Le tissu nerveux Pierre-Luc Côté plcote@cegep-fxg.qc.ca Cegep François-Xavier-Garneau Adapté de...

Le tissu nerveuxLe tissu nerveux

Pierre-Luc Côtéplcote@cegep-fxg.qc.ca

Cegep François-Xavier-Garneau

Adapté de Jean-François Trottier (cégep FXG) et de Gilles Bourbonnais (cégep Ste-Foy)

Maintien de l’homéostasie

1. Système endocrinien (hormonal)

Sécrétion d’hormones dans le sang

Action lente mais soutenue

2. Système nerveux

Influx nerveux (courant électrique le long d’un neurone)

Action rapide et brève

H

H H

OH

O

Fonctions du système nerveux

1. Perception de l’information sensorielle (interne et externe)

2. Traitement de l’information (intégration)

Système nerveux central (SNC; encéphale et moelle épinière)

3. Production d’une réponse motrice

Organes végétatifs

Muscles volontaires

Système nerveux périphérique (SNP; nerfs)

SNC et SNP

•Traitement de l’information

•Lien entre les fonctions sensorielles et motrices

•Achemine l’information au SNC et envoie l’information en provenance du SNC (nerfs)

Système nerveux

Système nerveux central (SNC) Système nerveux périphérique

Encéphale Moelle épinière Voie sensitive (afférente) Voie motrice (efférente)

Neurones sensitifs

somatiques

Neurones sensitifs

viscéraux

Système nerveux somatique

Système nerveux autonome

Division sympathique Division parasympathique

Voie sensitive (afférente)

Neurofibres sensitives

Propagation des influx nerveux en provenance des récepteurs vers le SNC

Voie motrice (efférente)

Neurofibres motrices

Propagation des influx nerveux en provenance du SNC vers les effecteurs

Système nerveux somatique

Volontaire (conscient)

Propagation des influx nerveux aux muscles squelettiques

Système nerveux autonome

Involontaire

Propagation des influx nerveux vers les muscles lisses, le muscle cardiaque et les glandes

Régulation du milieu interne

Division sympathique

Prépare l’individu à l’action (situation de stress)

Hausse du pouls, inhibition de la digestion, inhibition de la salivation, etc.

Division parasympathique

Conservation de l’énergie

Baisse du pouls, stimulation de la digestion, stimulation de la salivation, etc.

Les divisions sympathique et parasympathique ont habituellement des effets contraires.

Organes

SNP

SNC

Stimulus

Récepteurs

Transmission de l’influx nerveux par

des voies sensitives

Analyse et intégration de l’information qui permet l’élaboration et l’initiation d’une réponse.

Transmission des influx nerveux par les voies motrices

Système nerveux somatique

Système nerveux autonome (para- et

sympa-)

Muscles squelettiques

Muscle cardiaques, muscles lisses et

glandes

Réponse

Histologie du tissu nerveuxHistologie du tissu nerveux

2 types de cellules:

Neurones (transmission de l’influx nerveux)

Gliocytes (ou névroglies; soutiennent les neurones)

Histologie: les neurones

Les neurones:

Sont des cellules excitables.

Propagation des influx nerveux.

Ont une longévité extrême.

Peuvent fonctionner pendant toute une vie.

Sont amitotiques.

Ne se divisent pas.

Consommation d’énergie très élevée

Plusieurs transporteurs actifs dans la membrane des neurones.

Le modèle du neurone

Corps cellulaire: Contient le noyau et les organites.Dendrites: Acheminent les messages vers le corps du neurone.Cône d’implantation: Lieu d’où part l’influx nerveux.Axone: Conduit les messages du corps du neurone.Terminaisons axonales: Extrémités de l’axone où se transmettent les influx à d’autres cellules.Synapse: Point de rencontre entre les terminaisons axonales et une autre cellule.

Le modèle du neurone (suite)

Cellules de Schwann (neurolemmocytes)

Entourent l’axone.

Forment une couche isolante (gaine de myéline; isolant électrique).

Permettent d’accélérer la vitesse de l’influx nerveux le long de l’axone.

C’est un gliocyte du SNP (nerfs).

Axone

Cellule de Schwann

Espace entre les cellules de Schwann: nœud de Ranvier ou nœud de la neurofibre.

