Histologie du tissu nerveux

Généralités sur le Tissu Nerveux

Le tissunerveux est hautement spécialisé dans la gestion de l'information (réception, traitement, stockage, transfert) pour générer des réponses adaptées et coordonnées.

Organisation Générale

• SNC (Système Nerveux Central) :

  • Encéphale : Situé dans la boîte crânienne, inclut le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet.

  • Moelle Épinière : Logée dans le canal vertébral.

  • Liquide Cérébrospinal : Produit par les épendymocytes des plexus choroïdes, circule dansles cavités du SNC (ventricules, épencyme) mais ne contacte pas directement le tissu nerveux, qui est protégé par les méninges.

• SNP (Système Nerveux Périphérique) :

  • Nerfs.

  • Ganglions.

Types Cellulaires

Le tissu nerveux est composé de deux types cellulaires principaux :

• Cellules nerveuses ou neurones.

• Cellules gliales, qui forment la névroglie et sont associées à des capillaires.

L'aspect et l'organisation de ces cellules varient considérablement selon les régions.

OrganisationTissulaire du SNC

La distribution de la substance grise et blanche varie selon les régions du SNC.

Fonctions et Propriétés du Tissu Nerveux

Le tissu nerveux est spécialisé dans la gestion de l'information pour produire une réponse adaptée.

• Les neurones possèdent 3 propriétés principales :

  • Excitabilité : Aptitudeà réagir à un stimulus.

  • Conductibilité : Aptitude à propager une réponse à distance.

  • Communicabilité : Aptitude à transmettre un message à autre cellule.

• La réponse neuronale aux stimuli se manifeste par une variation dupotentiel transmembranaire, appelé potentiel d'action (influx nerveux).

• Les cellules gliales assurent le soutien, la nutrition, la défense et la régulation de l'activité neuronale.

Les Neurones

Généralités et Morphologie

Le neurone est l'unité fonctionnelle et structurelle du tissu nerveux.

• Il se compose de trois parties principales :

  • Dendrites : Prolongements courts et ramifiés augmentant la surface de contact.

  • Corps cellulaire (soma) : Contient le noyau et la plupart des organites.

  • Axone : Long prolongement transmettant les signaux via les synapses.

• Les neurones peuvent être colorés par des métaux lourds (or ou argent) ou par immunohistochimie pour visualiser des protéines spécifiques.

Le Corps Cellulaire (Soma)

• Sa forme et sa taille sont très variables (souvent 20 à ).

• Localisation : substance grise du SNC, ganglions du SNP, muqueuse olfactive.

• Morphologie d'une cellule à forte activité métabolique :

  • Noyau volumineux, chromatine claire, gros nucléole.

  • REG très abondant (corps de Nissl), AG, vésicules, REL abondants.

  • Chondriome (mitochondries) abondant pour le métabolisme énergétique, essentiel au maintien du gradient électrique membranaire.

• Cytosquelette abondant :

  • Filaments d'actine : Module la mobilité des récepteurs membranaires, modifie la forme neuronale, impliqué dans la formation et la croissance des prolongements.

  • Microtubules (neurotubules) : Présents dans le cytoplasme des prolongements, associés aux MAP (contrôle de la forme) et aux protéines motrices (transports).

  • Filaments intermédiaires (neurofilaments) : Regroupés en faisceaux (neurofibrilles), rôle dans la forme et la solidité neuronale.

Les Dendrites

• Expansions cellulaires courtes et ramifiées (arborisation), émergeant du corps cellulaire.

• Elles augmentent la surface cellulaire excitable et sont pourvues d'épines dendritiques (protrusions latérales) qui sont des zones de contacts synaptiques (jusqu'à 200 000 pour une cellule de Purkinje).

• Elles assurent la réception de l'influx nerveux.

L'Axone

• Prolongement unique émergeant du cône d'émergence ou segment initial.

• Il est optiquement clair, dépourvu d'organites.

• Il est plus mince et plus long que les dendrites, de calibre régulier (longueur jusqu'à 120 cm).

