Neurophysiologie : Signalisation Neuronale

Le Système Nerveux Central (SNC) et la Neurophysiologie

Le Système Nerveux Central (SNC) est le centrede commande du corps humain, responsable de l'intégration des informations sensorielles, de la coordination des mouvements et de la régulation des fonctions vitales. Il est composé del'encéphale et de la moelle épinière.

Encéphale

• Principal centre d'intégration des afférences sensorielles.

• Point de départ des actions motrices volontaires.

• Impliqué dans les processus cognitifs, émotionnels et les fonctions végétatives.

• Composé du télencéphale, du cervelet, du diencéphale et du tronc cérébral.

Moelle Épinière

• Point de passage entre l'encéphale et le système nerveux périphérique.

• Centre de réflexes.

• Impliquée dans les réponses de survie, la coordination des mouvements et certaines fonctions végétatives.

• Composée de substance blanche etde substance grise, organisée en faisceaux ou tractus.

Protection de l'Encéphale

L'encéphale est protégé par plusieurs couches anatomiques essentielles.

Os du Crâne

• Constituésd'os plats, comme l'os frontal, pariétal, temporal et occipital.

Méninges

Trois membranes protectrices situées sous les os du crâne :

• Dure-mère : Couche la plus externe,divisée en deux feuillets. Le feuillet externe (périoste) est à la base du crâne, et le feuillet interne subdivise la cavité crânienne et se prolonge jusqu'au canal vertébral.

• Arachnoïde : Membrane souple avec des prolongementsfilamenteux se rattachant à la pie-mère. L'espace sous-arachnoïdien est riche en liquide cérébro-spinal (LCS) et en vaisseaux sanguins.

• Pie-mère : Adhère intimement à l'encéphale, épousant tous les gyrus et sillons. Elle assure une protection mécanique directe.

Liquide Cérébro-spinal (LCS)

• Circule librement dans les ventricules et autour de l'encéphale.

• Agit comme un coussin aqueux, protégeant l'encéphale des chocs et participant à la nutrition du SNC (transport d'hormones, molécules de sommeil, d'appétit, etc.).

Ventricules Cérébraux

• Cavités tapissées d'épendymocytes et remplies de LCS.

• Comprennent deux ventricules latéraux, liés au 3^e ventricule, qui est lui-même lié au 4^e ventricule.

• Ces cavités communiquent entre elles pour permettre la circulation du LCS.

Barrière Hémato-encéphalique (BHE)

• Barrière sélective entre les capillaires sanguins et l'encéphale.

• Assure la stabilité du milieu interne de l'encéphale en régulant le passage des nutriments etdes déchets.

Hémisphères Cérébraux

Partie supérieure du télencéphale, constituant 83% de la masse de l'encéphale.

Organisation du Télencéphale : Cortex Cérébral

• Surface recouverte de saillies (gyrus) séparées par des rainures profondes (fissures) et superficielles (sillons).

• Les gyrus augmentent la surface occupée par la matière grise.

• Lesneurones du cortex sont des interneurones.

• Chaque hémisphère contrôle le côté opposé du corps (controlatéral).

• Les hémisphères sont presque symétriques structurellement, mais présentent une latéralisation fonctionnelle (spécialisation pour certaines fonctions).

• Aucune région fonctionnelle n'agit isolément.

• Trois types de régions fonctionnelles : motrices, sensitives et associatives.

Les Régions Motrices

• Airemotrice primaire (gyrus précentral) : Commande les mouvements volontaires et est impliquée dans les tractus descendants.

• Aire prémotrice : Planifie et coordonne les mouvements, régule les habiletés motrices apprises (sports, musique) en fonction des retours sensoriels.

• Aire oculomotrice frontale : Contrôle et ordonne les mouvements des yeux.

• Aire motrice du langage (Aire de Broca) : Située à l'avant du cortex prémoteur, centre du langage (production).

