Sciene de la vie physiologie nerf CM1,2,3 PDF

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Cours L1 staps cm...

Description

Le système nerveux

 Au programme :

 Introduction système nerveux : Le système nerveux est composé de 2 grandes paries principale  le système nerveux centrale/le système nerveux périphérique. Description :

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Le système nerveux centrale est composé de l’encéphale et de la moelle épinière, il agit comme un ordinateur CAD qu’il intègre toutes les infos qui lui arrive et va coordonner les infos et sélectionner à partir de ces infos une réponse approprié.

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Le système nerveux périphérique correspond au câblage dans le réseau, il comprend l’ensembles des nerfs présents dans l’organisme et il va être diviser en 2 parties : la voix afférente ou sensitive : o La voix sensitive comprend les nerfs qui envoient les infos de nos récepteur sensoriel, vers le système nerveux centrale. o L’info qui arrive au système nerveux centrale et est transmis vers l’ensemble des nerfs qui transmette l’info du système nerveux centrale vers les effecteurs qui sont les différents organes : c’est la voix efférente.

On peut diviser les voies efférentes en 2 systèmes :  

Le système nerveux somatique est associé au contrôle volontaire des mouvement avec pour seul effecteur le muscle squelettique contrôle contraction muscle Le système nerveux autonome est lui en charge de réguler les grandes fonctions de l’organisme (cardiaque, respiratoire) tout ce qui maintient la vie. Il régule de manière automatique et involontaire toutes les grandes fonctions de l’organisme, il est lui-même divisé en deux parties : o Le système parasympathique qui a la plupart du tps un effet inhibiteur sur les organes qu’il contrôle. o Le système sympathique qui a un effet stimulateur, excitateur sur les organes qu’il contrôle. Généralement les organes sont contrôlés à la fois par le système parasympathique et le système sympathique.

Plan générale système nerveux : 1 Structure du système nerveux 2 Le fonctionnement du système nerveux 3 Organisation du système nerveux centrale 4 Organisation du système nerveux périphérique

I.

Structure du système nerveux

1) Les cellules nerveuses

Description des cellules qui composent le système nerveux : on pense tout de suite au neurone mais il existe une autre catégorie aussi importante. Le neurone a pour rôle de transmettre l’influx nerveux (=l’info) et à côté de ça le 2ième grand type de cellule dans le système nerveux sont les cellules de gliales qui assure le bon fonctionnement des neurones leurs apporte en nutriment.... Un Homme possède 100 Millard de neurones dans l’ensemble du système nerveux et autant de cellule gliales.

a. Les cellules gliales

L’ensemble de ces cellules est aussi appelé la NERVOGLIE. Glie du grec=colle qui correspond au rôle de soutien et de maintien du système nerveux. Il existe en tout 4 différents types de cellules gliales :

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Les Astrocytes : prolongement en forme d’étoile, ils font le lien entre les vaisseaux sanguins et les neurones, ils vont fournir les neurones en nutriment et en oxygène. Tous ces

nutriments passent du sang à l’astrocyte et ensuite au neurone. Les astrocytes servent aussi à éliminer des déchets que produisent les neurones  rôle très important dans le système nerveux.

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Les oligodendrocytes sont la 2ième catégorie de cellule qui sont présents dans le système nerveux centrale et leurs équivalents dans le système nerveux périphérique correspond aux cellules de Schwann. Ils ont un nom différent en fonction d’où ils se trouvent mais ils possèdent le même rôle. Ils vont produire la gaine de myéline qui est un isolant électrique autour de l’axone du neurone permet la transmission plus rapide de l’influe nerveux.

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Les cellules de Schwann

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La microglie, représente les cellules de défense du système nerveux c’est l’équivalent des macrophages leurs but est d’éliminer les cellules étrangères qui pénètre dans l’organisme.

b. Les neurones Ce sont les cellules qui conduisent l’info nerveuses. Leurs durées de vie est très longue, l’homme possède une certaine quantité de neurone à la naissance jusqu’à la mort mm si cette quantité de neurone se désagrège vers la fin de vie. Les neurones ne peuvent pas se diviser, il n’y donc pas de renouvellement de ces neurones. Cependant, depuis quelque année, ont c’est aperçu que dans la zone hippocampe, une zone impliquée dans la mémoire et le processus d’apprentissage il y avait une neurogénèse. Cela n’est possible que dans cette zone du corps humain pour l’instant ailleurs ce processus n’existe pas. Des études ont notamment montré que l’activité physique augmenterai la neurogénèse de l’hippocampe.

c. La structure

Correspond au motoneurone : On retrouve des caractéristiques communes à tous les neurones qu’ils soient sensitifs ou moteur. Les Dendrites, sont des prolongements cellulaires qui sont en générale multiple et tj très court. Ils reçoivent l’info provenant d’autres neurones qui vont être connectées au niveau de ces dendrites. A la réception de l’info, les dendrites vont générer un influe nerveux le PA et ils vont le transmettre jusqu’au corp cellulaire du neurone que l’on appel soma. Il contient le noyau du neurone ainsi que l’ensemble des organites que l’on retrouve dans toute cellule  le réticulum qui permet la synthèse et la production de lipides, les mitochondries qui vont permettre la synthèse d’ATP… C’est à ce niveau-là que la synthèse des protéines va se faire elles vont ensuite être transportés dans l’axone et puis jusqu’au bouton synaptique.

