Fiche de révision : Neuropsychologie et fonctionnement cellulaire

📋 Plan du Cours

1. Lésions cérébrales et imagerie fonctionnelle
2. Décisions morales et réponses cérébrales
3. Mesures cérébrales et bégaiement
4. Atomes, ions et molécules
5. Membrane cellulaire et transports passifs
6. Noyau, synthèse protéique et appareil de Golgi
7. Mitochondries et cytosquelette
8. Système nerveux et cellules gliales
9. Régions du neurone et synapses
10. Potentiels d’action et conduction nerveuse
11. Potentiels gradués et déclenchement des potentiels d’action
12. Cellules gliales et fonctions
13. Lobes cérébraux et système limbique
14. Connectivité cérébrale, corps calleux et langage
15. Aires sensori-motrices et visuelles

📖 1. Lésions cérébrales et imagerie fonctionnelle

★ À maîtriser

• Le cortex préfrontal participe au contrôle des pulsions, et la lésion décrite chez Phineas Gage touche la matière blanche, constituée notamment d’axones qui connectent les cellules.

📌 L’IRM anatomique montre la structure cérébrale, tandis que l’IRM fonctionnelle mesure les variations d’oxygénation sanguine associées à l’activité cérébrale.

• En IRM fonctionnelle, la comparaison entre le repos et une tâche par soustraction met en évidence les zones cérébrales dont l’activité change pendant la tâche.

Compléments

• En 1848, Phineas Gage survit à une barre à mine qui lui traverse le crâne, mais devient agressif après l’accident.

• La phrénologie soutient que la personnalité se trouve dans une zone spécifique du cerveau.

• En IRM, un champ magnétique aligne les molécules, une impulsion radio les déplace, puis leur retour à l’alignement varie selon leur environnement et permet de mesurer le signal.

• Les IRM anatomiques peuvent montrer des maladies neurodégénératives.

📖 2. Décisions morales et réponses cérébrales

🔑 Notions clés & Définitions

• Conséquentialisme : Juge les actions bonnes lorsqu’elles rendent heureux et mauvaises lorsqu’elles produisent l’inverse du bonheur.

★ À maîtriser

📌 Dans le dilemme du trolley, tirer la manette pour sacrifier une personne et sauver plusieurs personnes illustre le conséquentialisme, tandis que ne pas intervenir illustre la déontologie.

• La réponse à ces dilemmes est associée à une augmentation d’activité du cortex cingulaire postérieur, de l’amygdale et du cortex préfrontal médian.

Compléments

• Dans le dilemme de la passerelle, pousser un homme pour sauver une famille revient à sacrifier directement une personne, alors que le train ne peut pas s’arrêter.

• Les dilemmes de la manette et de la passerelle servent à étudier scientifiquement, par IRM fonctionnelle, les différences de comportement moral.

• Une lésion préfrontale augmente l’utilitarisme et rend moins difficile le fait de pousser une personne pour en sauver plusieurs.

💡 Astuce mémo

Manette : action indirecte ; passerelle : pousser directement

📖 3. Mesures cérébrales et bégaiement

🔑 Notions clés & Définitions

• Électroencéphalographie : Mesure les signaux électriques associés aux messages transmis d’un neurone à un autre.

• fNIRS : La fNIRS mesure l’oxygénation sanguine en envoyant de la lumière infrarouge dans les tissus et en détectant la lumière reçue après son passage.

★ À maîtriser

• Le gyrus frontal inférieur dorsal gauche et le cortex prémoteur gauche participent à la planification et à la production de la parole; leur sous-activation est associée à un déficit de ces fonctions chez l’enfant qui bégaie.

Compléments

• Dans la comparaison entre regarder une scène et la décrire, les personnes qui ne bégaient pas activent deux zones de plus que les personnes qui bégaient.

📌 L’EEG utilise un bonnet d’électrodes, l’électrocorticographie place les électrodes sur le cortex et la stéréoélectroencéphalographie les place dans le cerveau.

📖 4. Atomes, ions et molécules

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellule : Unité protégée dans laquelle ont lieu des échanges entre les milieux intracellulaire et extracellulaire.
• Ion : Atome ou groupe d’atomes portant une charge électrique parce que son nombre d’électrons diffère de son nombre de protons.
• Molécule : Assemblage d’atomes.

★ À maîtriser

• Les particules subatomiques sont :
  • les protons, de charge positive
  • les neutrons, de charge nulle
  • les électrons, de charge négative

📌 La perte d’électrons produit un cation chargé positivement, tandis que le gain d’électrons produit un anion chargé négativement.

Compléments

• Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons.

