Le Systeme Nerveux
Le systeme nerveux est l'organe de coordination et de communication de l'organisme. Il est divise en deux grandes parties : le systeme nerveux central (SNC) et le systeme nerveux peripherique (SNP). Le SNC, constitue de l'encephale (cerveau, cervelet...
Cours
Organisation generale du systeme nerveux
Le systeme nerveux est l'organe de coordination et de communication de l'organisme. Il est divise en deux grandes parties : le systeme nerveux central (SNC) et le systeme nerveux peripherique (SNP). Le SNC, constitue de l'encephale (cerveau, cervelet, tronc cerebral) et de la moelle epiniere, est le centre de commande. Il est protege par des structures osseuses (crane et colonne vertebrale) et par les meninges, trois membranes protectrices. Le SNP comprend tous les nerfs qui relient le SNC au reste du corps. On distingue les nerfs sensitifs (ou afferents), qui acheminent les informations des organes sensoriels vers le SNC, et les nerfs moteurs (ou efferents), qui transmettent les ordres du SNC vers les muscles et les glandes. Le SNP comprend egalement le systeme nerveux autonome, qui regule automatiquement les fonctions vitales comme le rythme cardiaque ou la digestion, sans controle conscient. Cette organisation hierarchique permet une integration rapide des informations et une reponse adaptee aux stimuli de l'environnement.
La cellule nerveuse : le neurone et l'influx nerveux
L'unite fonctionnelle du systeme nerveux est le neurone, une cellule specialisee dans la reception, l'integration et la transmission de signaux electriques appeles influx nerveux. Un neurone typique possede un corps cellulaire contenant le noyau, des prolongements courts et ramifies nommes dendrites qui recoivent les signaux, et un prolongement unique et long, l'axone, qui conduit l'influx nerveux. L'axone est souvent entoure d'une gaine de myeline, une substance isolante formee par les cellules de Schwann (dans le SNP) ou les oligodendrocytes (dans le SNC), qui accelere considerablement la conduction de l'influx. L'influx nerveux est un phenomene electrique de nature ionique. Au repos, la membrane du neurone est polarisee (potentiel de repos a -70 mV). Lorsqu'un stimulus suffisant atteint le neurone, il provoque une depolarisation locale qui, si elle depasse un seuil, declenche un potentiel d'action. Ce potentiel d'action, une inversion brutale et transitoire de la polarisation (jusqu'a +30 mV), se propage de maniere autocentretenue le long de l'axone a une vitesse pouvant atteindre 120 metres par seconde pour les axones myelinises les plus gros. C'est ce signal tout-ou-rien qui constitue le message nerveux.
La communication entre neurones : la synapse et les neurotransmetteurs
L'influx nerveux ne peut pas franchir l'espace microscopique separant deux neurones, appele fente synaptique. La communication s'effectue alors par l'intermediaire d'une synapse chimique. Lorsque le potentiel d'action arrive a l'extremite de l'axone (bouton synaptique), il provoque l'ouverture de canaux calciques. L'entree d'ions calcium declenche la fusion des vesicules synaptiques avec la membrane presynaptique, liberant des molecules chimiques, les neurotransmetteurs, dans la fente synaptique. Ces neurotransmetteurs, comme la dopamine, la serotonine, l'acetylcholine ou le glutamate, diffusent et se fixent sur des recepteurs specifiques de la membrane postsynaptique (souvent situee sur une dendrite du neurone suivant). Cette fixation modifie la permeabilite ionique de la membrane postsynaptique, generant un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE) ou inhibiteur (PPSI). L'integration de ces signaux par le neurone postsynaptique determine s'il declenchera ou non son propre potentiel d'action. Les neurotransmetteurs sont ensuite rapidement elimines de la fente par degradation enzymatique ou recaptage pour mettre fin au signal et permettre une nouvelle transmission. Ce mecanisme est la cible de nombreuses substances psychoactives et medicaments.
