Physiologie du Système Nerveux

25/02/2014

Physiologie du système nerveux Pr Leïla ERRGUIG Laboratoire Labora toire de de Physiologie Physiologie – FMPR E-mail : [email protected]  1ère  Année Pharmacie 1

PLAN Chapitre 1 : Rappels anatomo-fonctionnels de lorganisation du système nerveux Chapitre ! : Principes de fonctionnement dune cellule nerveuse Chapitre " : Principes de la communication nerveuse Chapitre # : Physiologie des r$cepteurs Chapitre % : &oelle $pinière 'tude des r$flexes Chapitre ( : )ronc c$r$*ral 'tude de la formation r$ticul$e Chapitre + : ,ystème nerveux autonome Chapitre  : ,ystème nerveux ,omati.ue

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PLAN Chapitre 1 : Rappels anatomo-fonctionnels de lorganisation du système nerveux Chapitre ! : Principes de fonctionnement dune cellule nerveuse Chapitre " : Principes de la communication nerveuse Chapitre # : Physiologie des r$cepteurs Chapitre % : &oelle $pinière 'tude des r$flexes Chapitre ( : )ronc c$r$*ral 'tude de la formation r$ticul$e Chapitre + : ,ystème nerveux autonome Chapitre  : ,ystème nerveux ,omati.ue

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1- In Intr trod oduc ucti tion on • Le système nerveux est le centre d'intégration et de trai traite teme ment nt de des s donn nné ées. C'es C'estt le sièg siège e des émo moti tion ons s, de la pensée, de la conscience et participe au maintien de l'homéostasie. • Il remp mpllit trois fon fonctions liées à:

* La réce récept ptio ion, n, * Le tran transp spor ortt de l'in l'info form rmat atio ion n sens sensor oriel ielle, le, * L’in L’inttégr égratio ation n et de la rép réponse onse à ce stim stimul ulu us. 44

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#ncéphale

Système Nerveux Central SNC

Voies afférentes

Système Nerveux Périphérique (SNP)

Stimuli sensoriels

Stimuli viscéraux

Moelle épinière

Voies efférentes

Système nerveux somatique

Motoneurones

Système nerveux autonome

SN (ortho) sympathique Muscles squelettiques

Fig.1 : Organisation du système nerveux

SN parasympathique Muscles lisses Muscle cardiaque landes

!r"anes effecteurs

55

2- Organi Organisation sation du système système nerveux nerveux 2-1/ Organisation anatomique 2-1-1/ Système nerveux somatique : a/ Système nerveux central ou névraxe • $e système nerveux central (SNC) est composé de l%encéphale & cerv rve eau ' cerv rve elet ' tronc céréral et de mo moel elle le ép épin iniè ière re intervi ervien entt dans dans l+an l+anal alys yse e des des donn donnée éess sens sensit itiv ives es et • *l int dans dans l+ émis émissi sion on des des infl influx ux nerv nerveu euxx  66

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Fig.2 : Organisation anatomique du système nerveux central Télencéphale Diencéphale

Mésencéphale Pont de Varole (protubérance) Bulbe rachidien

= Tronc cérébral

Moelle épinière

Cervelet 77

b/ Système nerveux périphérique

•

Le SNP est composé de nerfs crâniens et de nerfs spin sp inau aux x ou ra rach chid idie iens ns

•

Il comprend fonctionnelleme ement deux eux types pes de voie oies, des voie vo iess se sens nsit itiv ives es (ou afférentes)- transportant les influx nerv nerveu euxx- et des des voi voies es mot motric rices es ou effér efférent enteses- trans transpor portan tantt la répo répons nse e du SNC SNC

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2-1-2/ Système nerveux autonome a/ SN parasympathique b/ SN sympathique

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SNP∑

+ v

Nerfs crâniens

SNPS : TC et S2-S4 (craniosacre)

SN∑

=

Système Nerveux Autonome v SNS : T1 T1 - L2 (thoracolombaire)

SNS : T1 T1 - L2 (thoracolombaire)

Nerfs rachidiens

SNP somatique Fig.3 : Système Nerveux Périphérique et Système Nerveux Autonome

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2-2/ Organisation physiologique physiologique du système nerveux Au point de vue physiologique, le système nerveux se subdivise en:

1- Un système système nerveux nerveux sensiti sensitif  f  Constitué de

Récepteurs qui captent les

informations d’origine:

Extéroceptive (milieu extérieur) , Intéroceptive (milieu intérieur) ou Proprioceptive (muscle, tendons…)

2- Un système système nerveux nerveux intégratif  intégratif  Constitué du

Système Nerveux Central,

Figure.4

= centre de décision où arrive les informations et où sont élaborées les commandes. 11 11

3- Un sy syst stèm ème e ne nerv rveu eux x mo mote teur  ur  ayant

une

fonction

motrice ,

comp compos osé é de : *

SN Somatique connecté aux

muscle muscles s striés striés squele squelettiq ttiques ues,, *

SN

autonome

(Végétatif)

conn connec ectté aux mu musc scle les s lis lisses ses et aux glandes.