• Les charges de même signe se repoussent, tandis que les charges de signes opposés s’attirent.

💡 Astuce mémo

Perte d’électrons : cation positif ; gain : anion négatif

📖 5. Membrane cellulaire et transports passifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Transport passif simple : Diffusion de certaines molécules à travers la membrane sans dépense d’énergie.
• Transport passif facilité : Permet le passage de molécules chargées ou hydrophiles à travers la membrane grâce à des canaux, sans dépense d’ATP.

• Osmose : Mouvement de l’eau à travers une membrane semi-perméable vers le compartiment qui contient le plus de substances dissoutes, comme des ions, des protéines ou des sucres.
• Transport actif primaire : Utilise directement l’énergie de l’ATP pour déplacer des substances à travers la membrane.
• Transport actif secondaire : Utilise l’énergie stockée dans un gradient de concentration pour déplacer des molécules à travers la membrane.

★ À maîtriser

• La membrane cellulaire entoure la cellule, sépare les milieux intra- et extracellulaires et contrôle les échanges; elle comprend des phospholipides et des protéines.

• Les phospholipides de la membrane possèdent une tête hydrophile orientée vers les milieux aqueux et des queues hydrophobes orientées l’une vers l’autre.

• Lors d’une diffusion selon le gradient de concentration, les molécules se déplacent spontanément du milieu où elles sont les plus concentrées vers celui où elles le sont moins.

• Les transports passifs comprennent : la diffusion simple à travers la bicouche, le transport facilité par un transporteur non spécifique ou un canal de fuite, la diffusion facilitée par un transporteur spécifique, l’osmose via une aquaporine

• 🔄 À chaque cycle, la pompe sodium-potassium : hydrolyse une molécule d’ATP, expulse 3 ions Na⁺, fait entrer 2 ions K⁺ à contre-courant de leur mouvement naturel

📌 Dans un symport, deux molécules traversent la membrane dans le même sens, tandis que dans un antiport, elles la traversent en sens opposés.

Compléments

• Les molécules diffusant simplement à travers la membrane sont : les molécules non chargées, les molécules stables, les molécules liposolubles, comme les gaz respiratoires, les œstrogènes et certains médicaments

📌 Les canaux de fuite sont toujours ouverts, tandis que les canaux ligand-dépendants s’ouvrent lorsqu’un messager chimique se fixe à leur site spécifique.

• Les canaux voltage-dépendants s’ouvrent lorsque le potentiel électrique de la membrane change.

• Les canaux mécano-dépendants s’ouvrent en réponse à une pression mécanique, notamment dans la peau.

• La pompe sodium-potassium maintient le milieu intracellulaire pauvre en sodium et riche en potassium, tandis que le milieu extracellulaire est riche en sodium et pauvre en potassium.

💡 Astuce mémo

Une double couche de phospholipides, têtes vers l’eau et queues face à face, percée de canaux sélectifs

📖 6. Noyau, synthèse protéique et appareil de Golgi

🔑 Notions clés & Définitions

• Chromatine : Complexe formé par l’ADN et des protéines dans le noyau ; elle est diffuse pendant l’interphase et se condense lors de la division cellulaire.

• Traduction génétique : Synthèse d’une protéine par les ribosomes à partir de l’information portée par l’ARN messager, lue sous forme de codons qui déterminent l’ordre des acides aminés.

★ À maîtriser

• L’ADN est une double hélice composée de nucléotides contenant l’adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) ou la cytosine (C), avec les appariements A–T et C–G entre les deux hélices.

• Lors de la transcription, l’ARN polymérase copie un segment d’ADN en ARN dans le noyau en assemblant des nucléotides selon les appariements A–U, T–A, C–G et G–C.

📌 Le réticulum endoplasmique comprend une partie rugueuse et une partie lisse, et le réticulum endoplasmique rugueux est le site de traduction et de repliement des protéines.

• L’appareil de Golgi transfère et trie les molécules, participe à la maturation des protéines et finalise leurs modifications post-traductionnelles.

📌 Les protéines entrent dans l’appareil de Golgi par la face cis, tandis que des vésicules bourgeonnent de la face trans vers les lysosomes, le milieu extracellulaire ou la membrane cytoplasmique.

• Dans l’appareil de Golgi, une protéine correcte est adressée à sa destination, une protéine réparable est renvoyée vers le réticulum endoplasmique et une protéine trop altérée est envoyée aux lysosomes pour être détruite.

Compléments

• Le noyau est entouré d’une double membrane appelée enveloppe nucléaire, dont la membrane externe est en continuité avec le réticulum endoplasmique rugueux et peut porter des ribosomes sur sa face cytoplasmique.