Exemple de situation (tir au basket) : L'aire oculomotrice frontale observe les adversaires, l'aire prémotrice organise le mouvement de tir, l'aire motrice primaire commande le tir, et l'aire de Broca chante pour célébrer le succès.

LesRégions Sensitives (Réception d'Afférences)

• Région somatosensorielle primaire : Reçoit les informations des récepteurs somatiques de la peau et des propriocepteurs, permet la discrimination spatiale, la taille, la texture et la forme.

• Aire pariétale postérieure (cortex somatosensoriel associatif) : Intègre les informations somesthésiques et sensorielles.

• Aire visuelle primaire et aire visuelle associative : Traitent la vision.

• Aire de Wernicke : Centre dulangage (compréhension).

• Aire auditive associative et aire auditive primaire : Traitent l'ouïe.

Les Régions Associatives Multimodales

Elles assurent un traitement global de l'information pour lui donner un sens, l'emmagasiner en mémoire et l'associer à des expériences passées.

• Aire associative postérieure : Reconnaissance des formes et des visages, compréhension du langage (aire de Wernicke), orientation spatiale.

• Cortex préfrontal (Aireassociative antérieure) : Impliqué dans la planification, la décision, le jugement, le raisonnement, l'apprentissage et la personnalité.

• Aire associative limbique : Expression des émotions (détection par l'amygdale, gestuelle par le gyrus cingulaire, réactions physiologiques par l'hypothalamus), formation et consolidation des souvenirs (hippocampe et corps mamillaires), motivation, plaisir et récompense (septum), gestion des conflits (cortex cingulaire antérieur).

Bilan sur les régions sensitives et associatives :
L'aire visuelle perçoit la couleur et la forme.
L'aire visuelle associative identifie "C'est un petit chat".
Le système limbique exprime "C'est un petit chat trop mignon".
Le cortex préfrontalajoute "C'est un petit chat trop mignon qui a besoin de faire une sieste".
Le cortex moteur provoque des réactions physiques comme sourire.

Substance Blanche

Constituée de neurofibres :

• Fibres associatives : Coordonnent les cortex au sein du même hémisphère.

• Fibres commissurales : Relient les cortex homologues des deux hémisphères (ex: corps calleux).

• Fibres de projection : Mettent en relation le cortex avec les centres inférieurs ou la moelle épinière.

Noyaux Basaux (Ganglions de la Base)

• Reçoivent des influx du cortex cérébral et des noyaux sous-corticaux.

• Envoient des influx au cortex préfrontal et prémoteur.

• Influencent le déclenchement, la cessation et la régulation des mouvements.

Diencéphale

Situé entre les hémisphères cérébraux et le tronc cérébral.

• Thalamus :

  • Point de relais majeur pour les afférences sensorielles (sauf olfaction) vers le cortex.

  • Permet une distinction grossière des sensations (agréable ou désagréable).

  • Considéré comme la "porte d'entrée" vers le cortex.

• Hypothalamus :

  • Centre de régulation des fonctions physiologiques vitales.

  • Assure le maintien de l'homéostasie (deuxième en importance après le cortex) en régulant les activités de l'hypophyse.

• Épiphyse (glande pinéale) :

  • Contribue à la régulation du cycle veille-sommeil (via la sécrétion de mélatonine) et de l'humeur.

Tronc Cérébral

Connecte le cerveau à la moelle épinière, composé de trois parties.

• Mésencéphale : Contient des centres visuels et auditifs réflexes, ainsi que des noyaux du mouvement.

• Pont (protubérance annulaire) :

  • Composé de neurofibres de projection, longitudinales (centres cérébraux ↔ moelle épinière) et transversales (pont ↔ cervelet).

  • Lieu d'émergence de nerfs crâniens.

• Bulbe Rachidien :

  • Premier relais sur la voie sensitive.

  • Contient des centres réflexes autonomes (cardiovasculaire, respiratoire, vomissement,hoquet, déglutition, toux, éternuements).

Cervelet

Jouant un rôle crucial dans la coordination des mouvements et l'équilibre.

• Situé à l'arrière du tronc cérébral et sous l'encéphale.