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PLAN Chapitre 1 : Rappels anatomo-fonctionnel anatomo-fonctionnelss de d e lorganisation du système nerveux Chapitre ! : Principes de fonctionnement dune cellule nerveuse Chapitre " : Principes de la communication nerveuse Chapitre # : Physiologie des r$cepteurs Chapitre % : &oelle $pinière 'tude des r$flexes Chapitre ( : )ronc c$r$*ral 'tude de la formation r$ticul$e Chapitre + : ,ystème nerveux autonome Chapitre  : ,ystème nerveux ,omati.ue

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1- Les cellule celluless du système système nerveux nerveux

$e systè ystème me nerv nerveu euxx est est compo omposé sé de . type typess de cell cellul ules es,, / les les neur neuron ones es / et cell cellul ules es "lia "liale less ("li ("liee- ou névro névro"l "lie ie))

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1-1/ Neurones • Le neurone est l’unité fonct fonctionne ionnelle lle du SNC (100 mil milliards de neur ne uron ones es da dans ns le cerveau cerveau). ). • Les neurones lésés ne sont pas renouvelés • Il est très spécialisé pour rec recevo evoir ir,, inté intégre grerr et transmettre l’information.. Les neurones sont agencés en réseaux et l’information comportent: - Les den dendri drites  tes : qui reçoiv reçoivent ent les les sign signau aux x d’en d’entr trée ée et les les tran transm smet ette tent nt vers ers la régi région on d’in d’inté tégr grat atio ion n du ne neur uron one. e. Ils Ils au augm gmen ente tent nt la surf surfac ace e de des s ne neur uron ones es et leur leur pe perm rmet ette tent nt de comm commun uniq ique uerr avec avec beaucoup beaucoup d’autres. d’autres.

15 15

Figure 5: structure du neurone 16 16

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* Le co corp rps s ce cell llul ulai aire re (s (som oma) a):: est le centre de contrôle du ne neur uron one e * Les axones : tran trans sporte rtent les les signa ignaux ux desti estiné nés s au aux x cibles.

• Le cône axonique ou segment initial ou collet = point de dépa dé part rt de l’ax l’axon one. e. Dans les neurones moteurs et interneurones, le cône axon axoniq ique ue = la zo zone ne gâ gâch chet ette te

• Dans les neurones sensoriels, la zone gâchette est adjace adjacente nte au récept récepteur eur

17 17

récepteur 0one 1chette ou c2ne axonique

Neurone sensoriel

0one "1chette

Neurone moteur

Figure.6 : cône axonique des neurones moteurs et sensitis

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1-2/ Les cellules gliales :

cellules de soutien du système nerveux

CELLULES GLIALES DU SYSTÈME NERVEUX CENTRAL

Forme la gaine de myéline

Soutien SNC, barrière HE, prélèvent K+ et neurotransmetteurs

Défe Défens nse e du du S SNC NC

Barri arrièr ère e en entr tre e compartiments, source de cellules souches neuronales

CELLULES GLIALES DU SYSTÈME NENRVEUX PERIPHERIQUE

Gaine de myéline, sécrétion de facteurs neurotropes

Cellules de soutien 19 19

2- Classif Classificatio ication n des des neuron neurones es 2-1/ Classification selon le corps cellulaire dendrite

axone

Figure.! :

2-1-1/ Neurone Pseudo unipolaire:  A un court prolongement qui se subdivise en deux : un dendrite dendrite et un axone 20 20

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2-1-2/ 2-1 -2/ Neu Neuron rone e mul multip tipola olaire ire:  :  nomb mbrreuses dendrit rites, un seul axone : ne neur uron ones es cérébral)

axone

pyra py rami mida daux ux (cortex dendrites

$eurone moteur mu%tipo%aire

Figure "

2-1-3/ Neurone bipolaire: une dendrite et un axone, ex: interneurones dendrite

Figure #

axone

$eurone moteur bipo%aire

21 21

2-2/ Classification selon l’axone  2-2-1/ Axones myélinisés: myélinisés:

3 &ans ces axones' de %ongs segments emba%%ées de p%usieurs

couc couche hess de membr embran ane e (gai (gaine ne de myé%i yé%ine ne)) a%te a%tern rnen entt avec avec des des peti petits ts segm segmen ents ts de memb membra rane ne sans sans myé%i yé%ine ne * %e %ess n+ n+ud udss de ,a ,anv nvie ierr -

- es es axones ones myé%in é%inis isés és poss possèd èden entt un gros gros ca%i ca%ibr bre' e' donc donc cond condui uise sent nt p%us p%us rapid rapidem ement ent %in% %in%ux ux nerve nerveux. ux.