Gaine de myéline

Dans le système nerveux périphérique (SNP):

Formée de cellules de Schwann (neurolemmocytes)

Dans le système nerveux central (SNC):

Formée des prolongements des oligodendrocytes (un autre gliocyte)

Substance blanche et grise du cerveau

Substance blanche:

Formée surtout d’axones myélinisés

Substance grise:

Formée surtout de corps cellulaires et des axones amyélisés

Classification structurale des neurones

Selon le nombre de prolongements qui émergent du corps cellulaire.

Bipolaire

Multipolaire

Unipolaire

Les plus abondants (principal neurone dans le SNC)

Dans certains organes des sens (rétine, muqueuse olfactive)

Surtout dans le SNP

Variétés de neurones

Noir: corps du neurone et dendrites

Rose: axone

Classification fonctionnelle des neurones

Selon le sens de la propagation de l’influx nerveux:

Neurones sensitifs (ou afférents): acheminent l’information au SNC (surtout des neurones unipolaires; bipolaires aussi).

Neurones moteurs (ou efférents): acheminent l’information du SNC aux organes effecteurs (surtout des neurones multipolaires).

Interneurones (ou neurones d’association): font le lien entre les neurones sensitifs et moteurs (surtout multipolaires).

Neurone sensitif

Neurone moteur

Histologie: Les gliocytes (ou névroglie)

Cellules qui entourent, isolent, protègent et soutiennent les neurones.

Plus petits que les neurones, mais beaucoup plus nombreux.

Ils constituent la moitié de la masse de l’encéphale.

Cellules mitotiques (division cellulaire possible)

Histologie (gliocytes) SNC vs SNP

Système nerveux central:

Astrocytes

Oligodendrocytes

Microglies

Épendymocytes

Système nerveux périphérique:

Gliocytes ganglionaires

Nerolemmocytes (cellules de Schwann)

Astrocytes

Entourent les neurones pour créer un réseau de soutien.

Régulent les échanges entre les capillaires et les neurones (ex: glucose).

S’attachent aux capillaires pour constituer une partie de la barrière hémato-encéphalique.

Régissent le milieu chimique entourant les neurones (ex.: recaptage des neurotransmetteurs et des ions K+).

Microglies

Rôle protecteur pour le SNC:

Remplacent les cellules du système immunitaire puisqu’elles n’ont pas accès au SNC.

Phagocytes les microorganismes étrangers ou les neurones endommagés, anormaux ou morts.

Oligodendrocytes

Leurs prolongements s’enroulent autour des axones du SNC pour former une gaine de myéline.

Responsables de la matière blanche de l’encéphale.

Épendymocytes

Tapissent les cavités centrales de l’encéphale et de la moelle épinière.

Forment la barrière perméable entre le liquide cérébro-spinal et le liquide interstitiel du SNC.

Le battement de leurs cils facilite la circulation du liquide cérébro-spinal.

Gliocytes ganglionnaires (ou cellules satellites)

Entourent le corps cellulaire des neurones situés dans le SNP, plus précisément au niveau des ganglions.

Un ganglion: regroupement de corps cellulaires de neurones hors du SNC.

Fonction de soutien et métabolique.

Neurolemmocytes (cellules de Schwann)

Cellules constituant la gaine de myéline dans le SNP

Même fonction que les oligodendrocytes du SNC

La neurophysiologieLa neurophysiologie(mécanisme de propagation de l’influx nerveux)(mécanisme de propagation de l’influx nerveux)

Potentiel de repos de la membrane

Il existe une différence de charge entre l’intérieur et l’extérieur de l’axone: forme un potentiel de membrane.

Le potentiel de membrane d’un neurone non stimulé est de -70 mV. (le signe « – » indique que le cytoplasme est chargé négativement alors que la face externe est chargée positivement.)

Composition ionique de chaque côté de la membrane de l’axone

Milieu intracellulaire:

Ions positifs: K+ surtout (un peu ne Na+)

Ions négatifs: protéines et ions phosphates

Il y a un léger surplus d’ions négatifs (-)

Milieu extracellulaire:

Ions positifs: Na+ surtout (un peu de K+)

Ions négatifs: Cl- surtout

Il y a un léger surplus d’ions positifs (+)

-

+

Membrane plasmique

Milieu intracellulaire

Milieu extracellulaire

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+K+

K+

K+

K+

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-

Cl-Cl-

Cl-

Na+

K+

Prot-

Prot-Prot-

Prot-PO4

3-

PO43-

PO43-

PO43-

PO43-PO4

3-

+

-

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Composition ionique de chaque côté de la membrane de l’axone

Composition ionique de chaque côté de la membrane de l’axone

Composition ionique de chaque côté de la membrane de l’axone

La membrane plasmique est perméable.