• Compare les commandes motrices aux informations sensorielles pour ajuster les mouvements.

• Impliqué dans l'apprentissage moteur et le maintien de la posture.

Neurophysiologie : Structure et Physiologie du Tissu Nerveux

L'objectif général du système nerveux (SN) est le maintien de l'homéostasie, en régulant l'équilibre du corps.

Le SN récupère les informations de l'organisme et de l'environnement, les interprète et agit en conséquence.

OrganisationGénérale du Système Nerveux

Le SN est divisé en deux parties principales :

• Système Nerveux Central (SNC) : Encéphale + Moelle épinière. Analyse les informations et envoie les commandes.

• Système Nerveux Périphérique (SNP) : Ensemble des nerfs crâniens (12 paires) et rachidiens (31 paires) qui relient le SNC à la périphérie du corps.

Trois Fonctions Interdépendantes des Neurones

Typologie du Système Nerveux

Le système nerveux peut être divisé en trois grandes familles fonctionnelles :

• SN Somatique :

  • Régule les fonctions conscientes (ex: entendre, écrire).

  • Comprend les récepteurs, le SNC, et les neurones moteurs somatiques agissant sur les muscles squelettiques.

• SN Autonome (ou Végétatif) :

  • Fonctionne indépendamment de la volonté (ex : fréquence cardiaque, dilatation des pupilles).

  • Reçoit des capteurs chimiques, envoie des modifications aux muscles lisses et au cœur via des neurones moteurs autonomes.

  • Comprend les voies sympathique (activation) et parasympathique (désactivation).

• SN Entérique :

  • Spécifique à la régulation de la digestion et des viscères digestifs.

  • Possède son propre système de régulation, mais une copie de l'information peut être transmise au SNC.

  • Considéré par certains comme le "premier cerveau".

Partie 2 : Histologie du Système Nerveux

L'Histologie est l'étude des tissus. Le tissu nerveux est dense, composé principalement de cellules.

• Moins de 20% du volume des boîtes crânienne est composé de liquide (espace extracellulaire).

• 80% est composé de neuroneset de névroglie, cellules très rapprochées et intriquées.

Types de Cellules du SN

Névroglie du SNC (4 Types)

Les cellules gliales du SNC participent au soutien et à la protection desneurones.

• Astrocytes :

  • Les plus nombreuses et polyvalentes, en forme d'étoiles avec de nombreuses ramifications.

  • Fonctions :

    • Soutien du SNC : Structurephysique, orientation des neurones.

    • Constituent de la barrière hémato-encéphalique : Leurs pieds astrocytaires recouvrent les capillaires sanguins, régulant les échanges (nutriments, oxygène) et empêchant le passage de substances nocives ouvirus. Le SNC n'a pas de défense immunitaire.

    • Régulation du milieu chimique : Prélèvement des neurotransmetteurs et des ions (comme le potassium) pour maintenir l'équilibre.

• Microgliocytes (Cellules immunitaires modifiées) :

  • Petites cellules ovoïdes avec des prolongements épineux qui entourent les neurones voisins.

  • Fonctions :

    • Surveillance de l'intégrité neuronale : Agissent commedes "nettoyeurs" du SNC.

    • Défenses immunitaires du SNC : Se transforment en macrophages pour phagocyter les éléments endommagés ou les intrus (ex : infections), protégeant le SN des agents pathogènes.

• Épendymocytes (Cellules épendymaires) :

  • Cellules épithéliales ciliées très serrées les unes contre les autres.

  • Fonctions :

    • Interface : Forment une barrière perméable entre le SNC et les cavités remplies de LCS.

    • Mobilisation du LCS : Leurs cils effectuent des mouvements lents pour faire circuler le liquide.

• Oligodendrocytes :

  • Moins nombreux que les astrocytes, possèdent un corps cellulaire et des ramifications qui s'enroulent autour des axones des neurones du SNC.

  • Forme la gaine de myéline quiprotège et isole l'axone, augmentant la vitesse de transmission de l'influx nerveux.