• Il se ramifie distalement pour former des boutons synaptiques.

• Il peut émettre des branches collatérales, dont certaines sont récurrentes vers le corps cellulaire.

Transport Axonal Bidirectionnel

1. Transport Antérograde : Du corps cellulaire vers la terminaison axonale.

   • Lent (0,2 à 0,8 mm/j) : Protéines du cytosquelette, enzymes.

   • Rapide (100 à 400 mm/j) : Mitochondries, vésicules contenant des précurseurs de neurotransmetteurs. Nécessite la kinésine.

2. Transport Rétrograde : Des extrémités vers le corps cellulaire.

   • Rapide (200 à 300 mm/j) : Vésicules de dégradation, métabolites, macromolécules synaptiques ou post-synaptiques, neurotoxines (tétanos), virus (rage). Nécessite la dynéine.

Gaine de Myéline

• L'axone peut être recouvert par une gaine de myéline formée par l'enroulement concentrique du cytoplasme :

  • Des oligodendrocytes dans le SNC.

  • Des cellules de Schwann dans le SNP.

• Elle est interrompue par des nœuds de Ranvier où sont concentrés les canaux sodiques voltage-dépendants, permettant une conduction saltatoire (par "sauts") du potentiel d'action (PA).

• Sans myéline, les PA sont propagés de proche en proche.

Axolemme (Membrane Plasmique Axonale)

• Spécialisée dans la conduction de l'influx nerveux.

• Maintient au repos un gradient ionique (Na+ à l'extérieur, K+ à l'intérieur).

• La stimulation entraîne :

  • Ouverture des canaux ioniques.

  • Entrée des ions Na+.

  • Abaissement du potentiel de repos.

  • Création d'un potentiel d'action.

• Le potentiel d'action se propage le long de l'axone jusqu'à la terminaison, déclenchant la décharge de neurotransmetteurs.

• La vitesse de propagation du PA augmente avec le diamètre de l'axone.

Classifications des Neurones

Classification Fonctionnelle

1. Neurones Moteurs : Contractent un organe effecteur (muscle, glande).

2. NeuronesSensitifs : Conduisent les informations vers le SNC.

3. Interneurones : Connectent d'autres neurones au sein de circuits neuronaux (les plus représentés).

Classification Morphologique

• Neurones Multipolaires : Lesplus fréquents, nombreuses dendrites.

  • Selon la longueur de l'axone : Golgi I (long), Golgi II (court).

  • Selon la forme du corps cellulaire : Pyramidal (cortex), Mitral (bulbe olfactif), Étoilé (cellules de Purkinje dans le cervelet).

• Neurones Bipolaires : Deux prolongements (1 axone + 1 dendrite), surtout dans la rétine.

• Neurones Pseudo-unipolaires : Un prolongement unique qui se divise en deux, notamment dans les ganglions rachidiens.

Les Synapses

Les synapses sont des zones de transmission unidirectionnelle des signaux entre neurones.

• La conduction de l'influx nerveux est unidirectionnelle.

• La réponse peut être excitatrice ou inhibitrice selon la nature et la localisation de la synapse.

Différents Types de Synapses

• Selon la nature de la jonction :

  • Axo-dendritiques : Axone vers dendrite (le plus courant).

  • Axo-somatiques : Axone vers corps cellulaire.

  • Axo-axoniques : Axone vers un autre axone.

  • Parfois entre dendrites ou entre corps cellulaires.

• Selon la nature du signal :

  • Synapses électriques : Par accolement des membranes plasmiques ("Gap Junctions"), rares chez l'homme.

  • Synapses chimiques : Libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

Neurotransmetteurs

• Classiques (une dizaine) : Acétylcholine, AA et leurs dérivés (glutamate, GABA,glycine, monoamines comme les catécholamines, sérotonine).

• Peptidiques (plusieurs centaines) : Endorphines, enképhalines, somatostatine, substance P.

