Physiolo

Le système nerveux central est alimenté en informations provenant de l'environnement interne et externe du corps grâce à des structures spécialisées appelées récepteurs.

1/ Définition

Les récepteurs sensitifs sont des terminaisons nerveuses libres ou des cellules sensorielles différenciées, connectées à des fibres sensitives. Leur rôle est de transformer les stimuli provenant de l'environnement ou de l'intérieur de l'organisme en influx nerveux, permettant ainsi au cerveau de traiter ces informations.

2/ Intérêt

Les récepteurs sont fondamentaux pour le fonctionnement du système nerveux pour plusieurs raisons :

• Ilsconstituent le point de départ de l'acheminement de l'influx nerveux vers les centres de traitement du cerveau.

• Ils présentent une grande diversité dans leurs structures et leurs rôles, chacun étant spécialisé dans la détection d'un certain type de stimulus.

• Des anomalies de quantité ou de qualité des récepteurs peuvent entraîner des déficits sensoriels importants.

II/ Classification fonctionnelle

Les récepteurs sont classifiés en fonction des types de stimuli qu'ils détectent. Il existe cinq grandes familles de récepteurs :

• Mécanorécepteurs : Détectent la déformation mécanique du récepteur lui-même ou des cellules environnantes, comme le toucher, la pression,l'étirement ou les vibrations.

• Thermorécepteurs : Sensibles aux changements de température. Certains sont spécialisés dans la détection du froid, d'autres dans celle de la chaleur.

• Nocicepteurs : Détectent les lésions tissulaires, qu'elles soient d'origine physique ou chimique, et sont responsables de la sensation de douleur.

• Récepteurs électromagnétiques : Détectent la lumière, principalement localisés dans la rétine de l'œil (cônes et bâtonnets).

• Chémorécepteurs : Sensibles aux substances chimiques. Ils sont impliqués dans le goût, l'odorat, la régulation des niveaux d'oxygène et de dioxyde de carbone dans le sang, l'osmolalité des liquides corporels, et la concentration de diverses substances chimiques dans le corps.

Types de récepteurs spécifiques

Au sein de chaque famille de stimuli, on trouve plusieurs types de récepteurs, chacun avec des caractéristiques structurelles et fonctionnelles spécifiques :

Corpuscules de Pacini (corpuscules de Vater-Pacini)

Ces récepteurs sont encapsulés, avec une structure accessoire formée de cellules de Schwann enroulées concentriquement autour de la fibre nerveuse. Ils sont particulièrement sensibles aux vibrations (100 et 300 Hz), aux fortes pressions et aux déformations. Ils sont responsables de la perception du toucher profond et détectent spécifiquement le début et la fin d'une pression mécanique.

Corpuscules de Meissner

Ce sont des terminaisons encapsulées situées dans le derme papillaire (partie supérieure du derme). Ils sont extrêmement sensibles au toucher léger et aux vibrations ou mouvements légers. On les trouve en grande concentration dans les régions à haute sensibilité comme les doigts, la plante des pieds, les lèvres et lalangue.

Corpuscules de Ruffini

Ces récepteurs encapsulés sont situés dans les tissus conjonctifs sous-cutanés et les articulations. Ils sont responsables de la détection des pressions continues et de l'étirement de la peau, informant sur l'intensité et la durée de ces stimuli.

Corpuscules de Krause

Également encapsulés, ils sont capables de capter les variations de température et sont principalement associésà la perception du froid. Ils jouent également un rôle dans la sensation de plaisir, étant présents sur le gland du pénis et le clitoris.

Corpuscules de Merkel

Ces récepteurs renflés sont situés sous lamuqueuse buccale et linguale. Formés par des expansions terminales de terminaisons nerveuses adrénergiques, ils sont responsables de la perception tactile à haute résolution, essentielle par exemple pour la lecture du Braille.

Terminaisons annexées aux poils

Ces structures sont constituées de terminaisons nerveuses libres entourant la racine des poils et situées sous les glandes sébacées. Elles sont sensibles au mouvement des poils, créant une sensation lors de leur inclinaison. La fréquence des potentiels d'action émis est proportionnelle à lavitesse d'inclinaison des poils.

Terminaison nerveuse libre

Il s'agit d'une dendrite non-encapsulée d'un neurone sensoriel avec un récepteur. Ces terminaisons sont sensibles aux stimuli douloureux, au chaud et au froid, ainsi qu'au toucher léger (effleurement).

Fuseau neuromusculaire

Ce récepteur ovoïde est formé de fibres spécialisées situées à l'intérieur du muscle, solidaire de sesmouvements d'étirement. Il est à l'origine du réflexe myotatique. Il comporte un groupement de cellules striées appelées intrafusales, innervées par des motoneurones α et γ, ainsi qu'une fibre sensitive propre.

Organes tendineux de Golgi

Ces mécanorécepteurs sont composés de terminaisons nerveuses disposées entre les fibrilles de collagène et le tendon, à la jonction myotendineuse. D'environ 1 mm de long et 100 μmde diamètre, ils sont sensibles à l'étirement.

Le tableau suivant récapitule les principaux types de récepteurs et leurs sensibilités :

III/ Physiologie proprement dite

1/ Sensibilité différentielle des récepteurs

Chaque type de récepteur est conçu pour être particulièrement sensible à un type spécifique de stimulus et ne réagit que très peu à d'autres types de stimuli sensoriels d'intensité normale. Cette spécialisation est cruciale pour la discrimination sensorielle :

• Parexemple, les cônes et les bâtonnets, responsables de la vision, sont extrêmement sensibles à la lumière mais quasi insensibles à la chaleur, au froid, à la pression exercée sur les globes oculaires ou aux modifications chimiques du sang.