On observe sur cette image, la corp cellulaire avec le noyau on devine le réticulum, les mitochondries à partir de ce corps cellulaire, on observe de nombreux prolongement : les dendrites et l’axone. On voit des connexions au niveau des dendrites qui s’établisse avec de nombreux neurones à proximité on peut aussi avoir des jonctions au niveau du corp cellulaire directement sur la membrane. L’info est reçue au niveau des dendrite, le PA est généré et transmis par l’axone (but premier de l’axone) jusqu’aux terminaisons axonales  les boutons synaptiques. C’est ensuite à ce niveau que les infos vont être transmises à d’autre neurones. L’axone est unique et peut être plus ou moins long. Certain axones atteignent près de 1 mètre  motoneurone de l’orteil de la moelle à l’oreille.

On peut voir les cellules de Schwann qui forment la gaine de myéline. On a 2 types de catégories d’axone :  

L’axone myélinique  sans myéline L’axone myélinique  possède de la myéline

Dans l’axone myélinique : la cellule de Shawn ou la membrane de la cellule de Schwann va s’enrouler autour de l’axone, les organites vont être rejetés à la périphérie. De par la nature lipidique de la membrane la gaine de myéline va être un très bon isolent. Entre les cellules de Schwann on observe des nœuds de Ranvier, ce sont des petites zones entre les gaines de myéline et les cellules de Schwann où l’axone n’est donc pas isolé électriquement car zone ou pas de gaine. C’est au niveau de ces nœuds que les Pa vont pouvoir être déclenchés, générés. Dans le cas des neurones amyéliniques : comme les neurones et donc les axones sont proches et qu’ils sont traversés par un courant électrique, pour éviter une transmission du courant vers les autres axones à proximité on a l’axone qui est dans un rempli de la membrane ça a un effet sur la vitesse de conduction de l’influx car pas de gaine de myéline donc moins rapide. Gaine de myéline= plus vite Cellule de Schwann dans le système nerveux périphérique son équivalent en termes de catégorie de cellule dans le système nerveux centrale est l’oligodendrocyte.

d. L’arborisation terminale

Chaque prolongement va pouvoir aller se connecter avec d’autres neurones d’autres cellules excitables comme les cellules musculaires. L’arborisation terminale est l’extrémité ramifiée de l’axone d’un neurone. Les boutons synaptiques sont à l’extrémité de cette arborisation terminale, là où se trouvent les synapses. L’arborisation terminale de l’axone est riche en vésicules synaptiques contenant les neurotransmetteurs.

e. Classification structurale et fonctionnelle

On peut les classer les neurones par rapport à deux critère  leurs structures ou leurs fonctions. 

Sur le plan structural, on les classe en fonction du nombre de prolongement partant du corps cellulaire Neurone multipolaire car nombreux prolongements qui partent du corps cellulaire

Neurone unipolaire car possède 1 seul prolongement unique court qui part du corps cellulaire et qui se divise ensuite en deux l’un fait office de dendrite et l’autre d’axone.

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Sur le plan fonctionnel

Neurone unipolaire  neurone sensitif qui capte les messages à partir des récepteurs sensoriels ils sont situés dans l’organisme au sein d’un muscle, ils vont renseigner le système nerveux centrale sur l’étirement du muscle notamment. Ils transmettent l’info jusqu’au système nerveux centrale de la périphérie aux centrales.

Neurone multipolaire  neurone moteur qui transmet du système nerveux centrale jusqu’au effecteurs du mouvement ou la périphérie ex : les muscle. Les neurones moteurs vont de l’encéphale jusqu’à la moelle et enfin jusqu’aux effecteurs. Neurone bipolaire  2 prolongements avec un côté dendritique et un côté axonal : ils se trouvent dans le système nerveux centrale et servent à connecter différents neurones entre eux soit dans l’encéphale soit dans la moelle. Ces interneurones interviennent dans le reflex de flexion contraction agoniste et décontraction antagoniste.

Boucle de régulation : Le récepteur transmet l’influx nerveux via le neurone sensitif ou afférent qui est unipolaire et on a au niveau du système nerveux centrale les interneurones qui assurent le transfert du neurone sensitif ou afférent au neurone moteur ou efférent qui envoi jusqu’à la périphérie et jusqu’aux effecteurs.

