Physiologie du SN

Le système nerveux est un réseau complexe d'organes sensoriels, de nerfs et de ganglions jouant un rôle crucial dans la régulation des fonctions corporelles et l'interaction avec l'environnement.

I. Fonctions et Classification du Système Nerveux

a) Fonctions Générales du Système Nerveux

• Perception sensorielle : Réception et interprétation des informations des sens.

• Contrôle de la motricité : Planification et exécution des mouvements.

• Régulation des grandes fonctions organiques : Homéostasie (ex : respiration, circulation).

• Élaboration de la pensée et de la mémoire : Fonctions cognitives supérieures.

• Siège des émotions : Traitement et expression des états affectifs.

Le centre nerveux analyse l'information et envoie des commandes aux organes cibles.

b) Classification Anatomo-fonctionnelle

1. Division Anatomique Principale

• Système Nerveux Central (SNC) : Regroupe l'Encéphale et la Moelle Épinière.

• Système Nerveux Périphérique (SNP) : Composé des Nerfs spinaux et des Nerfs crâniens.

2. Distinction Somatique et Végétatif

La distinction entre SN somatique et SN végétatif (ou autonome) est plus évidente au niveau des voies périphériques efférentes, qui sont anatomiquement distinctes. Néanmoins, ces systèmes sont souvent imbriqués au sein du SNC (centraux végétatifs et afférences végétatives).

• Problèmes de Classification :

  • Existence de centres végétatifs (hypothalamus, tronc cérébral, moelle épinière).

  • Difficulté à distinguer entre sensibilité somatique et végétative.

  • Classement du Système Nerveux Entérique (parfois classé dans le SN autonome, parfois à part).

c) Classification Embryologique de l'Encéphale

1. Stade des 3 Vésicules

• Prosencéphale (cerveau antérieur)

• Mésencéphale (cerveau moyen)

• Rhombencéphale (cerveau postérieur)

2. Stade des 5 Vésicules

• Télencéphale : Hémisphères cérébraux, Noyaux gris centraux, Hippocampe, Amygdale, Système limbique.

• Diencéphale : Thalamus, Hypothalamus, Glande pinéale, Hypophyse, Noyaux sous-thalamiques.

• Mésencéphale : Partie supérieure du Tronc cérébral (Pédoncules cérébraux).

• Métencéphale : Cervelet (partie du Tronc cérébral).

• Myélencéphale : Bulbe rachidien (partie du Tronc cérébral).

II. Rappels Histologiques : La Névroglie

La névroglie désigne les cellules non neuronales présentes dans le système nerveux, essentielles au support et au fonctionnement neuronal.

a) Cellules Gliales du SNC

• Astrocytes :

  • Forment la Barrière Hémato-Encéphalique (BHE), isolant le compartiment sanguin du cérébral.

  • Assurent un support aux neurones via leurs pieds astrocytaires.

  • Interviennent dans la réparation du SNC.

• Oligodendrocytes :

  • Produisent la myéline autour des axones du SNC.

  • Un oligodendrocyte peut myéliniser plusieurs neurones.

• Épendymocytes :

  • Tapissent les cavités du SNC.

  • Produisent le Liquide Céphalo-Rachidien (LCR).

• Cellules microgliales :

  • Cellules immunitaires du SNC.

  • Restent quiescentes mais se différencient en macrophages en cas de réponse immunitaire, éliminant les substances exogènes et les cellules dégénérées.

b) Cellules Gliales du SNP

• Cellules de Schwann :

  • S'enroulent entièrement autour d'un seul axone pour produire la myéline dans le SNP.

• Cellules satellites :

  • Rôle similaire aux astrocytes.

  • Entourent les corps cellulaires des neurones dans les ganglions spinaux (ganglions de la racine dorsale).

III. Système Nerveux Central (SNC)

a) L'Encéphale

1. Hémisphère Cérébral (Cerveau)

• Pèse environ 1,3 à 1,4 kg chez l'adulte.

• Contient environ neurones et cellules non neuronales.

• Jusqu'à synapses par neurone, totalisant à synapses.