Les reflexes et l'arc reflexe
Un reflexe est une reponse motrice rapide, stereotype et involontaire a un stimulus sensoriel. C'est la forme la plus simple d'integration nerveuse, souvent protectrice. Le circuit neuronal responsable est appele arc reflexe. Prenons l'exemple classique du reflexe myotatique (ou d'etirement), comme le reflexe rotulien teste par le medecin. Lorsque le tendon du quadriceps est etire par un coup de marteau, des recepteurs sensoriels specifiques (fuseaux neuromusculaires) dans le muscle sont actives. Cette information est conduite par un neurone sensitif (afferent) jusqu'a la moelle epiniere. Dans la substance grise de la moelle, ce neurone sensitif etablit une synapse directement avec un neurone moteur (efferent). Le neurone moteur, excite, envoie alors un influx nerveux vers le muscle quadriceps, provoquant sa contraction brusque et l'extension de la jambe. Ce circuit monosynaptique (une seule synapse) est extremement rapide. D'autres reflexes, comme le retrait de la main apres une brulure, impliquent un ou plusieurs interneurones dans la moelle epiniere, permettant une integration plus complexe (par exemple, contraction du muscle flechisseur et inhibition simultanee du muscle extenseur). Les reflexes spinaux ne necessitent pas l'intervention du cerveau, bien que celui-ci en soit generalement informe apres coup.
Les aires cerebrales, la plasticite et les sens
Le cerveau, avec ses environ 86 milliards de neurones, est organise en aires specialisees. Le cortex cerebral, la couche externe plissee, est divise en lobes (frontal, parietal, temporal, occipital) aux fonctions distinctes. L'aire motrice primaire (lobe frontal) controle les mouvements volontaires, tandis que l'aire somatosensorielle (lobe parietal) recoit les informations tactiles. Les aires visuelles sont situees dans le lobe occipital et les aires auditives dans le lobe temporal. Le langage implique principalement l'aire de Broca (production) et l'aire de Wernicke (comprehension). Ces aires ne sont pas immuables ; le cerveau possede une plasticite remarquable. Cela signifie que les connexions entre neurones (synapses) peuvent se renforcer, s'affaiblir ou se reorganiser en fonction de l'experience, de l'apprentissage ou apres une lesion. Par exemple, chez un musicien, l'aire controlant les doigts de la main principale est plus etendue. Les informations traitees par le cerveau proviennent des organes des sens, equipes de recepteurs sensoriels specialises. Ces recepteurs transforment un stimulus specifique (lumiere, son, pression, molecule chimique) en signal electrique (potentiel recepteur) qui est ensuite transmis au SNC. Les photorecepteurs de la retine (cones et batonnets) captent la lumiere, les mecanorecepteurs de la peau detectent le toucher, et les chemorecepteurs de la langue et du nez analysent les saveurs et les odeurs.
Addictions et systeme de recompense
Le systeme de recompense est un circuit cerebral profond qui renforce les comportements essentiels a la survie (manger, boire, relations sociales) en procurant une sensation de plaisir. Ce circuit cle fait intervenir un groupe de neurones situes dans l'aire tegmentale ventrale (ATV) qui projettent leurs axones vers le noyau accumbens et le cortex prefrontal, en liberant le neurotransmetteur dopamine. La liberation de dopamine dans le noyau accumbens est associee a la sensation de plaisir et de desir. Les substances psychoactives (drogues) detournent ce circuit naturel. Par exemple, la cocaine bloque la recapture de la dopamine, augmentant sa concentration dans la fente synaptique. La nicotine stimule directement les neurones producteurs de dopamine. A force de consommation, le cerveau s'adapte : il produit moins de dopamine naturellement ou reduit le nombre de recepteurs. C'est la tolerance (besoin d'une dose plus forte pour le meme effet). En l'absence de la substance, le desequilibre cree un manque et une souffrance qui poussent a la consommation compulsive, caracteristique de l'addiction. L'addiction est donc une maladie cerebrale chronique qui altere durablement la structure et le fonctionnement du systeme de recompense et des aires associees au controle des impulsions (cortex prefrontal), rendant le sevrage difficile.
Vocabulaire
Cellule nerveuse specialisee dans la reception, l'integration et la transmission de l'influx nerveux. Elle est composee d'un corps cellulaire, de dendrites et d'un axone.
Zone de communication fonctionnelle entre deux neurones, ou entre un neurone et une cellule effectrice (muscle, glande). La synapse chimique implique la liberation de neurotransmetteurs.
Signal electrique de nature ionique qui se propage le long de l'axone d'un neurone. Il correspond a un potentiel d'action et suit la loi du tout ou rien.
Circuit nerveux minimal qui permet une reponse motrice rapide et involontaire (reflexe) a un stimulus. Il comprend au moins un recepteur sensoriel, un neurone afferent, un centre integrateur (ex: moelle) et un neurone efferent.
Capacite du cerveau a modifier son organisation structurelle et fonctionnelle (connexions synaptiques) tout au long de la vie, en reponse a l'experience, l'apprentissage ou une lesion.
Molecule chimique liberee par le neurone presynaptique dans la fente synaptique. Elle se fixe sur des recepteurs specifiques du neurone postsynaptique pour transmettre le message.