  • Responsables de la couleur caractéristique de la substance blanche du cerveau. Un oligodendrocyte peut myéliniser plusieurs neurones.

Névroglie du SNP (2 Types)

• Gliocytes ganglionnaires (Cellules satellites) :

  • Entourent le corps cellulaire des neurones du SNP.

  • Fonctions : Soutien du SNP (analogue aux astrocytes duSNC) et régulation des échanges avec le milieu environnant.

• Neurolemmocytes (Cellules de Schwann) :

  • S'enroulent autour d'un seul axone dans le SNP pour former la gaine de myéline (même fonction que les oligodendrocytes pour le SNC).

  • Le nombre de couches est régulé par la neuréguline.

  • Agissent comme facteurs neurotropes, permettant la repousse des nerfs lésés.

Bilan : Les astrocytes sont les plus polyvalents, les oligodendrocytes et les neurolemmocytes myélinisent, les microgliocytes sont les défenses immunitaires, et les épendymocytes gèrent le LCS.

Les Neurones

L'unité structurale et fonctionnelle du système nerveux, estimée à environ 100 milliards, dont la densité diminue avec l'âge.

• Rôle : Acheminer des messages sous forme d'influx nerveux (signaux électriques) aux différentes parties du corps.

Caractéristiques du Neurone

Structure du Neurone

Une cellule complexe constituée de trois parties principales :

1. Corps cellulaire (Péricaryon) :

   • Partie centrale (10%du volume du neurone), de forme sphérique (5 à 140 µm).

   • Centre d'intégration des informations.

   • Présent au sein du SNC (cortex ou noyaux) et du SNP (ganglions), souvent regroupés.

   • Contient le réticulum endoplasmique rugueux (substance chromatophie), essentiel pour la synthèse des protéines, des mitochondries (usines énergétiques) et le noyau (code génétique).

2. Prolongements neuronaux (neurofibres) : Constituent 90% du volume du neurone.

   • Dendrites :

     • Ramifications qui acheminent l'information vers le corps cellulaire (cellules réceptrices).

     • Captent l'information sur leur surface et transmettent des signaux électriques de courte portée (potentiels gradués), mais ne génèrent pas d'influx nerveux.

     • Composées d'épines dendritiques, zones réceptrices.

   • Axone :

     • Prolongement unique qui transporte l'information du corps cellulaire vers une autre structure.

     • Naît du cône d'implantation/d'émergence (zone gâchette) où débute l'axone.

     • Peut être très court (1mm) ou très long (>1 mètre, ex: neurone moteur vers l'hallux).

     • Se ramifie en télodendrons pouvant atteindre 10 000 terminaisons, permettant de diffuser un message à de nombreux endroitssimultanément.

     • Conduit les influx nerveux (potentiels d'action) qui ont la même intensité tout au long de l'axone (contrairement aux potentiels gradués).

     • À l'extrémité, des vésiculescontiennent des neurotransmetteurs qui sont libérés par exocytose lors de l'arrivée de l'influx nerveux.

     • Possède des mécanismes de transport antérograde (du corps cellulaire vers le bouton terminal) et rétrograde (de l'extrémité vers le corps cellulaire).

Gaine de Myéline et Neurolemme

• Formée par l'enroulement d'une cellule (neurolemmocyte dans le SNP ou oligodendrocyte dans le SNC) autourde l'axone, créant entre 50 et 300 couches.

• Composée majoritairement de lipides, elle agit comme un isolant.

• La gaine de myéline est présente uniquement sur les axones,les dendrites sont amyélinisées.

• Son épaisseur influence la vitesse de conduction : sans myéline, v = 1m/s ; avec myéline, v = 150m/s.

• Les espaces non myélinisés sontles nœuds de Ranvier, où l'influx nerveux "saute" d'un nœud à l'autre (conduction saltatoire), accélérant la transmission.