• Représente 2% de la masse corporelle mais consomme 20% de l'oxygène total et 150g de glucose par jour.

• L'être humain a le quotient d'encéphalisation (rapport entre le poids du cerveau et le poids corporel attendu) le plus élevé.

2. Substance Blanche et Substance Grise

• La Substance Blanche :

  • Composée d'axones myélinisés.

  • La myéline est blanche car riche en lipides et protéines.

• La Substance Grise :

  • Accumulation de corps cellulaires neuronaux.

  • Répartie en surface (Cortex) et plus profondément sous forme de noyaux (Noyaux gris centraux).

3. Le Cortex Cérébral

• Enveloppe de substance grise recouvrant chaque hémisphère.

• Impliqué dans les sensations, perceptions, mouvement volontaire, apprentissage, langage et cognition.

• Surface totale : 2200 cm, épaisseur entre 1,3 et 4,5 mm.

• Un tiers du cortex est dédié à la vision.

• Divisé en lobes par des sillons :

  • Sillon central (Sillon de Rolando).

  • Sillon latéral (Scissure de Sylvius).

  • Scissure perpendiculaire externe.

• Structure Laminaire : Composé de 3 à 6 couches.

  • Néocortex : 6 couches.

  • Allocortex :

    • Archicortex : 4 couches.

    • Paléocortex : 3 couches.

4. Types de Neurones Corticaux

• Cellules pyramidales : arborisation linéaire, prolongement rectiligne.

• Cellules étoilées : arborisation homogène, prolongement plus court.

5. Organisation Générale du Néocortex

• 1ère couche : Peu de cellules neuronales, contient des prolongements.

• 2ème et 3ème couches : Cellules pyramidales de petite taille, connexions cortico-corticales (ipsilatérales et controlatérales).

• 4ème couche : Cellules étoilées (interneurones), reçoivent les informations sensitives du thalamus (connexions thalamo-corticales).

• 5ème couche : Grandes cellules pyramidales, leurs axones projettent vers des structures sous-corticales (caudé-putamen/striatum).

• 6ème couche : Petites cellules pyramidales, leurs axones projettent vers le thalamus.

6. Intégration des Informations

• Le cortex reçoit des afférences du tronc cérébral et du télencéphale basal, d'autres aires corticales et du thalamus.

• Il projette vers des structures sous-corticales (moelle épinière, striatum), le thalamus et d'autres aires corticales.

• Traitement des informations en colonnes : Ensembles fonctionnels organisés verticalement, par exemple dans le cortex somesthésique pour les informations tactiles.

7. Voies Afférentes du Cortex

• Voies Thalamo-Corticales :

  • Neurotransmetteur : Glutamate/Aspartate.

  • Noyaux du thalamus reçoivent et trient les afférences sensorielles avant de les envoyer au cortex.

• Voie Mésocorticale :

  • Neurotransmetteur : Dopamine (excitateur et inhibiteur).

  • Origine : Aire tegmentale ventrale du mésencéphale.

  • Innerve le cortex frontal, cingulaire et entorhinal.

  • Impliquée dans l'apprentissage et les dysfonctionnements (ex : schizophrénie).

• Locus Coeruleus :

  • Neurotransmetteur : Noradrénaline.

  • Origine : Tronc cérébral (pont).

  • Projections vers le cortex, impliqué dans l'éveil, la vigilance et l'attention.

• Noyaux du Raphé :

  • Neurotransmetteur : Sérotonine (5-HT).

  • Origine : Mésencéphale.

  • Projections vers le cortex, régulation de l'humeur et du cycle veille/sommeil.

• Noyau basal de Meynert :

  • Neurotransmetteur : Acétylcholine (ACh).

  • Origine : Télencéphale.

  • Première structure affectée par la maladie d'Alzheimer, crucial pour la mémoire et les fonctions cognitives.

8. Voies Efférentes du Cortex

• Axones des cellules pyramidales utilisent glutamate et aspartate.

• Innervent de nombreuses structures corticales et sous-corticales (noyaux gris centraux, moelle épinière, tronc cérébral).

• Motricité Volontaire (Système Pyramidal) :

  • Fibres partent du cortex.

