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Le tissu nerveux Pierre-Luc Côté Cegep François-Xavier-Garneau Adapté de Jean-François Trottier (cégep FXG) et de Gilles Bourbonnais.

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1 Le tissu nerveux Pierre-Luc Côté Cegep François-Xavier-Garneau Adapté de Jean-François Trottier (cégep FXG) et de Gilles Bourbonnais (cégep Ste-Foy)

2 Maintien de lhoméostasie 1.Système endocrinien (hormonal) Sécrétion dhormones dans le sang Action lente mais soutenue 2. Système nerveux Influx nerveux (courant électrique le long dun neurone) Action rapide et brève H HH OH O

3 Fonctions du système nerveux 1. Perception de linformation sensorielle (interne et externe) 2. Traitement de linformation (intégration) Système nerveux central (SNC; encéphale et moelle épinière) 3. Production dune réponse motrice Organes végétatifs Muscles volontaires Système nerveux périphérique (SNP; nerfs)

4 SNC et SNP Traitement de linformation Lien entre les fonctions sensorielles et motrices Achemine linformation au SNC et envoie linformation en provenance du SNC (nerfs)

5 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 sympathiqueDivision parasympathique

6 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

7 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

8 Division sympathique Prépare lindividu à laction (situation de stress) Hausse du pouls, inhibition de la digestion, inhibition de la salivation, etc. Division parasympathique Conservation de lénergie Baisse du pouls, stimulation de la digestion, stimulation de la salivation, etc. Les divisions sympathique et parasympathique ont habituellement des effets contraires.

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10 Organes SNP SNC Stimulus Récepteurs Transmission de linflux nerveux par des voies sensitives Analyse et intégration de linformation qui permet lélaboration et linitiation dune 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

11 Histologie du tissu nerveux 2 types de cellules: Neurones (transmission de linflux nerveux) Gliocytes (ou névroglies; soutiennent les neurones)

12 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 dénergie très élevée Plusieurs transporteurs actifs dans la membrane des neurones.

13 Le modèle du neurone Corps cellulaire: Contient le noyau et les organites. Dendrites: Acheminent les messages vers le corps du neurone. Cône dimplantation: Lieu doù part linflux nerveux. Axone: Conduit les messages du corps du neurone. Terminaisons axonales: Extrémités de laxone où se transmettent les influx à dautres cellules. Synapse: Point de rencontre entre les terminaisons axonales et une autre cellule.

14 Le modèle du neurone (suite) Cellules de Schwann (neurolemmocytes) Entourent laxone. Forment une couche isolante (gaine de myéline; isolant électrique). Permettent daccélérer la vitesse de linflux nerveux le long de laxone. Cest un gliocyte du SNP (nerfs). Axone Cellule de Schwann

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

16 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)

17 Substance blanche et grise du cerveau Substance blanche: Formée surtout daxones myélinisés Substance grise: Formée surtout de corps cellulaires et des axones amyélisés

18 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

19 Variétés de neurones Noir: corps du neurone et dendrites Rose: axone

20 Classification fonctionnelle des neurones Selon le sens de la propagation de linflux nerveux: Neurones sensitifs (ou afférents): acheminent linformation au SNC (surtout des neurones unipolaires; bipolaires aussi). Neurones moteurs (ou efférents): acheminent linformation du SNC aux organes effecteurs (surtout des neurones multipolaires). Interneurones (ou neurones dassociation): font le lien entre les neurones sensitifs et moteurs (surtout multipolaires).

21 Neurone sensitif Neurone moteur

22 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 lencéphale. Cellules mitotiques (division cellulaire possible)

23 Histologie (gliocytes) SNC vs SNP Système nerveux central: Astrocytes Oligodendrocytes Microglies Épendymocytes Système nerveux périphérique: Gliocytes ganglionaires Nerolemmocytes (cellules de Schwann)

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25 Astrocytes Entourent les neurones pour créer un réseau de soutien. Régulent les échanges entre les capillaires et les neurones (ex: glucose). Sattachent 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 + ).