L’influx nerveux est un phénomène électrique même principe que les files électriques génération du PA et transmission.

II.

Fonctionnement du système nerveux

1) Le neurone

a. Le potentiel de repos membranaire

Potentiel de membrane :

Le potentiel de membrane, ou polarisation membranaire, est la différence de potentiel électrique existant entre les faces extracellulaires et intracellulaires de la membrane plasmique de toute cellule vivante.  Interne = - et externe = + voir schéma bleu rouge. Le potentiel de repos correspond au potentiel de membrane d'une cellule excitable, en l'absence de stimulation. La dépolarisation est une modification du potentiel de membrane qui tend à lui donner un signe opposé à celui observé au repos (vers ou au-delà de 0). L'hyperpolarisation est une modification du potentiel de membrane qui tend à accentuer sa valeur. Le potentiel électrique, exprimé en volts (symbole : V), est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de l'espace.

On représente le potentiel de repos membranaire avec le dispositif du voltmètre électrode à l’intérieur de la cellule et à l’extérieur, ce dispositif permet de mesurer un potentiel membranaire. On peut voir que la membrane d’un neurone est le siège d’une différence de potentiel ou de charge électrique entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Si on position les 2 électrodes à la surface de la membrane le voltmètre affiche 0 mais si on rentre dans la cellule on voit apparaitre cette différence de potentiel qui se situe aux alentours de -70/-60 millivolts  L’intérieur de la cellule présente une charge négative par rapport à l’extérieur on dit que le neurone, la membrane est polarisée. La phase interne de la membrane est - par rapport à l’externe qui est +.

2) Le potentiel de repos du neurone

a. Répartition des ions

Cette différence de potentiel ou polarisation membranaire est liée à une différence au niveau de la répartition des ions sur les phase intracellulaire (-) et extracellulaire (+).

*Remarque : Les ions portent des charges électriques : les cations (+) positifs et les anions négatif (-).

La répartition des ions est différente de part et d’autre de la membrane  le sodium (Na+) est plus concentré à l’extérieur qu’à l’intérieur alors qu’à l’inverse le potassium (K+) est plus concentré à l’intérieur de la cellule. Si on fait le bilan de l’ensemble des charges électriques à l’intérieur de la cellule on voit autant de molécule chargée positivement que négativement. Si on fait la somme des molécules présentes dans l’intracellulaire, on voit que la charge est neutre car il y a une annulation des charges sur le plan électrique. Idem dans le milieu extracellulaire. *Remarque :  

Les charges +  ions sodium, calcium potassium Les charges –  ions chlore, bicarbonate, protéines

b. Pompe sodium (Na+) / potassium (K+) ATPase

Cette répartition différente de ces 2 ions est liée à la présence d’une protéine dans la membrane : la NaK ATPase qui est une pompe qui possède une activit enzymatique de type ATPase. C’est une pompe capable de dégrader et d’hydrolyser l’ATP pour récupérer de l’énergie dans le but de fonctionner on parle de la pompe sodium potassium ATPase. Le but de son fonctionnement est de faire sortir les ion sodium de la cellule et à faire rentrer les ion potassium. Pour 3 ions sodium de sorti il y a 2 potassiums qui rentrent. Cette pompe est responsable du rétablissement de l’équilibre initiale après un potentiel d’action. Cependant s’il n’existait que ce mécanisme  plus de sodium à l’intérieur et plus de potassium à l’extérieur c’est pour ça que dans la membrane il existe des canaux qui permettent le passage des ions.

c. Canaux potassiques et sodique

Au niveau de la membrane du neurone on trouve un grand nombre de canaux qui permettent le passage des ions :  

Canal potassique permet le passage des ions potassium à travers la membrane Canal sodique permet le passage des ions sodium à travers la membrane (moins présent que le potassique)

*Remarque : le passage de certaines molécules à travers la membrane est possible (membrane semiperméable) à condition que celles-ci soient « petites » comme les gaz : O2 / N2 / CO2. L’eau peut aussi passer mais ce type de molécules travers la membrane grâce à des aquaporines (mm principe k/Na) qui sont spécifiques à l’eau. La membrane possède une imperméabilité forte et total aux ions.