  • Décussation pyramidale au niveau de la pyramide bulbaire.

  • Continuent dans la moelle épinière controlatérale.

  • Liaison avec les motoneurones (corps cellulaire dans la corne ventrale de la moelle épinière), qui innervent les muscles squelettiques (Neurotransmetteur : Acétylcholine, Récepteur nicotinique).

  • Régulation inhibitrice en amont des neurones cortico-spinaux ou motoneurones par des boucles.

9. Systèmes Intrinsèques / Interneurones Corticaux

• Neurotransmetteur principal : GABA (principaux neurones inhibiteurs du SNC).

• Coexistence avec d'autres neuromodulateurs (neuropeptides) exerçant une inhibition.

• Neurones plus courts et très diversifiés (majorité de cellules étoilées).

• Constituent environ 20% des neurones corticaux.

10. Boucles Cortico-Sous-Corticales

• Relient des régions du cortex avec d'autres structures, et la dernière structure de la boucle renvoie vers le cortex.

• Permettent un contrôle précis sur les neurones cortico-efférents.

• Exemples : Boucle motrice, Boucle oculomotrice, Boucle dorso-latérale préfrontale, Boucle limbique.

b) Aires Cérébrales

Les aires cérébrales sont délimitées par des replis et correspondent aux 52 aires de Brodmann.

1. Aires Primaires

• Premier site de traitement de l'information.

• Représentent environ 30% de la surface du néocortex.

2. Aires Associatives

• Reçoivent des informations des aires primaires et sont impliquées dans des processus plus élaborés.

• Aires associatives secondaires (unimodales) : Reçoivent l'information d'une seule aire primaire.

• Aires associatives multimodales : Reçoivent et transmettent des informations de/vers plusieurs régions corticales.

  • Exemples : Cortex préfrontal, Cortex limbique, Cortex pariéto-temporo-occipital.

• Assurent le traitement le plus complexe de l'information.

3. Localisation et Fonctions des Aires Associatives

4. Aires Sensorielles Spécifiques

• Voies visuelles : Thalamus, corps genouillé latéral, cortex visuel primaire (Aire 17/V1: réception, Aire 18/V2: perception, Aire 19: reconnaissance/interprétation). Organisation rétinotopique.

• Voies auditives : Récepteurs dans l'organe de Corti (cochlée), cortex auditif (Aire 41/gyrus temporal sup, Aire 22: reconnaissance langage, Aire 42). Organisation tonotopique.

• Aires motrices :

  • Primaire (Aire 4) avant le sillon central : Déclenche le mouvement, somatotopie (carte motrice du corps).

  • Prémoteur (Aire 6) : Initiation et programmation du mouvement volontaire (Aire prémotrice latérale, Aire motrice supplémentaire médiane). Le cervelet affine le mouvement.

• Aires somesthésiques :

  • Primaire (Aire 1, 2, 3) : Reçoit informations sensitives du thalamus.

    • Aire 1 : Perception du stimulus.

    • Aire 2 : Identification/reconnaissance du stimulus.

    • Carte de reconnaissance du corps.

  • Aires 5 et 7 : Traitement plus complexe, intègrent informations cutanées, osseuses et musculaires. Aire 7 intègre stimuli tactiles et visuels.

c) La Substance Blanche

• Répartie sous le cortex, occupant la majeure partie de la région sous-corticale.

• Constituée de faisceaux d'axones entourés de myéline.

• Corps calleux : Relie les deux hémisphères cérébraux, fait partie de la corona radiata.

• Autres commissures : Commissure antérieure (relie les deux hémisphères, "moustache" de substance blanche), Commissure postérieure, Commissure habénulaire (Fornix).

• Capsule interne : Faisceau de fibres nerveuses où transitent les fibres du faisceau pyramidal.

• Seuls les axones longs et de gros diamètre sont myélinisés.

d) Noyaux Gris Centraux (Ganglions de la Base)

• Appellation générique pour les noyaux de substance grise sous le cortex.

• Au sens strict, ganglions de la base incluent : Caudé-putamen + pallidum + amygdale. La substance noire et les noyaux sous-thalamiques sont liés mais n'en font pas partie.

