Fiche de révision : Organisation et fonctionnement du système nerveux

📋 Plan du Cours

1. Organisation du système nerveux
2. Structure et diversité des neurones
3. Excitabilité et transmission neuronales
4. Neurotransmetteurs et neuromodulation
5. Cellules gliales et propriétés neuronales
6. Organisation et propriétés des nerfs
7. Organisation et structures du système nerveux central
8. Moelle épinière et voies motrices
9. Nerfs périphériques et réflexes
10. Systèmes nerveux autonomes

📖 1. Organisation du système nerveux

★ À maîtriser

• Le système nerveux transfère l’information entre les acteurs d’une voie reliant l’organisme à son environnement intérieur et extérieur, et les muscles participent à la réponse motrice.

• 🔄 Le traitement de l’information suit les étapes suivantes :
  1. Récepteur
  2. Intégration
  3. Comparaison
  4. Analyse
  5. Action

📌 L’organisation anatomique distingue le système nerveux central du système nerveux périphérique, tandis que l’organisation fonctionnelle distingue les voies afférentes des voies efférentes.

Compléments

• Le cerveau humain compte 86 à 100 milliards de neurones, chaque neurone possédant en moyenne 10 000 synapses.

• Dans le cerveau humain, les neurones et les cellules gliales sont présents dans un rapport proche de 1:1, soit environ 50 % de neurones contre 50 % de cellules gliales, qui soutiennent les neurones.

📌 Le système nerveux somatique, aussi appelé cérébrospinal, commande les muscles volontaires et les organes des sens associés à la conscience et à la volonté, tandis que le système nerveux végétatif, ou autonome, assure des fonctions de survie de l’individu et de l’espèce.

💡 Astuce mémo

Récepteur → intégration → action

📖 2. Structure et diversité des neurones

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurone : Cellule composée d’un corps cellulaire, ou soma, et de prolongements, les dendrites et l’axone, qui établissent des connexions avec d’autres neurones ou des muscles.

★ À maîtriser

📌 La théorie réticulaire de Golgi conçoit les neurones comme des unités reliées dans un cytoplasme commun, tandis que la théorie neuronale de Ramon y Cajal les considère comme des entités cellulaires morphologiquement et fonctionnellement distinctes.

• La classification fonctionnelle distingue trois types de neurones :
  • Neurones sensitifs afférents
  • Neurones moteurs efférents
  • Neurones d’association, ou interneurones

Compléments

• Golgi a utilisé l’imprégnation à l’argent pour visualiser la forme des neurones, notamment le soma, l’axone et les dendrites.

• La coloration de Weigert met en évidence les fibres myélinisées.

• Les neurones sont des cellules excitables qui ne se reproduisent pas, ont une grande longévité et un métabolisme élevé.

• Les neurones reçoivent entre 1 000 et 10 000 connexions, transcrivent l’information dans le noyau et synthétisent leurs protéines dans le corps cellulaire.

• Les neurones multipolaires centraux présentent davantage de connexions dendritiques et de ramifications axonales dans le système nerveux central.

💡 Astuce mémo

Le soma porte le noyau ; dendrites et axone prolongent la cellule

📖 3. Excitabilité et transmission neuronales

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel de repos : Différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur d’une cellule, avec une accumulation de charges négatives à l’intérieur du neurone qui polarise sa membrane.
• Potentiel d’action : Variation transitoire du potentiel membranaire déclenchée par une stimulation au niveau du cône d’émergence, ou zone gâchette.

★ À maîtriser

📌 Selon la loi du tout ou rien, un stimulus inférieur au seuil de dépolarisation ne déclenche aucun potentiel d’action, tandis qu’un stimulus atteignant le seuil déclenche un potentiel d’action d’amplitude maximale, indépendante de l’intensité du stimulus.

Compléments

• Galvani a montré qu’un courant électrique appliqué à un nerf provoque la contraction des muscles d’une grenouille morte, phénomène interprété comme une électricité animale.

• Le potentiel de repos est maintenu grâce à des pompes à sodium et à potassium.

• La myéline permet une conduction saltatoire du potentiel d’action.

📌 La transmission synaptique chimique a lieu sans continuité physique entre les cellules, car le signal traverse l’espace synaptique sous forme chimique.

📌 Une synapse ionotrope transmet directement et rapidement le signal par des canaux ioniques, tandis qu’une synapse métabotrope agit indirectement par une cascade métabolique intracellulaire plus lente.