• L’ARN contient l’adénine (A), l’uracile (U), la guanine (G) et la cytosine (C), et ne contient pas de thymine.

• Le réticulum endoplasmique est un organite des cellules eucaryotes lié à la membrane nucléaire ; il synthétise des protéines et des macromolécules et transfère des substances vers l’appareil de Golgi dans des vésicules.

• 🔄 Pendant la traduction : un ARNt chargé d’un acide aminé entre dans le ribosome si son anticodon correspond au codon de l’ARNm, le ribosome libère l’ARNt précédent, le ribosome catalyse une liaison peptidique entre les acides aminés

• 🔄 Lorsque le ribosome atteint un codon STOP : la synthèse s’arrête, la protéine est libérée dans la lumière du réticulum endoplasmique, la protéine y subit une maturation, la protéine est évacuée par des vésicules

• Les modifications post-traductionnelles citées sont :

  • la maturation
  • la glycosylation
  • la sulfatation
  • la phosphorylation
  • la lipidation

📖 7. Mitochondries et cytosquelette

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytosquelette : Réseau de protéines dans le cytoplasme comprenant des protéines polymérisées en fibres, des protéines de liaison et des protéines motrices.

• Mitochondrie : Organite entouré de deux membranes, chacune constituée d’une double couche phospholipidique, qui possède les caractéristiques d’un organisme procaryote.

★ À maîtriser

• Les mitochondries contribuent à l’essentiel de la production d’ATP cellulaire et sont qualifiées de centrales énergétiques des cellules.

Compléments

• Les trois principaux composants du cytosquelette sont :

  • les microfilaments d’actine
  • les filaments intermédiaires
  • les microtubules

• Le cytosquelette joue un rôle structural dans la forme de la cellule, son intégration dans un tissu et le positionnement des organites, ainsi qu’un rôle dynamique dans les mouvements des organites et de la cellule.

📖 8. Système nerveux et cellules gliales

🔑 Notions clés & Définitions

• Système nerveux périphérique : Le système nerveux périphérique est la partie du système nerveux située à l’extérieur du système nerveux central et formée de nerfs et de ganglions qui échangent des signaux avec le système nerveux central.
• Neurone : Les neurones sont les unités fonctionnelles de base du système nerveux, capables de générer, transmettre ou recevoir des informations sous forme de signaux électriques appelés influx nerveux.
• Cellules gliales : Les cellules gliales sont des cellules de soutien qui assistent les neurones dans le transport de l’information sans transmettre elles-mêmes cette information.

★ À maîtriser

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

• La moelle épinière relie l’encéphale aux nerfs du reste du corps et fait circuler les signaux nerveux entre eux.

📌 Le système nerveux somatique dirige les mouvements volontaires, tandis que le système nerveux autonome dirige les fonctions involontaires comme la respiration et la digestion.

Compléments

• L’encéphale contrôle :

  • la perception
  • les mouvements
  • les sensations
  • les pensées
  • la mémoire

• La moelle épinière se rattache à l’encéphale au niveau du tronc cérébral et est protégée par les vertèbres formant la colonne vertébrale.

• Les nerfs émergent de la moelle épinière pour innerver les deux côtés du corps.

💡 Astuce mémo

Le SNC comprend encéphale et moelle épinière ; le SNP se trouve à l’extérieur du SNC.

📖 9. Régions du neurone et synapses

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse : Une synapse est une zone de contact fonctionnelle où s’échange l’information entre deux neurones ou entre un neurone et une autre cellule.

★ À maîtriser

• Le soma contient le noyau et la machinerie de synthèse du neurone et constitue le siège de son activité métabolique.

• Les dendrites se ramifient autour du corps cellulaire et récupèrent les signaux reçus d’autres neurones.

• L’axone est la voie privilégiée de sortie de l’information et son activité métabolique est peu importante, contrairement à celle des dendrites.

📌 Les neurones sensoriels convertissent des stimuli mécaniques extérieurs en impulsions électriques, les interneurones transmettent les messages entre neurones, et les motoneurones contrôlent les muscles en interagissant avec les fibres musculaires.

📌 Dans une synapse chimique, des neurotransmetteurs transmettent le message, tandis que dans une synapse électrique, des ions passent directement d’un neurone à l’autre par des canaux déjà ouverts.

Compléments

• L’axone a un diamètre constant de 0,2 à 20 μm et peut atteindre 1 m de longueur.

• Près de sa terminaison, l’axone se divise en terminaisons présynaptiques qui stockent les neurotransmetteurs permettant le transfert de l’information au neurone postsynaptique.