• Caudé-putamen (Striatum) :

  • Noyaux les plus volumineux chez les mammifères.

  • Rôle dans le contrôle psychomoteur (système pyramidal) et les fonctions cognitives/émotionnelles.

  • Afférences :

    • Voie cortico-striatale (glutamate).

    • Voie nigro-striatale (dopamine), impliquée dans la maladie de Parkinson.

e) Le Diencéphale

1. Le Thalamus

• Regroupement de plusieurs noyaux pairs et impairs au centre du cerveau.

• Reçoit la quasi-totalité des afférences sensorielles, les trie et les envoie au cortex.

• Participe au contrôle du mouvement, à la régulation des émotions et à la mémoire (système limbique).

2. L'Hypothalamus

• Situé sous le thalamus, en position antérieure, composé d'un regroupement de noyaux.

• Fonction neuroendocrine : Relié à l'hypophyse, contrôle sa libération de neurohormones.

• Fonction neurovégétative : Régule la bradycardie, l'hypotension artérielle, le myosis, le péristaltisme intestinal.

• Fonction de régulation du comportement : Soif, prise alimentaire, sommeil, activité sexuelle, émotivité et mémoire (système limbique).

f) Tronc Cérébral

Relie le cerveau à la moelle épinière, composé du mésencéphale, du pont et du bulbe rachidien.

• Mésencéphale :

  • Impliqué dans les nerfs III et IV.

  • Substance noire : motricité extra-pyramidale.

  • Noyau rouge : tonus musculaire.

  • Colliculi supérieur et inférieur : coordination des mouvements de la tête lors des réflexes auditifs et visuels.

• Pont de Varole (Protubérance) :

  • Impliqué dans les nerfs V, VI, VII.

  • Contient des centres respiratoires.

• Bulbe Rachidien :

  • Impliqué dans les nerfs VIII, IX, X, XI, XII.

  • Pyramides bulbaires : lieu de la décussation pyramidale.

  • Noyaux vestibulaires : équilibre.

  • Noyau cochléaire : audition.

  • Centres apneustique, cardio-modérateur.

• Formation Réticulaire :

  • Système complexe de neurones disséminés dans la substance blanche du tronc cérébral.

  • Interface entre les SN somatique et autonome (connexion avec cortex, thalamus, hypothalamus, cervelet, moelle épinière).

  • Intervient dans le Système Réticulaire Activateur Ascendant (SRAA), essentiel pour l'éveil et la conscience, et la régulation du cycle veille/sommeil.

g) Le Cervelet

• Présente à sa surface une enveloppe de substance grise (cortex cérébelleux) et, en profondeur, de la substance blanche avec des noyaux.

• Très replié, relié au cerveau par les pédoncules cérébelleux.

• Reçoit des informations des voies visuelles, auditives, vestibulaires et proprioceptives.

• Compare les ordres moteurs avec l'exécution réelle pour ajuster le mouvement.

• Fonctions :

  • Régulation des activités musculaires du mouvement volontaire (fluidité et précision).

  • Maintien tonique de la posture et de l'équilibre.

• Le cervelet est très sensible à l'alcool.

h) La Moelle Épinière

• Tige de 45 cm de long et 1 cm de diamètre, s'étend du trou occipital (base du crâne) jusqu'à la 2ème vertèbre lombaire (L2).

• Protégée par le canal rachidien (empilement des vertèbres).

• Les trous de conjugaison sont les points d'émergence des racines nerveuses.

• Possède une racine ventrale (fibres motrices somatiques et autonomes) et une racine dorsale (fibres sensitives, corps cellulaires dans le ganglion dorsal/spinal).

• La substance blanche est en périphérie et la substance grise en position interne, avec un canal central (épendyme).

  • Corne ventrale : Corps cellulaires des motoneurones alpha.

  • Corne dorsale : Centre sensitif.

  • Centres végétatifs entre les deux cornes.

1. Voies Nerveuses Traversant la Moelle Épinière

• Faisceau pyramidal principal.

• Faisceau spino-cérébelleux.

• Faisceau gracile et cunéiforme (dorsal), Faisceau spino-thalamique (ventral).