💡 Astuce mémo

Sous le seuil : rien ; au seuil : potentiel d’action maximal

📖 4. Neurotransmetteurs et neuromodulation

★ À maîtriser

• Un neurotransmetteur est synthétisé dans le neurone, stocké dans des vésicules, libéré dans la fente synaptique, fixé à un récepteur spécifique puis éliminé par un mécanisme spécifique.

• Le glutamate est un neurotransmetteur excitateur, tandis que le GABA est inhibiteur.

• La sommation spatio-temporelle intègre les PPSE et les PPSI reçus par un neurone : si la somme des PPSE dépasse celle des PPSI et atteint le seuil, un potentiel d’action est déclenché, tandis qu’une dépolarisation insuffisante n’en déclenche pas.

Compléments

• Les neurotransmetteurs se répartissent en petites molécules, notamment l’acétylcholine, l’ATP, les acides aminés, le GABA, les catécholamines et la sérotonine, et en peptides, ou neuropeptides.

• La cotransmission correspond à la libération de deux neurotransmetteurs par un même neurone, sans qu’ils soient nécessairement stockés dans une même vésicule synaptique.

• L’élimination des neurotransmetteurs s’effectue par trois modalités :

  • Diffusion
  • Dégradation enzymatique, par exemple par l’acétylcholinestérase
  • Recapture par des transporteurs spécifiques

• La recapture par des transporteurs permet l’arrêt de la stimulation et le recyclage des neurotransmetteurs ; le Prozac inhibe le transporteur de la sérotonine et la cocaïne celui de la noradrénaline, prolongeant ainsi le signal.

• À la plaque motrice, l’acétylcholine est le seul neurotransmetteur et elle est excitatrice, provoquant une dépolarisation et une contraction musculaire.

• Dans le système nerveux central, le glutamate et l’acétylcholine sont les principaux neurotransmetteurs excitateurs, tandis que le GABA et la glycine sont les principaux inhibiteurs.

• La modulation de la douleur peut rendre un neurone d’association moins sensible et plus difficile à dépolariser lorsque le neurone inhibiteur est actif.

• Les neuromodulateurs dopamine, sérotonine, acétylcholine et histamine agissent par des récepteurs indirects métabotropes pouvant activer des protéines G ou des tyrosine kinases et modifier des canaux membranaires via des seconds messagers intracellulaires.

📖 5. Cellules gliales et propriétés neuronales

★ À maîtriser

• Les cellules gliales assurent notamment l’isolation des neurones par la myéline, le nettoyage des cellules mortes et du surplus de neurotransmetteurs, ainsi que des fonctions de développement, de protection et de régulation métabolique.

Compléments

• Les oligodendrocytes et les cellules de Schwann forment la gaine de myéline, qui augmente la vitesse de conduction par conduction saltatoire.

• La sclérose en plaques est citée comme pathologie de la démyélinisation.

• La microglie débarrasse le système des cellules mortes et prend en charge le surplus de neurotransmetteurs.

• Les astrocytes participent à la migration des futurs neurones et au guidage axonal, protègent les neurones par leur rôle à l’interface des capillaires sanguins et régulent leur métabolisme.

• Les neurones présentent des propriétés de circuit, de plasticité et un seuil d’excitation.

📖 6. Organisation et propriétés des nerfs

🔑 Notions clés & Définitions

• Nerf : Ensemble de faisceaux d’axones entourés par une membrane fibreuse appelée épinèvre.

★ À maîtriser

• Le potentiel d’action composé mesuré dans un nerf correspond à la somme des activités électriques de ses axones.

Compléments

• Un même nerf peut contenir des axones de neurones afférents et efférents, ainsi que des neurones innervant différentes parties du corps.

• Un nerf rachidien est composé d’environ 600 000 fibres nerveuses, et le corps cellulaire des neurones concernés se situe dans ou près du système nerveux central.

• Après section d’un nerf, l’épinèvre peut être recousu et une partie des fibres repousse.

📖 7. Organisation et structures du système nerveux central

★ À maîtriser

• Les méninges comprennent :
  • la dure-mère
  • l’arachnoïde
  • la pie-mère

• L’encéphale comprend :
  • le cerveau
  • le cervelet
  • le tronc cérébral

📌 Dans le télencéphale, le néocortex comporte six couches cellulaires, tandis que le paléocortex et l’archicortex en comportent chacun trois.

• Le diencéphale comprend le thalamus, l’hypothalamus, l’hypophyse et l’épiphyse ; le thalamus relaie et intègre des informations sensorielles et motrices, l’hypothalamus participe à l’homéostasie, l’hypophyse assure des sécrétions endocrines et l’épiphyse sécrète la mélatonine.