22 22

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myéline

Figure 10 23

3$a 3$a "aine aine de myéli yéline ne form orme une une par paroi 4 rés résist istance ance éle élevée vée qui qui emp5ch p5che e le pass passa" a"e e de l+influx $+influx nerve rveux ne peut pass asser que d+un n6ud de 7anv anvier ier 4 l+autre tre , conduc conduction tion de type sal saltat tatoir oire e (pa (parr sau saut) t)

Figure 00: conduction sa%tatoire. 24 24

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8anss les ner 8an nerfs fs pér périph iphéri érique quess $a myéline est for mé mée par l+enroulement de la memrane des cellules de Sch9ann autour autour de l+ax l+axone one

Figure 8

25 25

8ans le SNC $a myéline est formée 4 partir des oli"odendrocytes

Figure 01: myé%ine des ce%%u%es du S$2

-Pathologie: Scl clér éros ose e en pl plaq aque ue:: maladie auto-immune au cours de laquelle des fibres nerveuses perdent leur myéline. Cela entraîne un ralentissement de la tran transmi smiss ssio ion n de l’in l’infl flux ux nerv nerveu eux x dans dans les les fibr fibres es atte attein inte tes. s.

26 26

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2-222-2/ 2/ Ax Axon ones es no non n my myél élin inisé isés:  s:  Diamè iamètr tre e < 1,5 1,5 µm Vites itess se de con ondu duc ction tion lent lente e se fais faisan antt de

pro proche che en proc proche he

parr cour pa couran ants ts loca locaux ux

Sens du courant Figure 03: conduction de proche en proche

27 27

Tableau 2 : différences morphologiques et fonctionnelles

28 28

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2-3/ Classification des neurones selon leur fonction 2-3-1/ Les neurones sensitifs  Dire Direct ctem emen entt reli reliés és au aux x orga organe nes s de des s sens sens et sont sont resp respon onsa sabl bles es de

faire

transiter

l'information

sensorielle

et

sensitive

asce ascend ndan ante te vers vers le cerv cervea eau. u.

29

2-3-2/ Les motoneurones Neurones moteurs chargés de conduire les ordres provenant

du

SNC,

les

informations

descendantes

(effé (effére rent ntes es)) , en dire direct ctio ion n de des s eff effec ecte teur urs. s.

2-3-3/ Les interneurones  Neurones qui ne sont ni sensoriels ni moteurs mais qui font la jonction entre ces deux types de neurones. Ils permettent de moduler l’information.

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Influx nerveux afférent ou sensitif

Corne postérieure

Neurone afférent ou sensitif Substance

gg. rachidien postérieur

blanche du Nerf mixte récepteur

interneurone

Substance grise

vers $+effecteur

Corne antérieure Corne antérieure 2 de %a moe%%e épinière

Influx nerveux efférent ou moteur Neurone efférent ou moteur

Figure 04 : $eurones se%on %eur onction

31

PLAN Chapitre 1 : Rappels anatomo-fonctionnel anatomo-fonctionnelss de d e lorganisation du système nerveux Chapitre ! : Principes de fonctionnement dune cellule nerveuse 1!"#Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre

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les cellules cellules du syst système ème nerveux nerveux classificat class ification ion des des neuron neurones es propri$ prop ri$t$s t$s $le $lectr ctri.u i.ues es de la fi*re fi*re nerve nerveuse use classi cla ssific ficati ation on des fi* fi*res res ner nerveu veuses ses

Principes de la communication nerveuse Physiologie des r$cepteurs ,ystème nerveux ,omati.ue )ronc c$r$*ral 'tude de la formation r$ticul$e &oelle $pinière 'tude des r$flexes ,ystème nerveux autonome

