvent les corps cellulaires des neurones sensitifs, tandis que la substance grise contient ceux des motoneurones et des interneurones.

  • Le réflexe rotulien est une contraction involontaire et automatique du muscle lorsqu’il est étiré trop fortement ou trop rapidement, sans que l’information ait le temps d’atteindre le cerveau.

  • Le signe de Babinski sert à suivre le développement du système moteur et peut réapparaître en cas de lésion associée à un syndrome pyramidal.

  • Les nocicepteurs sont des récepteurs chimiques, thermiques et mécaniques propres à la voie de la nociception.

  • Les collatérales du faisceau spinothalamique vers la formation réticulée et le noyau central latéral contribuent à l’éveil, tandis que ses projections vers le système sympathique participent à la réponse de combat ou de fuite.

📌 La douleur rapide peut suivre une brûlure intense et s’accompagner d’une destruction des fibres nerveuses, tandis que la douleur sourde qui persiste ensuite est due à l’inflammation de la blessure.

  • Une hémisection de la moelle peut dissocier les pertes de sensibilité mécanique et nociceptive des deux membres dans le syndrome de Brown-Séquard.

10. Tronc cérébral et mouvements oculaires

★ À maîtriser

  • Les neurones excitateurs phasiques (NEP), ou cellules à bouffée, commencent leur activité au déclenchement du mouvement pour vaincre la viscosité de l’œil, et leur fréquence de décharge code la vitesse du mouvement.

Compléments

  • Les nerfs crâniens III, IV et VI sont respectivement le nerf oculomoteur, le nerf trochléaire et le nerf abducens.

  • La formation réticulée pontique paramédiane (FRPP) commande les mouvements horizontaux par les NEP-H associés au VI.

  • La formation réticulée mésencéphalique, par le noyau interstitiel rostral du faisceau longitudinal médian (riFLM), commande les mouvements verticaux par les NEP-V associés aux nerfs III et IV.

  • Le noyau interstitiel de Cajal (NIC) contribue au maintien du regard excentré vertical.

  • Le faisceau longitudinal médian (FLM) permet des connexions entre les noyaux du tronc cérébral selon l’axe rostro-caudal ; la commissure postérieure assure notamment des connexions gauche-droite entre des structures impliquées dans les mouvements oculaires verticaux.

11. Monoamines et médicaments psychotropes

Points essentiels

  • La dopamine est associée à la récompense et au plaisir immédiat, et le cours la présente comme une cause principale de l’addiction.

  • Les catégories de médicaments psychotropes citées sont :

    • les antipsychotiques
    • les anxiolytiques
    • les antidépresseurs
    • les psychostimulants
  • La réserpine, agent antihypertenseur, inhibe le stockage vésiculaire des monoamines en bloquant le transporteur VMAT, ce qui épuise notamment les réserves de noradrénaline et diminue l’activité sympathique et la vasoconstriction ; le cours indique son utilisation contre l’agitation, l’anxiété et l’agressivité, et associe cette diminution de noradrénaline à la dépression.

  • Les anxiolytiques sont présentés comme bloquant les récepteurs à la sérotonine ; les benzodiazépines, dont le diazépam (Valium), le Xanax et le Lexomil, augmentent l’affinité des récepteurs au GABA.

  • Les antidépresseurs inhibiteurs de la recapture de la sérotonine comprennent la fluoxétine (Prozac), à laquelle le cours associe une diminution du GABA.

  • Les amphétamines sont des psychostimulants qui augmentent la noradrénaline et provoquent une euphorie.

  • La sérotonine est associée à un état de bien-être ; le cours indique que la dopamine augmente tandis que la sérotonine diminue.

12. Système nerveux autonome

★ À maîtriser

  • Le système nerveux autonome est connecté aux glandes, aux muscles lisses et au cœur, et régule les fonctions internes en relation avec les systèmes endocriniens.

📌 Le système sympathique gère les situations de crise, tandis que le système parasympathique gère les ressources pendant les périodes de calme.

Compléments

  • Les systèmes sympathique et parasympathique constituent deux leviers aux fonctions opposées et complémentaires.

Astuce mémo

Sympathique : crise ; parasympathique : calme

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1. Quelles structures composent le système nerveux central ?

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Quels éléments composent le système nerveux central ?

L’encéphale et la moelle épinière.

Quelles structures composent l’encéphale ?

Le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet.

Qu’est-ce qu’un neurone ?

La cellule principale du tissu nerveux, de forme bipolaire.

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