Organisation des Neurones dans le SNC et SNP

Classification des Neurones

1. Classification Fonctionnelle (la plus utilisée) :

   • Neurones sensoriels (afférents) : Détectent l'information et l'amènent au SNC. Corps cellulaire souvent à l'extérieur du SNC.

   • Neurones d'associations/interneurones : Permettent l'intégration et la prise de décision au sein du SNC. Représentent plus de 99% des neurones du SNC.

   • Neurones efférents/moteurs : Envoient des messages du SNC vers les organes effecteurs.

2. Classification Structurelle (selon le nombre de prolongementsissus du corps cellulaire) :

   • Neurones multipolaires : Plus de deux prolongements. Le type le plus commun (99%).

   • Neurones bipolaires : Deux prolongements (un axone, une dendrite). Impliqués dans la vision etl'olfaction.

   • Neurones pseudo-unipolaires : Un seul prolongement partant du soma, se divisant en deux branches (une périphérique, une centrale). Transmettent les informations sensorielles de la peau, muscles et articulations vers la moelle épinière.

Les Canaux Ioniques

La membrane cellulaire, une double couche de phospholipides, présente une répartition inégale des charges positives et négatives.

• Les canaux ioniques sont des protéines transmembranaires qui permettent le passage sélectif d'ions à travers la membrane.

• Chaque canal est spécifique à un ion et permet de générer un courant électrique.

• Un canal comprend généralement un pore central, un filtre de sélectivité ionique, un mécanisme d'activation/inactivation, et des sites de liaison pour les ligands ou la phosphorylation.

Trois Types de Canaux Ioniques

1. Canaux ioniques ligands-dépendants : S'ouvrent en réponse à la fixation d'une molécule (unligand, souvent un neurotransmetteur) sur un site récepteur spécifique.

2. Canaux voltage-dépendants : S'ouvrent en réponse à une modification du potentiel transmembranaire. Ils détectent les changements de configuration électrique et permettent le passage des ions.

3. Canaux à fonction passive (Canaux de fuite) : Toujours ouverts, permettent un échange continu d'ions à travers la membrane.

III. Potentiel de Membrane

Les neurones sont des cellules excitables, capables de générer et de propager des signaux électriques (influx nerveux ou potentiels d'action) le long de l'axone.

• Le corps humain est globalement neutre électriquement, mais il existe des différences de répartition des charges àl'intérieur des cellules et de part et d'autre des membranes.

• Ces différences créent un potentiel d'énergie, qui peut être libéré et utilisé pour le transfert d'informations.

• Potentiel (en V ou mV) : Différence de chargeentre l'intérieur et l'extérieur de la membrane.

• Intensité du courant (en A ou mA) : Mouvement de charges.

• Résistance (en Ohm) : Opposition exercée par les substances au passage du courant.

• Larelation est décrite par la loi d'Ohm : Courant (I) = Voltage (V) / Résistance (R). Les canaux ioniques sont essentiels pour moduler la résistance membranaire.

Notion de Diffusion et Gradient Électrochimique

Ladiffusion tend à équilibrer les milieux, ce qui est à l'origine du courant électrique.

• Gradient chimique : Différence de concentration d'une molécule de part et d'autre d'une membrane. Les molécules se déplacent du milieu le plus concentré vers le moins concentré.

• Gradient électrique : Différence de charges électriques de part et d'autre de la membrane. Les charges opposées s'attirent.

• Le gradient électrochimique est la résultante de ces deux forces. Il y a une lutte constante entre les gradients chimiqueet électrique pour les ions chargés.

Potentiel de Repos de la Membrane

Le potentiel de repos est la tension transmembranaire d'un neurone au repos, généralement autour de -70mV (l'intérieur de la cellule est plus négatif quel'extérieur).

• Concentrations ioniques inégales :

  • Le potassium (K+) est plus concentré à l'intérieur de la cellule (150 mmol/L) qu'à l'extérieur (5 mmol/L).

  • Le sodium (Na+) est plus concentré à l'extérieur (145 mmol/L) qu'à l'intérieur (15 mmol/L).