2. Sensibilités

• Sensibilité Consciente :

  • Voie lemniscale : Sensibilité épicritique (tact fin), pallesthésique (vibration), baresthésique (pression), proprioception consciente.

    • Neurone du récepteur → corps cellulaire dans ganglion spinal → synapse dans lemnisque (décussation) → synapse dans Thalamus → Cortex.

  • Voie extra-lemniscale : Sensibilité protopathique (tact grossier), thermo-algésique.

    • Neurone du récepteur → corps cellulaire dans ganglion spinal → synapse dans racine dorsale → synapse thalamus → Cortex.

• Sensibilité Inconsciente :

  • Voie spino-cérébelleuse : Proprioception inconsciente.

IV. Protection du SNC

a) Structures Osseuses

• Boîte crânienne pour l'encéphale.

• Canal vertébral pour la moelle épinière.

b) Méninges

Trois tuniques protectrices :

• Dure-mère : Fibreuse, enveloppe externe continue.

• Arachnoïde : Richement vascularisée, séparée de la dure-mère par l'espace virtuel sous-dural, produit le LCR.

• Pie-mère : Au contact direct du tissu nerveux, riche en vaisseaux et s'enfonçant dans les sillons.

c) Liquide Céphalo-Rachidien (LCR)

• Liquide stérile, incolore, d'environ 25 mL, remplissant les cavités internes et les ventricules cérébraux.

• Sécrété par les plexus choroïdes (dans les ventricules) et l'arachnoïde à partir du plasma.

• Renouvelé environ 10 fois par jour.

• Fonctions :

  • Protection mécanique : Empêche les chocs du cerveau contre les structures osseuses.

  • Participe à l'élimination des métabolites et à l'apport en nutriments.

  • Maintien de l'homéostasie, régulation de la pression intracrânienne.

d) Ventricules Cérébraux

• Deux ventricules latéraux en forme de croissant dans chaque hémisphère.

• Surplombent le troisième ventricule, situé au centre du cerveau, communiquant par le trou de Monro.

• Le troisième ventricule débouche dans l'Aqueduc de Sylvius (canal du mésencéphale), menant au quatrième ventricule puis à l'épendyme.

e) Vascularisation Cérébrale

• Le cerveau est le tissu qui consomme le plus d'énergie proportionnellement à son poids.

• Dépend uniquement de l'apport sanguin pour le glucose (l'insuline ne franchit pas la BHE).

• Moindre chute d'apport sanguin entraîne des dysfonctionnements voire des lésions.

• Deux systèmes principaux :

  • Système carotidien : Artère carotide interne se divise en artères sylvienne, cérébrales antérieure et moyenne.

  • Système vertébro-basilaire : Artères vertébrales se rejoignent pour former le tronc basilaire, puis les artères cérébrales postérieures.

• Ces systèmes se rejoignent à la base du crâne pour former le Polygone de Willis, un système de suppléance.

• Vascularisation des hémisphères :

  • Cortex frontal : artère cérébrale antérieure.

  • Majorité des hémisphères : artère cérébrale moyenne.

  • Cortex occipital : artère cérébrale postérieure.

V. Système Nerveux Périphérique (SNP)

Le SNP comprend les nerfs, les plexus nerveux, les racines et les ganglions.

a) Anatomie du Nerf

• Composé d'axones, avec ou sans myéline, toujours entourés d'une cellule de Schwann.

• Endonèvre : Couche de tissu conjonctif lâche autour de chaque axone.

• Périnèvre : Enveloppe de tissu conjonctif plus épaisse autour des fascicules (regroupements d'axones).

• Épinèvre : Gaine fibreuse résistante enveloppant l'ensemble des fascicules.

• 43 paires de nerfs : 31 paires de nerfs spinaux, 12 paires de nerfs crâniens (11 périphériques, 1 central).

• Types de nerfs :

  • Mixtes (les plus courants) : Fibres sensitives et motrices (tous les nerfs spinaux).

  • Sensitifs : Contiennent uniquement des fibres sensitives.