Présence de protéines de transport:

Transporteur à Na+

Transporteur à K+

Pompe Na+/K+

Diffusion et transport actif des ions

Le K+ diffuse vers l’extérieur de la cellule selon son gradient de concentration.

Le Na+ diffuse vers l’intérieur de la cellule selon son gradient de concentration.

Cependant, la membrane est 75 fois plus perméable aux ions K+ qu’aux ions Na+. Donc, l’extérieur a tendance à être chargé « + ».

Si on laissait la diffusion se produire, on atteindrait un équilibre des charges de chaque côté de la membrane, ce qui enlèverait le potentiel de repos.

Les pompes Na+/K+ pompent les ions Na+ vers l’extérieur de la cellule et pompent les ions K+ vers l’intérieur.

Se fait contre le gradient de concentration, donc nécessite de l’énergie (ATP)

Environ 70% de l’énergie dépensée par un neurone sert à faire fonctionner les pompes Na+/K+.

Les potentiels gradués

Un stimulus provoque l’ouverture de canaux ioniques.

Cela induit la diffusion des ions qui modifient le potentiel de membrane.

Cela crée un potentiel gradué:

Modification locale et de courte durée du potentiel membranaire.

L’intensité du potentiel gradué est directement proportionnel à l’intensité du stimulus.

Si un stimulus ouvre des canaux à potassium (K+):

Diffusion des ions K+ à l’extérieur de la cellule

rend le potentiel de membrane plus négatif.

Ce phénomène se nomme l’hyperpolarisation

Hyperpolarisation

Potentiel de repos (-70 mV)Hyperpolarisation

Si un stimulus ouvre des canaux à sodium (Na+):

Diffusion des ions Na+ vers l’intérieur de la cellule

rend le potentiel de membrane moins négatif.

Ce phénomène se nomme la dépolarisation

Dépolarisation

DépolarisationPotentiel de repos (-70 mV)

Propagation des potentiels gradués

Suite à un stimulus dépolarisant, les ions positifs qui ont entré dans le neurone migrent vers les régions négatives adjacentes.

Les ions négatifs, pour leur part, migrent vers les régions positives.

Cette migration ne se fait pas de part et d’autre de la membrane, mais bien le long de celle-ci.

La perméabilité de la membrane aux ions fait que les potentiels gradués ne se déplacent que sur de courtes distances avant de disparaître.

Les potentiels d’action

Un stimulus fort ouvre un plus grand nombre de canaux protéiques.

Ceci produit une plus grande perméabilité de la membrane plasmique.

Le potentiel d’action

Si un stimulus dépolarisant est assez fort:

La dépolarisation peut atteindre le seuil d’excitation (environ -55 mV).

Alors, des canaux voltage-dépendants à sodium s’ouvrent et font entrer massivement du Na+ dans le neurone.

Ceci accroît la dépolarisation au point d’inverser les polarités de la membrane.

La réaction déclanchée par l’atteinte du seuil d’excitation se nomme le potentiel d’action.

Le potentiel d’action

1. Seuil d’excitation atteint

Potentiel de repos

Seuil d’excitation

2. Ouverture des canaux à Na+ voltage-dépendants

3. Potentiel d’action (inversion des polarités)

Inversion des polarités où le stimulus agit.

Qu’est-ce qu’un canal voltage-dépendant?

C’est un canal protéique qui s’ouvre sous l’effet d’un courant électrique.

Le déplacement d’ions à travers la membrane du neurone et dans celui-ci constitue un courant électrique qui ouvre les canaux voltage-dépendant.

Deux types de canaux voltage-dépendants sont impliqués dans le potentiel d’action:

Canaux à sodium

Canaux à potassium

Une fois le potentiel d’action atteint, il y a une repolarisation.

Il y a une baisse de polarité.

Due à 2 facteurs:

Fermeture des canaux voltage-dépendants à Na+

Arrêt de diffusion des Na+

Ouverture des canaux voltage-dépendants à K+

Sortie des ions K+

Repolarisation

L’excès de sortie des ions K+ induit une hyperpolarisation.

Le potentiel de membrane devient plus négatif que celui au repos.

Les canaux voltage-dépendants à K+ se ferment.

La pompe Na+/K+ rétablit le potentiel de repos.

Phase d’hyperpolarisation

Pendant la phase d’hyperpolarisation, le neurone est

insensible à un stimulus. L’intervalle de temps de cette hyperpolarisation se nomme la période réfractaire.