• Perméabilité sélective de la membrane : La membrane est plus perméable auK+ qu'au Na+ au repos, en raison d'un plus grand nombre de canaux passifs à K+. Le K+ a tendance à sortir de la cellule, mais est repoussé par le gradient électrique négatif qui se crée. Le potentiel d'équilibre du K+ est d'environ -90mV.

• Pompes Na+/K+-ATPase :

  • Utilisent de l'énergie (ATP) pour maintenir les gradients ioniques.

  • Expulsent 3 ions Na+ de la cellule et font entrer 2 ions K+pour chaque molécule d'ATP consommée.

  • Ce mécanisme consomme 50% de l'énergie du tissu nerveux.

En résumé, le potentiel de repos de la membrane est maintenu par :

• La répartition inégale des ions de part et d'autre de la membrane.

• La plus grande perméabilité membranaire au K+ (vs Na+).

• L'action des pompes Na+/K+-ATPase.

IV. Fonction deSignalisation

Il existe deux manières d'activer une cellule nerveuse :

Potentiels Gradués (PG)

• Représentent une activation faible du neurone.

• Sont des modifications locales et de courte durée du potentiel membranaire,se produisant principalement dans les dendrites et le corps cellulaire.

• Leur amplitude dépend de l'intensité du stimulus. Un stimulus dépolarisant rend le potentiel moins négatif (ex: de -70mV à -50mV), tandis qu'un stimulus hyperpolarisant le rend plus négatif.

• Se propagent de manière électrotonique, c'est-à-dire qu'ils s'atténuent avec la distance et ne peuvent pas traverser de longues distances.

• Un PG est nécessairepour initier un potentiel d'action s'il atteint le seuil d'excitation (environ -55mV).

Potentiels d'Action (PA)

• Représentent une activation plus forte du neurone, c'est lemoyen de communication des neurones.

• Caractérisés par une inversion du potentiel de membrane (de -70mV à +30mV). L'amplitude est constante (+100mV), et la durée est très courte (~2 millisecondes).

• Se propagent sur delongues distances sans atténuation, uniquement le long de l'axone.

• Le PA est un phénomène de type "tout ou rien" : soit il se déclenche à pleine amplitude, soit pas du tout.

• Démarre au cône d'implantation (zone gâchette) de l'axone.

• Comprend trois phases :

  1. Dépolarisation : Si le potentiel atteint -55mV, les canaux sodiques voltage-dépendants s'ouvrent massivement, permettant une entrée rapide de Na+ dans la cellule, rendant l'intérieur positif.

  2. Repolarisation : À environ +30mV, les canaux sodiques s'inactivent, et les canaux potassiques voltage-dépendants s'ouvrent plus lentement, provoquant une sortie de K+ et ramenant le potentiel vers sa valeur de repos.

  3. Hyperpolarisation : Les canaux potassiques se ferment lentement, entraînant une brève phase où le potentiel devient plus négatif que le potentiel de repos.

Propagation du Potentiel d'Action

• Se propage dans une seule direction, s'éloignant du cône d'implantation.

• Dans les axones amyélinisés : La conduction est continue, le PAse propage point par point.

• Dans les axones myélinisés : La gaine de myéline isole l'axone, et le PA "saute" d'un nœud de Ranvier à l'autre, où la densité des canaux sodiques est maximale. C'est la conduction saltatoire, beaucoup plus rapide (multipliée par 150).

• La vitesse de conduction dépend du diamètre de l'axone (plus le diamètre est gros, plus c'est rapide) et de la présence de myéline.

Périodes Réfractaires

• Le PA est soumis à des périodes réfractaires qui limitent sa fréquence.

• Période réfractaire absolue : Impossible de déclencher un nouveau PA, même avec un stimulus très fort, carles canaux sodiques sont inactivés.

• Période réfractaire relative : Un PA peut être déclenché, mais nécessite un stimulus supraliminaire (plus fort que la normale), car les canaux potassiques sont encore ouverts et hyperpolarisent la membrane.