• Le corps cellulaire des motoneurones se situe dans :

  • le tronc cérébral

  • le cortex moteur

  • la moelle épinière

• La synapse convertit un potentiel d’action présynaptique en un signal destiné à la cellule ou au neurone postsynaptique.

• Dans une synapse chimique, les neurotransmetteurs se fixent à des canaux, ce qui entraîne une entrée d’ions calcium et la fusion des vésicules synaptiques avec la membrane.

💡 Astuce mémo

Dendrites → soma → axone → terminaisons présynaptiques.

📖 10. Potentiels d’action et conduction nerveuse

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel de repos : Le potentiel de repos est la différence de charge membranaire d’un neurone au repos, avec un intérieur négatif par rapport à l’extérieur.
• Potentiel d’action : Le potentiel d’action est une inversion brusque, transitoire et locale du potentiel de repos, durant laquelle l’intérieur de la cellule devient positif par rapport à l’extérieur.

★ À maîtriser

• Au repos, la concentration de Na⁺ est plus importante dans le milieu extracellulaire que dans le milieu intracellulaire, tandis que celle de K⁺ est plus importante dans le milieu intracellulaire.

• La pompe Na⁺/K⁺ transporte activement 3 ions sodium vers l’extérieur de la cellule et 2 ions potassium vers l’intérieur, contre leurs gradients de concentration.

• Les canaux membranaires se distinguent par leur mode d’ouverture :

  • Les canaux voltage-dépendants s’ouvrent en réponse à un changement de charge.
  • Les canaux ligand-dépendants s’ouvrent après la fixation d’un neurotransmetteur.
  • Les canaux de fuite restent toujours ouverts.

• Lors de la dépolarisation, une stimulation atteignant le seuil d’excitation ouvre les canaux Na⁺ voltage-dépendants, provoquant une entrée importante de sodium et rendant l’intérieur du neurone positif.

• L’influx nerveux est un train de potentiels d’action qui se propage le long de l’axone.

• Chaque potentiel d’action dépolarise la zone adjacente de l’axone, où un nouveau potentiel d’action est généré de proche en proche.

• La gaine de myéline isole la portion d’axone qu’elle recouvre et accélère la propagation du potentiel d’action.

• En conduction saltatoire, les potentiels d’action semblent sauter d’un nœud de Ranvier à l’autre, ce qui accélère leur parcours le long de l’axone.

Compléments

• Les canaux de fuite sont toujours ouverts et laissent les ions suivre leur gradient de concentration : le sodium entre dans la cellule et le potassium en sort.

• Au repos, la membrane est plus perméable aux ions K⁺ qu’aux ions Na⁺, ce qui contribue à maintenir l’intérieur de la cellule plus négatif que l’extérieur.

• La repolarisation commence vers +30 mV, lorsque les canaux Na⁺ s’inactivent et que les canaux K⁺ voltage-dépendants s’ouvrent, entraînant une sortie importante de potassium.

• Lorsque la dépolarisation atteint le seuil de −40 mV, les canaux Na⁺ voltage-dépendants s’ouvrent et une quantité massive de sodium entre dans la cellule.

• Pendant l’hyperpolarisation, les canaux K⁺ restent ouverts plus longtemps que les canaux Na⁺, provoquant une sortie accrue de K⁺ et une négativité plus importante qu’au repos.

• La phase réfractaire qui suit le potentiel d’action empêche qu’un autre potentiel d’action se produise immédiatement.

💡 Astuce mémo

Na⁺ entre → K⁺ sort → hyperpolarisation.

📖 11. Potentiels gradués et déclenchement des potentiels d’action

🔑 Notions clés & Définitions

• Zone gâchette : La zone gâchette, ou cône d’émergence de l’axone, est la région située à l’origine de l’axone, en continuité avec le soma ou, plus rarement, avec une dendrite.

📝 Points essentiels

📌 Un PPSE est une dépolarisation postsynaptique déclenchée par une entrée massive de Na+ et/ou de Ca+, tandis qu’un PPSI est une hyperpolarisation déclenchée par une sortie massive de K+ et une entrée de Cl−.

📌 La sommation temporelle additionne dans le temps les réponses répétées d’un même site de stimulation, tandis que la sommation spatiale additionne simultanément les réponses de sites de stimulation proches différents.

• Lorsque la sommation des dépolarisations somato-dendritiques atteint ou dépasse le seuil dans la zone gâchette, l’ouverture des canaux sodiques voltage-dépendants déclenche des potentiels d’action.

💡 Astuce mémo

PPSE dépolarise ; PPSI hyperpolarise.