26 Microglies Rôle protecteur pour le SNC: Remplacent les cellules du système immunitaire puisquelles nont pas accès au SNC. Phagocytes les microorganismes étrangers ou les neurones endommagés, anormaux ou morts.

27 Oligodendrocytes Leurs prolongements senroulent autour des axones du SNC pour former une gaine de myéline. Responsables de la matière blanche de lencéphale.

28 Épendymocytes Tapissent les cavités centrales de lencéphale 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.

29 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.

30 Neurolemmocytes (cellules de Schwann) Cellules constituant la gaine de myéline dans le SNP Même fonction que les oligodendrocytes du SNC

31 La neurophysiologie (mécanisme de propagation de linflux nerveux)

32 Potentiel de repos de la membrane Il existe une différence de charge entre lintérieur et lextérieur de laxone: forme un potentiel de membrane. Le potentiel de membrane dun neurone non stimulé est de -70 mV. (le signe « – » indique que le cytoplasme est chargé négativement alors que la face externe est chargée positivement.)

33 Composition ionique de chaque côté de la membrane de laxone Milieu intracellulaire: Ions positifs: K + surtout (un peu ne Na + ) Ions négatifs: protéines et ions phosphates Il y a un léger surplus dions négatifs (-) Milieu extracellulaire: Ions positifs: Na + surtout (un peu de K + ) Ions négatifs: Cl - surtout Il y a un léger surplus dions positifs (+) - +

34 Membrane plasmique Milieu intracellulaire Milieu extracellulaire Na + K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ K+K+ Cl - Na + K+K+ Prot - PO Composition ionique de chaque côté de la membrane de laxone

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36 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

37 Le K + diffuse vers lextérieur de la cellule selon son gradient de concentration. Le Na+ diffuse vers lintérieur de la cellule selon son gradient de concentration. Cependant, la membrane est 75 fois plus perméable aux ions K + quaux ions Na +. Donc, lextérieur a tendance à être chargé « + ».

38 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 lextérieur de la cellule et pompent les ions K+ vers lintérieur. Se fait contre le gradient de concentration, donc nécessite de lénergie (ATP) Environ 70% de lénergie dépensée par un neurone sert à faire fonctionner les pompes Na+/K+.

39 Les potentiels gradués Un stimulus provoque louverture 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. Lintensité du potentiel gradué est directement proportionnel à lintensité du stimulus.

40 Si un stimulus ouvre des canaux à potassium (K + ): Diffusion des ions K+ à lextérieur de la cellule rend le potentiel de membrane plus négatif. Ce phénomène se nomme lhyperpolarisation

41 Hyperpolarisation Potentiel de repos (-70 mV) Hyperpolarisation

42 Si un stimulus ouvre des canaux à sodium (Na+): Diffusion des ions Na+ vers lintérieur de la cellule rend le potentiel de membrane moins négatif. Ce phénomène se nomme la dépolarisation

43 Dépolarisation Potentiel de repos (-70 mV)

44 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 dautre 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.

45 Les potentiels daction Un stimulus fort ouvre un plus grand nombre de canaux protéiques. Ceci produit une plus grande perméabilité de la membrane plasmique.

46 Le potentiel daction Si un stimulus dépolarisant est assez fort: La dépolarisation peut atteindre le seuil dexcitation (environ -55 mV). Alors, des canaux voltage-dépendants à sodium souvrent et font entrer massivement du Na+ dans le neurone. Ceci accroît la dépolarisation au point dinverser les polarités de la membrane. La réaction déclanchée par latteinte du seuil dexcitation se nomme le potentiel daction.

47 Le potentiel daction 1. Seuil dexcitation atteint Potentiel de repos Seuil dexcitation 2. Ouverture des canaux à Na + voltage-dépendants 3. Potentiel daction (inversion des polarités) Inversion des polarités où le stimulus agit.

48 Quest-ce quun canal voltage-dépendant? Cest un canal protéique qui souvre sous leffet dun courant électrique. Le déplacement dions 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 daction: Canaux à sodium Canaux à potassium

49 Une fois le potentiel daction 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

50 Lexcès 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 dhyperpolarisation Pendant la phase dhyperpolarisation, le neurone est insensible à un stimulus. Lintervalle de temps de cette hyperpolarisation se nomme la période réfractaire. La durée de la période réfractaire détermine la fréquence maximale de déclanchement des potentiels daction.