Graduationdu Stimulus

Comme tous les potentiels d'action ont la même amplitude, l'intensité d'un stimulus est codée de deux manières :

• Recrutement temporel (codage fréquentiel) : Un stimulus plus fort entraîne une fréquence plus élevée de potentiels d'action.

• Recrutement spatial : Un stimulus plus fort active un plus grand nombre de neurones ou de récepteurs.

Synapse : Transfert de l'Information

Une synapse est un point de communication entre deux neurones (ouentre un neurone et une cellule cible).

• Elle peut être axo-dendritique (axone vers dendrite), axo-somatique (axone vers corps cellulaire) ou plus rarement axo-axonique (axone vers axone).

• Le neurone qui émet l'information est présynaptique, et celui qui la reçoit est postsynaptique. Un neurone peut être les deux.

• Un neurone peut recevoir des milliersde stimulations (~1000 à 10000 terminaisons).

Types de Réseaux Neuronaux

1. Réseau Divergent :

   • Un neurone envoie un influx à plusieurs neurones, amplifiant le signal.

   • Peut être divergent dans la même voie (ex: voies motrices) ou dans plusieurs voies (ex: contraction/décontraction musculaire).

2. Réseau Convergent :

   • Plusieurs neurones transmettent des informations à un seul neurone postsynaptique.

   • Permet la concentration d'informations et l'intégration, souvent dans les voies sensitives.

3. Réseau Réverbérant/d'action prolongée :

   • Implique des boucles de rétroaction qui prolongent le signal.

   • Intervient dans les activités rythmiques (respiration, marche, cycle veille/sommeil).

4. Réseau Parallèle de Post-décharge :

   • Un signal emprunte plusieurs voies pour atteindre la même cellule effectrice.

   • Les informations arrivent de manière décalée dans le temps, prolongeant la stimulation de la cellule cible.

   • Inpliqué dans les processus mentaux complexes (résolution de problèmes).

Les Deux Types de Synapses

1. Synapses Électriques :

   • Moins abondantes chez les mammifères.

   • Les neurones sont connectés par des jonctions ouvertes (connexions), permettant une transmission extrêmement rapide.

   • Peuvent être uni ou bidirectionnelles.

   • Jouent un rôle dans les activités synchrones (ex: éveil du SNC).

2. Synapses Chimiques :

   • Les plus nombreuses, caractérisées par la libération et la réception de neurotransmetteurs.

   • Processus unidirectionnel : le signal passe du neurone présynaptique au postsynaptique.

   • Le signal électrique est converti en signal chimique,puis retransformé en signal électrique, ce qui est plus lent que la synapse électrique (~0,3 à 0,5 ms).

   • Mécanisme :

     1. L'arrivée du PA au corpuscule terminal déclenche l'ouverture des canauxcalciques voltage-dépendants.

     2. L'entrée de Ca2+ provoque la fusion des vésicules synaptiques (contenant les neurotransmetteurs) avec la membrane présynaptique (exocytose).

     3. Les neurotransmetteurs sont libérés dansla fente synaptique et se fixent sur les récepteurs ligands-dépendants de la membrane postsynaptique.

     4. Cette fixation entraîne l'ouverture de canaux ioniques postsynaptiques, générant un nouveau potentiel gradué.

   • Les astrocytes et d'autres mécanismes assurent l'élimination rapide des neurotransmetteurs de la fente synaptique, limitant la durée de l'action.

Potentiels Post-synaptiques

L'effet d'un neurotransmetteur sur le neurone postsynaptique peut être :

• Potentiel Post-synaptique Excitateur (PPSE) :

  • Induit une dépolarisation de la membrane postsynaptique, la rapprochant du seuil d'excitation et favorisant le déclenchement d'un PA.

  • Typiquement causé par l'ouverture de canaux pour Na+ et K+, avec un flux net de Na+ entrant.