  • Moteurs : Contiennent uniquement des fibres motrices.

b) Les Nerfs Spinaux

• La plupart des rameaux ventraux forment des plexus avant d'innerver les territoires :

  • Plexus cervical.

  • Plexus brachial.

  • Plexus lombaire.

  • Plexus sacré.

• Les nerfs T1 à T12 (nerfs intercostaux) ne forment pas de plexus et innervent directement leurs sites.

• Chaque nerf spinal a deux connexions avec la moelle épinière :

  • Racine ventrale motrice.

  • Racine dorsale sensitive.

• Ces racines se réunissent au niveau des trous de conjugaison, puis le nerf se divise en rameaux :

  • Rameau dorsal : Muscles profonds et peau dorsale du tronc.

  • Rameau ventral : Muscles et structures des membres supérieurs/inférieurs, peau latérale/ventrale du tronc.

  • Rameau méningé : Innerve les vertèbres et ligaments intervertébraux.

  • Rameau communicant : Appartient au SNA.

c) Les Nerfs Crâniens

Il existe 12 paires de nerfs crâniens, chacun avec des fonctions spécifiques :

• Nerf sensitif : II (Optique), VIII (Vestibulo-cochléaire).

• Nerf moteur : III (Oculomoteur), IV (Trochléaire), VI (Abducens), XI (Accessoire), XII (Hypoglosse).

• Nerf mixte : V (Trijumeau), VII (Facial), IX (Glosso-pharyngien), X (Vague).

VI. Le Système Nerveux Autonome (SNA)

Le SNA innerve les muscles lisses, le cœur et les glandes, et est composé de plusieurs sous-systèmes.

a) Rappels Anatomiques

• Distinct du système somatique uniquement au niveau des axones périphériques.

• Différence principale :

  • SN Somatique : 1 seul neurone entre la moelle épinière et le site cible.

  • SN Autonome : 2 neurones (synapse dans un ganglion).

• Système nerveux orthosympathique (Sympathique) : Réponse au stress/urgence.

  • Neurone préganglionnaire court, neurone postganglionnaire long.

  • Chaîne ganglionnaire latéro-vertébrale.

• Système nerveux parasympathique : Fonction de repos/digestion.

  • Neurone préganglionnaire long, neurone postganglionnaire court.

  • Ganglion libre à proximité ou à l'intérieur des organes cibles (ganglions intramuraux).

• + SN Entérique.

b) Transmission Chimique dans le SNA

1. Récepteurs Cholinergiques (acétylcholine)

2. Récepteurs Adrénergiques (adrénaline, noradrénaline) - RCPG

c) Effets Comparés du Système Sympathique et Parasympathique

d) Régulation du SNA

• La distinction entre SNA et SN somatique n'est nette qu'en fin de chaîne.

• Le cortex cérébral régule le SNA via ses connexions avec le système limbique (émotions, mémoire). Les troubles psycho-affectifs peuvent ainsi affecter le SNA.

• L'hypothalamus est le principal centre d'intégration du SNA.

• La formation réticulaire est impliquée dans l'activité cardiaque, la pression artérielle et la déglutition.

• La moelle épinière gère des réflexes autonomes comme la miction, la défécation, l'érection et l'éjaculation.

e) Stress et Syndrome Général d'Adaptation

La réponse au stress ne se limite pas au SNA.

1. Syndrome Général d'Adaptation (Hans Selye)

• Décrit les phases de réponse de l'organisme face au stress :

  • Phase de réaction d'alarme : Le système sympathique prend le relais (réponse immédiate).

  • Phase d'adaptation (ou de résistance) : Le corps essaie de s'adapter à la situation stressante. Le système endocrinien (via l'hormone ACTH de l'hypophyse) joue un rôle prolongé.

  • Phase d'épuisement : Si le stress persiste, l'organisme ne parvient plus à gérer, pouvant mener au burnout.

• Une bonne adaptation mène à une phase de récupération.

2. Réponses Inadaptées au Stress (Conséquences à Long Terme)

• Hypertension.

• Cardiopathies.

• Néphropathies.

• Affections & allergies.

• Maladies nerveuses et mentales.

• Troubles sexuels.

• Maladies digestives.