• Autres : Gaz dissous (monoxyde d'azote), nucléotides(ATP).

Composition des Synapses Chimiques

• Élément Présynaptique (Bouton Synaptique) : Riche en mitochondries, grains de glycogène et vésicules synaptiques contenant des neurotransmetteurs.

• Fente Synaptique : Chambre de 20 nm entre les membranes pré et post-synaptiques, lieu de libération et d'action des neurotransmetteurs. Les pieds des astrocytes limitent latéralement cette fente.

• Élément Post-synaptique : Contient les récepteursaux neurotransmetteurs ; peut être la membrane d'un corps cellulaire, une épine dendritique ou un axone.

Fonctionnement de la Synapse Chimique

1. Arrivée de l'influx nerveux, entraînant l'ouverture des canauxcalciques.

2. Mobilisation des vésicules synaptiques.

3. Reconnaissance et fusion des membranes vésiculaire et plasmique (impliquant les protéines SNARE comme la syntaxine et la synaptobrévine).

4. Exocytose des neuromédiateurs dans la fentesynaptique via la "zone active".

5. Intégration de la membrane vésiculaire dans la membrane présynaptique, puis recyclage via la clathrine et les endosomes.

6. Fixation des neurotransmetteurs sur des récepteurs spécifiques de la membrane post-synaptique. Unneurotransmetteur peut avoir plusieurs récepteurs et actions (ex: noradrénaline).

7. Destruction rapide ou recapture du neurotransmetteur pour éviter sa diffusion hors de la fente synaptique.

Réponses Post-Synaptiques

• La réponse physiologique locale est appelée "potentiel générateur", "potentiel gradué" (PG), ou "potentiel postsynaptique" (PPS).

• Deux types :

  • PPSE (Potentiel Postsynaptique Excitateur) : Diminue la différence de potentiel, dépolarise la membrane localement, favorise le déclenchement d'un PA.

  • PPSI (Potentiel Postsynaptique Inhibiteur) : Augmente la différence de potentiel, hyperpolarise la membrane, empêche le déclenchement d'un PA.

• Les dendrites transmettent les PPS au corps cellulaire. Un PA n'est généré qu'au niveau du cône d'émergence si le seuil critique est atteint (loi du tout ourien).

• Il existe un effet de sommation temporelle et spatiale des différentes entrées synaptiques (excitatrices et inhibitrices).

La Plaque Motrice (Synapse Neuromusculaire)

• Un axone moteur innerve plusieurs fibres musculaires squelettiques pour former une unité motrice.

• La zone de contact est la plaque motrice, où l'extrémité axonique forme la terminaison présynaptique.

• Au niveau post-synaptique, le sarcolemme forme l'appareil sous-neural avec de nombreux replis portant les récepteurs d'acétylcholine.

• Les cellules de Schwann maintiennent le contact nerf-muscle.

• La contraction musculaire est déclenchée par : libération d'acétylcholine, activation des récepteurs, dépolarisation des tubules transverses, ouverture des canaux calciques, libération de calcium du réticulum sarcoplasmique, liaison actine-myosine, contraction.

Les Cellules Gliales

Généralités

• Elles sont 10 fois plus nombreusesque les neurones et occupent la moitié du volume du tissu nerveux.

• Fonctions multiples : soutien, protection, réparation.

• Elles constituent la névroglie :

  • Névroglie centrale.

  • Névrogliepériphérique.

La Névroglie Centrale

Comprend les astrocytes, oligodendrocytes, cellules microgliales et épendymocytes.

Les Astrocytes

• Les plus volumineuses de la névroglie,de forme étoilée.

• Deux types :

  • Astrocytes protoplasmiques : Principalement dans la substance grise, prolongements courts et épais.

  • Astrocytes fibreux : Principalement dans la substance blanche, prolongements longs et effilés.

• Noyau central, sphérique, chromatine claire. Cytoplasme avec organites et inclusions de glycogène (principale réserve énergétique du SN).