• Potentiel Post-synaptique Inhibiteur (PPSI) :

  • Induit une hyperpolarisation de la membrane postsynaptique, l'éloignant du seuil d'excitation et rendant plus difficile le déclenchement d'un PA.

  • Typiquement causé par l'ouverture de canauxCl- (entrée) ou K+ (sortie).

Intégration et Sommation

Un neurone intègre constamment les influences excitatrices et inhibitrices qu'il reçoit.

• Sommation Temporelle: Plusieurs PPSE/PPSI successifs provenant d'une même synapse peuvent s'additionner si les stimulations sont rapprochées dans le temps.

• Sommation Spatiale : Plusieurs PPSE/PPSI simultanés provenant de différentes synapses peuvent s'additionner.

• Lecône d'implantation est le principal intégrateur nerveux, où la somme des potentiels postsynaptiques détermine si le seuil est atteint et si un potentiel d'action est déclenché.

V) Neurotransmetteurs et Récepteurs

Pour qu'une substancesoit considérée comme un neurotransmetteur, elle doit :

• Être présente dans le corpuscule terminal.

• Provoquer une modification de l'activité électrique postsynaptique (PPSE ou PPSI).

• Être naturellement éliminée de la fente synaptique.

Classification des Neurotransmetteurs

1. Selon l'Effet :

   • Excitateur (+) : Déclenche un PPSE (ex: l'acétylcholine sur les muscles squelettiques).

   • Inhibiteur (-) : Déclenche un PPSI (ex: l'acétylcholine sur le cœur). Une même molécule peut avoir les deux effets selon le récepteur et le lieu.

2. Selon le Mécanisme d'Action :

   • Action directe : Le neurotransmetteur se fixe directement sur un récepteur-canal ionique, entraînant une réponse rapide (ouverture des canaux).

   • Action indirecte : Le neurotransmetteur utilise des messagers secondaires (ex: hormones) à l'intérieur de la cellulepostsynaptique, entraînant une réponse plus lente et plus durable.

3. Classification Chimique :

   • Acétylcholine (ACh) :

     • Premier neurotransmetteur découvert, essentiel pour la contraction musculaire.

     • Libérée dans la fente synaptique, se fixe sur des récepteurs cholinergiques.

     • Sont ensuite scindée en choline (récupérée par le neurone présynaptique) et acétate (éliminé) par l'enzyme acétylcholinestérase.

     • Récepteurs muscariniques (myocarde) : Ouvrent les canaux K+, entraînant un PPSI (hyperpolarisation, effet chronotrope négatif sur le cœur).

     • Récepteurs nicotiniques (SNC, muscles) : Ouvrent les canaux Na+ et Ca2+, entraînant un PPSE (dépolarisation).

   • D'autres classifications incluent les amines biogènes (dopamine, noradrénaline, sérotonine), les acides aminés (GABA, glutamate, glycine) et les neuropeptides (endorphines, substance P).

Modulation del'Activité Synaptique : Pharmacodynamie

Les synapses sont des cibles importantes pour les médicaments et les substances psychoactives.

• Agonistes : Substances qui miment l'action d'un neurotransmetteur endogène (ex: nicotine =agoniste de l'ACh dans le cerveau, stimulant l'apprentissage).

• Antagonistes : Substances qui bloquent l'action d'un neurotransmetteur (ex: curares = antagonistes des récepteurs nicotiniques à l'ACh, utilisés en anesthésie pourla relaxation musculaire).

• Neuromodulateurs : Messagers chimiques qui ne génèrent pas directement de PPSE/PPSI, mais modifient la force de la transmission synaptique.

  • Peuvent agir sur la membrane présynaptique (affectant la synthèse, la libération ou le recaptage du neurotransmetteur) ou sur la sensibilité de la membrane postsynaptique (rendant le récepteur plus ou moins sensible).

  • Exemples : La toxine botulique (inhibe la libération d'ACh en bloquant l'entrée de Ca2+)ou les anticholinestérases (inhibent l'enzyme de dégradation de l'ACh, prolongeant son action, utilisé pour Alzheimer ou la myasthénie).