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3- 5ropriétés é%ectriques de %a ibre nerveuse $a mem memra rane ne plas plasmi mique que est est fait faite e d+un d+une e ico icouc uche he de phos phosph phol olip ipide idess entre entre lesque lesquels ls se trou trouv vent des des prot protéi éine ness mem memran ranai aire ress 4 fonct onctio ions ns spéci pécial alis isé ées, es, en:ym n:yme es- pom pompe ionique ionique-- récep récepteu teurr ou canal canal ionique ionique #lle sépar sépare e les milieu milieuxx intra intra et extra extracel cellul lulair aires es

;i"ure 20' 21 é%ectriquem é%ectriquement ent neutres' neutres' > 20 p%us concentré que 21. (20?21) > Suivant %e gradient de concentration' concentration' %es cations vont passer de 20 vers 21 (du mi%ieu %e p%us cc vers moins cc). > e compartiment 0 devient chargé négativement négativement > e compartiment 1 positivement' > @% sétab%it sétab%it a%ors une diérence de potentie% et un gradient é%ectrique. é%ectrique. 36

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C1 (LIC) A

3

A

3

C2 (LEC) '

'

A : anions : protéines non diffusibles

'

gradient électrique gradient de concentration

A

3

'

A

3

'

A

3

Solutions électriquement neutres C1 > C 2 C1 cha chargé rgé ( - ) C2 chargé ( + )

es cations du 21' attirés par %a charge négative du 20 vont < %eur

37

C1 (LIC)

tour migrer du 21 vers 20. 2eci va

A

3

se poursuivre Ausqu< un point

A

3

C2 (LEC) '

'

'

gradient

gradient électrique

chimique de concentration et %e

gradient de concentration

gradient gradient é%ectrique. é%ectrique.

A

3

'

A

3

'

déqui%ibre

entre

%e

A

3

Solutions électriquement neutres C1 > C 2 C1 cha chargé rgé ( - ) C2 chargé ( + )

38

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pottent entiel iel de membr embra ane po pour ur lequ leque el les 2 flux flux son ontt équi équiv vale alents nts  Le po mais ais de sens sens op opp posé osé est est ap appe pelé lé po pote tent ntie iell dé déquil uilibre ibre pou ourr un ion ion donné! donn é! noté noté "#ion$ "#ion$  5our 5our chaq chaque ue ion' ion' on peut peut ca%c ca%cu% u%er er ce pote potent ntie ie%% déq déqui ui%i %ibr bre e grBc grBce e< %équation %équ ation $erns $ernstt:

E(io E(ion) n) = RT RT/N /NF F logC logCex extr trac acel el/C /Cin intr trac acel el = 60 log log Ce Ce/C /Cii consta tant nte e des des gaC gaC par parai aits ts  , 9 cons   9 °abso%ue

va%ence ence de %i %ion  $ 9 va%  F 9 Faraday

7$aD 9 D 6 %og 2e/2i 9 D 6 %og 04/04 9 D 6

insi:

m; 7ED 9 - #4 m; 72%- 9 - ! m;

3-1-3/ Mécanisme ionique % lorigine du potentiel de repos 8ans toutes les cellules- la répartition des ions de part et d+autres de la memr memrane ane est est iné"a iné"ale le

Cc intracelaire meq/l

ions

Cc extracelaire meq/l

K+

140**

5

Na+

14

140**

Cl-

14

1 47

Ca++

10-4

1 40

20

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Au repos Le mouve ouvem ment ent des des ions ions se fait fait à tra traver vers le less ca cana naux ux de fu fuit itee: * Les ions ons Na+ ont ont tend tendan ance ce à entrer dans dans la cell cellul ule, e, atti attiré réss par par le gra gradie dient nt éle électr ctriqu iquee et chim chimique ique * Les ions K+ ont ont tend tendan ance ce à quitter la cellule à cause de leur gradient chimique, mais sera réintroduit ds la cellule grâce à son gradient électr électrique ique jusqu’ à un équi équili libr bree La Po Pomp mpee Na Na+/ +/K+ K+ ATPa TPase se dé dépe penda ndante nte : rétablit la répartition initiale des ions en chassant le Na+ vers l’ex l’exté téri rieu eurr et en rame ramena nant nt le K+ à l’in l’inté téri rieu eurr de la cell cellul ulee Elle fonctionne grâce à l’énergie libérée par l’hydrolyse de l’ATP l’ATP.. Le froid, l’anoxie et certains poisons (2, 4 dinitrophénol) bloquent la pompe ionique, la cellule perd sa polarité et c’est la mort cellulaire 41

membrane plasmique

cytoplasme

Na'

liquide extracellulaire Canal de fuite Na'

Na'

Na' Pompe Na+ K+

D'

D'

;lux passifs ;lux actifs

D'

D'

;i"ure