Se sont donc les canaux potassiques qui vont être responsable du potentiel de repos du neurone. Les canaux potassiques permettent au potassium de se diffuser à travers la membrane plasmique qui est semi perméable et qui ne laisse pas passer les ions. Les ions empruntent des canaux sélectifs (potassique ou sodique) ce qui va permettre une diffusion au travers de la membrane. Cette diffusion s’effectue en fonction du gradient de concentration = Lorsque la concentration d'un composé chimique ou d'un ion est différente d'un côté à l'autre d'une membrane, cela crée un gradient de concentration. Le gradient de concentration est indispensable à la cellule. En fonction de ce gradient, les ions vont passer à travers les canaux spécifiques pour partir d’un milieu concentré vers un milieu moins concentré en cet ion  passage du +c vers le -c. Ce passage

d’un milieu à l’autre en fonction du gradient de concentration et dans le but d’équilibrer les concentrations en ions, correspond à la diffusion  diffusion simple. Dans le cas de la cellule nerveuse, la diffusion se fait en fonction du gradient de concentration mais comme la pompe sodium/potassium induit une rentré de potassium et une sortie de sodium dans la cellule, un déséquilibre est maintenue grâce à cette pompe qui induit une concentration plus élevée de potassium dans la cellule (elle préfère avoir plus de K+ car son équilibre correspond à une plus grande concentration de k+ que de Na+, car trop de sodium et pas assez de potassium entraine un mauvais fonctionnement) et une concentration plus élevée de sodium dans le milieu extracellulaire. Lorsqu’il y a une sortie importante de K+ on parle de fuite de potassium (K+). Celle-ci se fait par les canaux potassiques de fuite. Si on mesurait théoriquement le potentiel de repos d’une cellule avec juste des canaux potassiques on arriverai à une cellule avec un potentiel de repos de -85mV. Les canaux sodiques permettent le passage sélectif du sodium en fonction du gradient de concentration du Na+ et selon le principe de la diffusion le Na+ va passer du milieu concentré à un milieu moins concentré. Moins de canaux sodiques que de potassique donc -65/-70 et pas -85. L’entrée du sodium compense en partie la sortie du potassium. C’est l’ensemble de ces trois mécanismes qui maintiennent à -65 pompe entretient gradient électrique en permanence.

Résumé :  

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Une cellule comporte majoritairement plus de K+ dans son milieu intracellulaire que de Na+. Ces concentrations différentes vont s’équilibrer grâce au gradient de concentration les molécules vont se déplacer du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré  on atteint alors un équilibre des concentrations. Mais cet équilibre n’est pas optimal pour le fonctionnement de la cellule celle-ci préfère avoir plus de K+ à l’intérieur pour son bon fonctionnement. La pompe sodium/potassium va permettre de faire sortir 3 sodiums (Na+) et rentrer 2 potassiums (K+)  concentration en K+ augmente et la cellule se porte donc bien Les trois mécanismes ?

Schéma bilan à main

3) Le potentiel d’action

a) Les différentes phases

Dispositif expérimental : permet d’enregistrer le PA comme pour le potentiel de repos avec un générateur électrique qui va injecter des charges positives (du courant) par le biais d’une électrode à l’intérieur de la cellule cela permet de déclencher des PA donc l’influx nerveux et de les d’enregistrer grâce à un voltmètre ou un oscillogramme.

A la suite d’une stimulation on obtient un enregistrement et on voit que le potentiel d’action se décompose en plusieurs phases :

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1ère phase  Dépolarisation : -70 mV (potentiel de repos) pour atteindre un potentiel positif +40mV. Au repos la membrane est polarisée et à partir du moment où le potentiel de membrane est plus élevé que le potentiel de repos on dit que la membrane est dépolarisée.

*Remarque : tant que le 0 n’est pas dépassé la membrane est toujours chargée négativement à l’intérieur par rapport à l’extérieur on est tj dans des potentiels négatifs, mais la dif est de moins en moins grande entre intérieur et extérieur. A partir du moment où on passe au potentiel + on a une inversion de la polarisation de la membrane l’intérieur devient + par rapport à l’extérieur  phase de dépolarisation (membrane a un potentiel supérieur à son potentiel de repos).

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2ième phase  Repolarisation : correspond à la phase ou le potentiel par de +40mV et revient au potentiel de repos CAD -70mV pendant cette phase de repolarisation on dit que la membrane est dépolarisée toujours car tj au-dessus du potentiel de repos.

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3ième phase  Hyperpolarisation : la membrane est encore plus négative qu’elle ne l’est au repos on atteint -80mV, elle est inférieure au potentiel de repos donc hyperpolarisée intérieur encore plus négatif par rapport à l’extérieur que au niveau du potentiel de repos.

Ce potentiel de repos ce forme et se transmet grâce au déplacement des ions de part et d’autre de la membrane ces déplacement se font grâce à des canaux ionique spécifiques.

Loi du tout ou rien : Cette loi régis la transmission de l’influe nerveux, à partir du moment ou une stimulation est suffisante pour générer un PA son amplitude est d’emblé maximal et ne variera pas même si l’intensité de la stimulation augmente. Soit la stimulation suffisante et donc ...