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52 Animation

53 La loi du tout ou rien Le potentiel daction est une réaction de type tout ou rien. Si le stimulus est assez fort pour atteindre le seuil dexcitation: potentiel daction. Si le stimulus nest pas assez fort pour atteindre le seuil dexcitation: pas de potentiel daction. Seul le stimulus S3 est assez intense pour induire un potentiel daction. Peu importe lintensité du stimulus, la dépolarisation ne dépassera pas + 30 mV. +30 Un stimulus hyperpolarisant (qui ouvre des canaux K+) ninduit pas de potentiel daction.

54 Exercice! À partir du schéma montrant les différentes phases du potentiel daction, indiquez à chaque étape létat (ouvert ou fermé) des canaux à sodium et à potassium (voltage-dépendant ou non)

55 1.Phase de repos Canaux à Na+: ouverts Canaux à K+: ouverts Canaux VD à Na+: fermés Canaux VD à K+: fermés 2. Excitation par le stimulus: Canaux à Na+: ouverts (un peu plus) Canaux à K+: ouverts Canaux VD à Na+:fermés Canaux VD à K+: fermés 3. Phase de dépolarisation: Canaux à Na+: ouverts (un peu plus) Canaux à K+: ouverts Canaux VD à Na+:ouverts Canaux VD à K+: fermés 4. Phase de repolarisation: Canaux à Na+: ouverts Canaux à K+: ouverts Canaux VD à Na+:fermés Canaux VD à K+: ouverts

56 5. Phase dhyperpolarisation Canaux à Na+: ouverts Canaux à K+: ouverts Canaux VD à Na+:fermés Canaux VD à K+: fermés

57 Quel est le lien entre le potentiel daction et linflux nerveux? Influx nerveux: déplacement du potentiel daction le long de la membrane du neurone.

58 Nous avons vu quun stimulus engendrait un potentiel daction ce qui induisait un inversement de la polarité du neurone à lendroit où ce stimulus agit. Il y a un déplacement dions dans le voisinage de la zone dépolarisée.

59 Les faibles courants électriques engendrés par le déplacement des ions provoquent louverture de canaux à sodium voltage- dépendants au voisinage de la zone qui sest dépolarisée, ce qui provoque la dépolarisation de la zone voisine. Les canaux à sodium vont souvrir ici. La dépolarisation dun point de la membrane provoque la dépolarisation du point voisin.

60 Influx nerveux: déplacement du potentiel daction le long de la membrane du neurone Même principe que la vague dans un stade

61 Linflux nerveux Les anesthésiques locaux bloquent les canaux à sodium. Que se passe-t-il si on bloque ces canaux?

62 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. Linflux nerveux est donc inhibé et cela cause une paralysie.

63 Vitesse de linflux nerveux De 3 à 360 km/h environ La vitesse dépend: Diamètre de laxone: grand diamètre = haute vitesse. Présence de myéline: augmente la vitesse.

64 Les canaux voltage-dépendants sont regroupés au niveau des nœuds de Ranvier. Le potentiel daction saute dun nœud de Ranvier à lautre (conduction saltatoire). Permet daccélérer la vitesse de linflux nerveux.

65 dépolarisation repolarisation dépolarisation repolarisation dépolarisation

66 Sclérose en plaque Syptômes: troubles de vision, perte de maîtrise musculaire, difficultés délocution, incontinence urinaire. Causée par laltération des gaines de myélines dans le SNC par le système immunitaire (maladie auto-immune) Gène la transmission de linflux nerveux.

67 Perception de lintensité dun stimulus Le SNC peut faire la différence entre un stimulus faible et un stimulus fort même si le potentiel daction est le même dans les deux cas: 1. Un stimulus fort fait réagir plus de neurones quun stimulus faible.

68 Perception de lintensité dun stimulus 2. La fréquence des potentiels produits est plus grande si le stimulus est fort. Notez que le potentiel daction a toujours la même intensité. Cest la fréquence qui détermine lintensité du stimulus.


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