• Le tronc cérébral comprend le mésencéphale, la protubérance annulaire et le bulbe rachidien ; il est impliqué dans la coordination respiratoire, le tonus musculaire, le sommeil et la régulation de la pression artérielle.

Compléments

• Les cellules gliales citées sont :

  • les astrocytes
  • les oligodendrocytes
  • la microglie
  • les cellules épendymaires

• Les astrocytes assurent des fonctions de soutien, participent à la barrière hémato-encéphalique et contribuent à la nutrition des neurones.

• Les oligodendrocytes produisent la myéline, la microglie participe à la protection et à la phagocytose, et les cellules épendymaires sont associées au liquide cérébrospinal (LCR).

• Le cerveau comprend deux hémisphères cérébraux et le diencéphale.

• Les aires de Brodmann, décrites en 1909, sont 52 aires caractérisées par leur structure neuronale et leur fonction cérébrale.

• Le cervelet possède une substance grise corticale et une substance blanche interne, et il coordonne les mouvements.

📖 8. Moelle épinière et voies motrices

★ À maîtriser

• Les quatre régions de la moelle épinière sont :

  • cervicale
  • thoracique
  • lombaire
  • sacrée

• Les nerfs rachidiens sont mixtes et comprennent des afférences sensorielles et des efférences motrices.

• Les voies ascendantes sont sensorielles et les voies descendantes sont motrices.

• La voie pyramidale est la principale voie de la commande motrice volontaire et décusse au niveau du bulbe rachidien.

Compléments

• La moelle épinière est plus courte que le canal rachidien et s’arrête au niveau L1/L2.

• Les axones de la moelle épinière sont organisés en faisceaux verticaux associés à des fonctions similaires.

• La substance grise de la moelle épinière est divisée en zones de Rexed numérotées de I à X.

• En raison de la décussation de la voie pyramidale, le cortex droit commande la partie gauche du corps et le cortex gauche commande la partie droite.

📖 9. Nerfs périphériques et réflexes

🔑 Notions clés & Définitions

• Réflexe : Réponse involontaire et automatique qui sert à protéger l’organisme et peut être unique ou intégrée à un mouvement volontaire.

★ À maîtriser

• Le système nerveux périphérique comprend 12 paires de nerfs crâniens et 31 paires de nerfs spinaux.

📌 L’activité réflexe résulte d’une excitation périphérique et se déroule sans intervention volontaire, tandis que le mouvement volontaire provient de l’activité consciente du sujet.

Compléments

• Les réflexes peuvent protéger l’organisme ou être intégrés à un mouvement volontaire.

• La complexité et la sophistication d’un acte moteur s’accompagnent d’une corticalisation croissante.

• Dans le réflexe myotatique, le fuseau neuromusculaire est le récepteur et les afférences citées sont de type Ia et II.

📖 10. Systèmes nerveux autonomes

★ À maîtriser

• Le système nerveux végétatif commande les fonctions viscérales et contrôle l’activité des muscles lisses, du muscle cardiaque et des glandes exocrines et endocrines.

• L’arc réflexe végétatif comprend : une voie efférente motrice, une voie afférente sensitive transmettant les informations viscérales au système nerveux central, des centres dans la moelle épinière ou le tronc cérébral, influencés à des degrés variables par l’hypothalamus

• Le système orthosympathique entraîne : l’accélération du cœur, l’augmentation de la pression artérielle, la dilatation des bronches, la dilatation des pupilles pour la vision de loin

• Le système parasympathique entraîne : la diminution de la fréquence cardiaque, la diminution de la pression artérielle, la constriction de la pupille, la stimulation de l’activité motrice digestive

Compléments

• Le système nerveux végétatif contribue à l’homéostasie du milieu intérieur et au bon fonctionnement des cellules.

• Les voies efférentes orthosympathiques émergent de la moelle épinière entre T1 et L2 et forment une chaîne ganglionnaire parallèle à l’axe vertébral.

• Le système orthosympathique est mis en jeu au cours du stress et des accès de colère.

• Les fibres parasympathiques proviennent du tronc cérébral et de la moelle épinière entre S2 et S4 ; une grande partie emprunte le nerf vague (X), qui innerve le cœur, les poumons et le tube digestif.

📌 Le système parasympathique favorise la conservation de l’énergie pendant les périodes d’activité réduite, tandis que le système orthosympathique est associé au stress et aux accès de colère.

💡 Astuce mémo

Sympathique : dépense d’énergie ; parasympathique : conservation de l’énergie

📊 Tableaux de synthèse

Effets des systèmes autonomes