📖 12. Cellules gliales et fonctions

★ À maîtriser

• Les oligodendrocytes produisent la myéline des axones du cerveau et de la moelle épinière, tandis que les cellules de Schwann myélinisent les axones du système nerveux périphérique.

• Les microglies proviennent du sang, migrent vers le cerveau, phagocytent les débris cellulaires et produisent des facteurs de croissance qui stimulent la réparation des tissus lésés.

• Les astrocytes soutiennent et nourrissent les neurones, participent à la barrière hémato-encéphalique, à la cicatrisation et à la dilatation des vaisseaux lors d’une hausse de l’activité cérébrale.

Compléments

• Les cellules épendymaires tapissent les ventricules cérébraux et sécrètent le liquide céphalo-rachidien, qui amortit les chocs, protège le cerveau, élimine les déchets, le refroidit et nourrit certaines parties cérébrales.

📖 13. Lobes cérébraux et système limbique

★ À maîtriser

• Le lobe frontal participe à la personnalité, au jugement, à la régulation des émotions, au langage, à la pensée, à la concentration, à la résolution de problèmes et à la génération des actions volontaires.

• Le lobe pariétal reçoit les informations du toucher, de la position du corps et d’autres modalités sensorielles, et contribue à la mémoire des événements spatiaux et à l’orientation.

• Le lobe temporal traite l’audition ; le lobe droit est associé à l’interprétation des stimuli non verbaux comme la musique, tandis que le lobe gauche contribue à la production du langage, à la reconnaissance et à la mémoire.

• Dans le système limbique, l’hippocampe gère la mémoire à long terme et l’amygdale est stimulée par la peur et impliquée dans l’agressivité.

Compléments

• Le lobe occipital analyse et interprète les stimuli visuels et contribue à la création de souvenirs visuels.

• Le cortex cingulaire intervient dans des fonctions autonomes comme la régulation du rythme cardiaque et dans l’anticipation de la récompense, l’empathie, la prise de décision et les émotions.

• L’hypothalamus régule des fonctions autonomes et comportementales, notamment la thermorégulation, les pulsions sexuelles et alimentaires, et le stress.

📖 14. Connectivité cérébrale, corps calleux et langage

🔑 Notions clés & Définitions

• Aphasie : L’aphasie est la perte complète ou partielle de la capacité à s’exprimer ou à comprendre le langage écrit et parlé.

★ À maîtriser

• Le connectome cérébral est un réseau de dizaines de milliards de neurones, chaque neurone étant relié à environ 10 000 autres par des axones formant des faisceaux de matière blanche.

• Le corps calleux assure la communication entre les deux hémisphères grâce à des fibres nerveuses reliant des régions correspondantes.

• L’aire de Broca est associée à la parole et se situe dans l’hémisphère gauche.

📌 L’aphasie de Broca, liée à une lésion de l’aire de Broca, préserve la compréhension mais gêne l’expression, la récupération des mots et le rythme normal de la parole.

📌 Une lésion de l’aire de Wernicke entraîne un déficit de compréhension du langage oral et écrit, alors que le rythme de parole reste naturel.

Compléments

• Environ 200 millions de fibres nerveuses passent par le corps calleux.

• L’aire de Wernicke se trouve en haut du lobe temporal gauche, près du cortex auditif primaire, et est reliée à l’aire de Broca par le faisceau arqué.

• L’aire de Wernicke est présente dans l’hémisphère gauche chez 99 % des droitiers et 70 % des gauchers.

💡 Astuce mémo

Broca perturbe l’expression ; Wernicke perturbe la compréhension.

📖 15. Aires sensori-motrices et visuelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Cécité corticale : La cécité corticale est une perte de la sensation visuelle liée à des lésions des voies optiques situées en arrière du corps genouillé latéral.

📝 Points essentiels

• L’homoncule moteur correspond au lobe frontal, tandis que l’homoncule sensoriel correspond au lobe pariétal.

• 🔄 Le trajet des fibres visuelles suit cet ordre :

  1. Elles empruntent le nerf optique.
  2. Elles décussent partiellement au chiasma optique.
  3. Elles passent dans les tractus optiques.
  4. Elles atteignent le corps genouillé latéral.
  5. Elles poursuivent vers les aires visuelles.

• L’aire V2 est une aire visuelle secondaire qui trie l’information, tandis que l’aire MT est spécialisée dans le traitement du mouvement.

• Une personne atteinte de cécité corticale peut ne pas avoir conscience de ne pas voir et présenter des hallucinations visuelles, car ses yeux captent l’image mais les structures corticales nécessaires à la vision sont lésées.

📊 Tableaux de synthèse

Cellules gliales et fonctions