• Cytosquelette : filaments de vimentine, microtubules, gliofilaments riches en GFAP (protéine gliale fibrillaire acide).

• Le réseau astrocytaire forme un support structuro-fonctionnel, assurant 4 rôles :

  • Charpente : Forme l'armature du SNC par des prolongements interconnectés.

  • Isolation :

    • Entre neurones et au niveau de la synapse, renforçant la sélectivité de la transmission.

    • Avec les capillaires sanguins, formant la barrière hémato-encéphalique via les pieds astrocytaires.

    • Du tissu conjonctif (méninges et LCR), formant la glia limitans.

  • Réparation : Capables d'hyperplasie et d'hypertrophie, formant une cicatrice gliale non fonctionnelle en cas dedégénérescence neuronale.

  • Métabolique : Assure l'équilibre énergétique et électrolytique des neurones (propagation des ions, glucose, lactate, cholestérol, glutamate), sécrétion de facteurs de croissance.

Les Oligodendrocytes

• 75% des cellules gliales.

• Présents dans :

  • Substance grise : Associés aux péricaryons neuronaux (oligodendrocytes satellites).

  • Substance blanche : En rangées entre les fibres myélinisées (oligodendrocytes interfasciculaires).

• Petites cellules (6-8 µm), prolongements fins et peu ramifiés. Noyau petit, arrondi et dense. Cytoplasme riche en organites, sans GFAP.

• Leurs prolongements forment la gainede myéline des fibres nerveuses du SNC et du nerf optique.

• La myéline recouvre les fibres nerveuses de façon discontinue en segments internodaux, séparés par des nœuds de Ranvier (ces derniers ne sont pas à nu mais recouverts par despieds astrocytaires).

La Gaine de Myéline

• Structure périodique due à l'enroulement en spirale des prolongements oligodendrocytaires et à l'accolement des membranes plasmiques.

• Son épaisseur est proportionnelle aucalibre de la fibre (environ 40 tours de spire). Les segments internodaux mesurent environ 1 mm.

• Un oligodendrocyte peut myéliniser 3 à 50 segments internodaux, parfois sur différentes fibres.

• En ME, elle montre en alternance :

  • Lignes denses majeures (périodiques) : dues à l'accolement des feuillets internes de la membrane plasmique.

  • Bandes claires : au centre desquelles se trouve une ligne dense mineure (intrapériodique) due à l'accolement des feuillets externes de la membrane.

• Composition :

  • 70% de lipides (ex: galactosylcéramide spécifique), agissant comme isolant et déterminant la conduction saltatoire (plus rapide et moins coûteuse en énergie).

  • De nombreuses protéines : protéine basique de la myéline (MBP), protéine protéolipidique (PLP), MOG (myelin oligodendrocyte glycoprotein).

Les Épendymocytes

• Dérivent de la couche la plus interne du tube neural.

• Tapissent les cavités du SNC sous forme de pseudo-épithélium. Cytoplasme avec organites et GFAP.

• Différents types :

  • Épendymocytes ciliés : Cylindriques, pôle apical cilié (facilite la circulation du LCR), systèmes de jonction intercellulaire.

  • Tanycytes : Pôle apical avec microvillosités, prolongements jusqu'auxvaisseaux sanguins ou neurones.

  • Épendymocytes des plexus choroïdes : Cubiques avec bordure en brosse, riches en organites et vésicules, assurent la sécrétion du liquide cérébrospinal.

Les Cellules Microgliales

• Peu nombreuses (environ 5% des cellules gliales), disséminées dans la substance grise et blanche.

• Petite cellule avec de très fins prolongements, noyau allongé et dense. Cytoplasme riche en lysosomes, peu d'organites.

• D'origine mésodermique, elles appartiennent au système monocyte/macrophage.

• Rôles :

  • Défense du tissu cérébral et réaction inflammatoire.

  • Élimination des déchets par phagocytose.

  • Présentation d'antigènes.

  • Sécrétion de facteurs trophiques ou toxiques.