• Les osmorécepteurs des noyaux supraoptiques de l'hypothalamus sont capables de détecter des modifications minimes de l'osmolalité des liquides corporels, mais n'ont aucune sensibilité sonore.

• Les récepteurs de la douleur de la peau sont rarement activés par un contact ou une pression ordinaire, mais deviennent très actifs si les stimuli tactiles atteignent une intensité suffisante pour causer des dommages aux tissus.

2/ Traduction des stimuli sensitifs en influx nerveux

Tous les récepteurs sensoriels partagent une caractéristique commune :quel que soit le type de stimulus qu'ils captent, ils génèrent d'abord un potentiel local appelé potentiel de récepteur dans les terminaisons nerveuses. C'est ce potentiel local, un courant électrique, qui déclenche ensuite des potentiels d'action dansla fibre nerveuse.

1. Premier temps : Une déformation ou une modification chimique de la terminaison nerveuse (ou la stimulation de cellules réceptrices spécialisées) entraîne la diffusion d'ions à travers la membrane, ce qui déclenche le potentiel de récepteur. Ces potentiels de récepteur sont des courants locaux au niveau des terminaisons nerveuses.

2. Deuxième temps : L'amplitude du potentiel de récepteur augmente avec l'intensité de la stimulation. Ces potentiels atteignent un seuil de potentiel (environ -50 mV). Les potentiels de récepteur se propagent vers le premier nœud de Ranvier, diminuant légèrement en amplitude, pour donner des potentiels générateurs.

3. Génération de l'influx nerveux : Si le potentiel générateur atteint le seuil (les-50 mV), un ou plusieurs potentiels d'action sont générés. Ces potentiels d'action se propagent le long de la fibre nerveuse et constituent le message nerveux afférent.

   Exemple : Lorsqu'un son entre dans la cochlée de l'oreille, les cellules ciliées (cellules réceptrices spécialisées sur la membrane basilaire) développent des potentiels locaux (potentiels de récepteur) qui stimulent les fibres nerveuses terminales entourant ces cellules.

Les potentiels derécepteur sont des potentiels locaux qui n'obéissent pas à la loi du Tout ou Rien. Ils se propagent sur une courte distance, sont des réponses amorties et graduables, et ne se propagent pas sur toute la longueur de la fibre nerveuse.

Sites du récepteur

Un récepteur peut être divisé en plusieurs sites fonctionnels :

• Site accessoire : Adapte la nature du stimulus à la fibre nerveuse, assurant la sélectivité du récepteur et le filtrage des stimuli.

• Site transducteur : Convertit le stimulus physique, chimique ou thermique en potentiel de récepteur.

• Site générateur : Transforme le potentiel de récepteur en potentiel générateur qui va engendrer des potentiels d'action sur la fibre nerveuse.

Le tableau suivantcompare les potentiels de récepteur et les potentiels d'action :

3/ Codage de l'information sensitive

Chaque fibre sensitive transporte une information codée dès le niveau du récepteur concernant la nature, l'intensité, la durée et la localisation de la stimulation.

• Codage de la nature : Est assuré par le site accessoire du récepteur, qui sélectionne le type de stimulus.

• Codage de l'intensité (i) : Utilise les variations d'amplitude du potentiel de récepteur et la fréquence de décharge des potentiels d'action sur la fibre afférente. L'amplitude du potentiel de récepteur est proportionnelle à l'intensité de la stimulation. La fréquence () des PA suit la loi de Weber et Fechner : . La fréquence maximale des PA () est influencée par la période réfractaire absolue : .

• Codage de la durée : Est lié au degré d'adaptation du récepteur. Un récepteur est dit adaptable si, malgré une stimulation prolongée de même intensité, la fréquence des PA sur sa fibre afférente diminue.

Adaptation des récepteurs

Après une stimulation, l'amplitude du potentiel augmente rapidement, puis cette augmentation ralentit pour les stimuli très intenses. Tous les récepteurs ont la capacité de s'adapter, partiellement ou complètement, à leurs stimuli après un certain temps. Si un stimulus constant et prolongé est appliqué à un récepteur sensoriel, la fréquence des potentiels d'action diminue ; c'est ce qu'on appelle l'adaptation.

• L'adaptation se manifeste par une diminution de l'amplitude du potentiel générateur si le stimulus persiste.

• La vitesse de diminution détermine la vitesse d'adaptation du récepteur. Il existe deux types de récepteurs en fonction de leur adaptation :

  • Récepteurs à adaptation rapide (phasiques) : Répondent au stimulus par une décharge maximale, brève, qui diminue malgré la persistance de la stimulation. Ils sont connectés à des fibres de gros calibre.

  • Récepteurs à adaptation lente (toniques) : Continuent de décharger aussi longtemps que dure le stimulus. Ces récepteurs sont importants pour maintenirune information constante sur un stimulus (ex: posture, douleur). Les nocicepteurs polymodaux sont parmi les récepteurs qui s'adaptent le moins, leur adaptation peut être nulle.

L'adaptation est une propriété liée en partie à la capsule du récepteur.

Le tableau suivant compare la structure et l'adaptabilité des récepteurs :

Conclusion

Les récepteurs sont des structures essentielles qui permettent au système nerveux, une entité d'une grande complexité, de recevoir des informations sensorielles. Cesrécepteurs se distinguent par leur nature, leur fonction et leur localisation spécifiques. Une compréhension approfondie des phénomènes d'adaptabilité des récepteurs est cruciale pour une meilleure prise en charge et une interprétation correcte des signaux sensoriels.