La durée de la période réfractaire détermine la fréquence maximale de déclanchement des potentiels d’action.

AnimationAnimation

La loi du tout ou rien

Le potentiel d’action est une réaction de type tout ou rien.

Si le stimulus est assez fort pour atteindre le seuil d’excitation: potentiel d’action.

Si le stimulus n’est pas assez fort pour atteindre le seuil d’excitation: pas de potentiel d’action.

Seul le stimulus S3 est assez intense pour induire un potentiel

d’action.

Peu importe l’intensité du stimulus, la

dépolarisation ne dépassera pas + 30 mV.

+30

Un stimulus hyperpolarisant (qui ouvre des canaux K+) n’induit pas de potentiel d’action.

Exercice!

À partir du schéma montrant les différentes phases du potentiel d’action, indiquez à chaque étape l’état (ouvert ou fermé) des canaux à sodium et à potassium (voltage-dépendant ou non).

1

2

34

5

1. Phase de reposCanaux à Na+: ouvertsCanaux à K+: ouvertsCanaux VD à Na+: fermésCanaux VD à K+: fermés

2. Excitation par le stimulus:Canaux à Na+: ouverts (un peu plus)Canaux à K+: ouvertsCanaux VD à Na+:fermésCanaux VD à K+: fermés

3. Phase de dépolarisation:Canaux à Na+: ouverts (un peu plus)Canaux à K+: ouvertsCanaux VD à Na+:ouvertsCanaux VD à K+: fermés

4. Phase de repolarisation:Canaux à Na+: ouvertsCanaux à K+: ouvertsCanaux VD à Na+:fermésCanaux VD à K+: ouverts

5. Phase d’hyperpolarisationCanaux à Na+: ouvertsCanaux à K+: ouvertsCanaux VD à Na+:fermésCanaux VD à K+: fermés

Quel est le lien entre le potentiel d’action et l’influx nerveux?

Influx nerveux: déplacement du potentiel d’action le long de la membrane du neurone.

Nous avons vu qu’un stimulus engendrait un potentiel d’action ce qui induisait un inversement de la polarité du neurone à l’endroit où ce stimulus agit.

Il y a un déplacement d’ions dans le voisinage de la zone dépolarisée.

Les faibles courants électriques engendrés par le déplacement des ions provoquent l’ouverture de canaux à sodium voltage-dépendants au voisinage de la zone qui s’est dépolarisée, ce qui provoque la dépolarisation de la zone voisine.

Les canaux à sodium vont s’ouvrir ici.

La dépolarisation d’un point de la membrane provoque la dépolarisation du point voisin.

Influx nerveux: déplacement du potentiel d’action le long de la membrane du neurone

Même principe que la vague dans un stade

L’influx nerveux

Les anesthésiques locaux bloquent les canaux à sodium.

Que se passe-t-il si on bloque ces canaux?

Tétrodotoxine

La tétrodotoxine est une neurotoxine retrouvée dans les viscères des tétraodons (dont le poisson fugu).

La tétrodotoxine bloque les pores des canaux sodium voltage-dépendants.

L’influx nerveux est donc inhibé et cela cause une paralysie.

Vitesse de l’influx nerveux

De 3 à 360 km/h environ

La vitesse dépend:

Diamètre de l’axone: grand diamètre = haute vitesse.

Présence de myéline: augmente la vitesse.

Les canaux voltage-dépendants sont regroupés au niveau des nœuds de Ranvier.

Le potentiel d’action saute d’un nœud de Ranvier à l’autre (conduction saltatoire).

Permet d’accélérer la vitesse de l’influx nerveux.

dépolarisationdépolarisation

repolarisationrepolarisation

dépolarisation

repolarisationrepolarisation dépolarisation

Sclérose en plaque

Syptômes: troubles de vision, perte de maîtrise musculaire, difficultés d’élocution, incontinence urinaire.

Causée par l’altération des gaines de myélines dans le SNC par le système immunitaire (maladie auto-immune)

Gène la transmission de l’influx nerveux.

Perception de l’intensité d’un stimulus

Le SNC peut faire la différence entre un stimulus faible et un stimulus fort même si le potentiel d’action est le même dans les deux cas:

1. Un stimulus fort fait réagir plus de neurones qu’un stimulus faible.

Perception de l’intensité d’un stimulus

2. La fréquence des potentiels produits est plus grande si le stimulus est fort.

Notez que le potentiel d’action a toujours la même intensité.

C’est la fréquence qui détermine l’intensité du stimulus.