• La GFAP est absente. En cas de pathologie, elles s'activent et se transforment en cellules phagocytaires arrondies.

La Névroglie Périphérique

Les Cellules Satellites

• Situées dans les ganglions cérébro-spinaux.

• Elles sont similaires aux oligodendrocytes, leurs prolongements lamellaires enveloppent le péricaryon des neurones ganglionnaires.

• Riches en vésicules de pinocytose, elles ont un rôle de support structural et métabolique, favorisant les échanges avec les neurones.

Les Cellules de Schwann

• Elles enveloppent tous les axones du SNP.

• Une fibre nerveuse périphérique est l'ensemble formé par un ou plusieurs axones et la succession de cellules de Schwann.

• Elles isolent les fibres du milieu extérieur en formant :

  • La gaine de Schwann pour les fibres nerveuses amyéliniques.

  • La gaine de Schwann et la gaine de myéline pour les fibres nerveuses myélinisées.

• Anatomie : Noyau allongé, cytoplasme fin autour de la fibre ou de la myéline, riche en AG, mitochondries, microtubules, lysosomes. Elles sont entourées par une lame basale.

Fibres Nerveuses Amyéliniques

• Les cellules de Schwann forment des dépressions longitudinales pour loger les axones, s'alignant sur le trajet de la fibre.

• Les portions de membrane plasmique formant chaque gouttière s'accolent pour former un mésaxone.

Fibres Nerveuses Myélinisées

• La gaine de myéline se forme par invagination de l'axone dans unedépression de la cellule de Schwann, puis formation d'un mésaxone qui s'enroule en spirale autour de l'axone.

• Ce processus conduit à la fusion des feuillets externes de la membrane (ligne dense mineure), puis des feuillets internes (ligne dense majeure),formant les segments internodaux et les nœuds de Ranvier.

• Le contenu protéique diffère de celui du SNC (P0 et PMP 22 au lieu de PLP et MBP).

• La gaine de Schwann, couche cellulaire mince, entoure la gaine de myéline et constitue le dernier tour de spire de l'enroulement.

Les Nœuds de Ranvier (SNP)

• L'axone est entouré de projections digitiformes des cellules de Schwann formant des languettes cytoplasmiques lâches.

• Ils sont le lieu des échanges ioniques cruciaux pour la conduction saltatoire.

Les Incisures de Schmidt-Lantermann

• Interruptions obliques qui clivent la gaine de myéline.

• Elles correspondent à des zones de cytoplasme résiduel persistantlors de l'accolement des faces cytoplasmiques de la membrane des cellules.

• Peuvent être présentes dans le SNC et le SNP.

Pathologies de la Myéline

• Maladies auto-immunes démyélinisantes : Lesprotéines de la myéline sont très immunogènes.

• Maladies génétiques : Mutations des gènes codant pour les protéines de la myéline.

Les Fibres Nerveuses

Les fibres nerveuses sont constituées par les axones regroupés.

• Elles forment les nerfs périphériques dans le SNP et des faisceaux dans le SNC.

• Lorsqu'une gaine est présente, elle est faite d'oligodendrocytes dans le SNC et de cellules de Schwann dans le SNP.

• Deux formes :

  • Fibres myélinisées : Formées par oligodendrocytes (SNC) et cellules de Schwann (SNP).

  • Fibres amyéliniques : Formées par les cellules de Schwann.

Les Nerfs Périphériques

Constitués de fibres nerveuses dont les péricaryons se trouvent dans le SNC ou les ganglions du SNP.

Ils sont entourés de gaines conjonctives :

• Endonèvre : Fine gaine entourant les fibres nerveuses, se prolongeant dans la lame basale des cellules de Schwann.

• Périnèvre : Entoure et maintient un ensemble de fibres nerveuses (10 à plusieurs centaines).

• Épinèvre :Tissu conjonctif dense enveloppant plusieurs cordons (fascicules) entourés par le périnèvre. Contient des fibres de collagène, élastiques, des artérioles et du tissu adipeux.