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3.5 – Système nerveux SBI 4U Dominic Décoeur.

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1 3.5 – Système nerveux SBI 4U Dominic Décoeur

2 Plusieurs bons sites à consulter

3 Animation Reverse the field
Time estimation Sight vs sound reflexes

4 Animation 60 Second Game http://www.gamesforthebrain.com/
Brain Age Test 01 Instantaneous Memory

5 Introduction Ce système perçoit les stimuli extérieur et intérieur du corps et transmet rapidement l’information d’un endroit à l’autre dans notre corps. Les informations sont transmis sous la forme de signaux électriques et chimiques appelés « influx nerveux ».

6 L’organisation du système nerveux

7 L’organisation du système nerveux

8 Le système nerveux central
L’interaction entre l’encéphale et la moelle épinière permet le fonctionnement du SNC.

9 Le système nerveux central
Trois parties de l’encéphale : le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral

10 Système Nerveux Périphérique
Système nerveux qui relie le SNC aux récepteurs, aux muscles et aux glandes. Afférents = du corps vers le cerveau Efférents = du cerveau vers les muscles

11 Système Nerveux Autonome
Contrôle involontaire des muscles lisses (ex : organes ou glandes). Il est responsable des actions automatiques du corps humain telles que la digestion et la sudation. Il contrôle aussi les fonctions respiratoire, digestive et cardiovasculaire. Il est composé du SNA sympatique et du SNA parasympatique.

12 SNA sympathique Gère en situation de stress et dépense d’énergie.
Rythme cardiaque augmente. Respiration augmente. Foie libère du glucose (surplus d’énergie). Peut être négatif : Ex : Si un étudiant est stressé à un examen, son niveau de concentration et de mémoire pourraient être diminuées.

13 SNA parasympathique Effet contraire du SNA sympatique.
Rythme cardiaque diminue. Respiration diminue. La concentration de glucose diminue.

14 Système Nerveux Somatique
Formé de nerfs sensoriels et moteurs, ce système est associé au contrôle volontaire des mouvements du corps via l'action des muscles squelettiques. L’information est traitée dans l’encéphale puis on prend une décision. Il est constitué de fibres efférentes qui sont responsables de la contraction musculaire, et de fibres afférentes qui reçoivent des informations venant de l'extérieur.

15 La cellule nerveuse : le neurone
Les neurones possèdent ces caractéristiques : Les neurones ont une longévité extrême. Ils peuvent vivre et fonctionner pendant plus de 100 ans s’ils reçoivent une bonne nutrition. Les neurones sont amitotiques. Les neurones ont perdu leur aptitude à la mitose. Comme ils sont incapables de se reproduire, il ne sont pas remplacés s’ils sont détruits. La vitesse du métabolisme des neurones est exceptionnellement élevée. De ce fait, les neurones requièrent un approvisionnement continuel et abondant en oxygène et en glucose.

16 Structure des neurones
Chaque neurone est formé : D’un corps cellulaire De prolongements fins (axone et dendrites) Prolongements

17 L'influx se dirige vers corps cellulaire Dendrites
Noyau Axone Axone, l'influx s'éloigne du corps cellulaire

18 dendrite axone

19

20 Les composants d’un neurone
Dendrites : fibres nerveuses qui conduisent l’influx vers le corps cellulaire. reçoivent les signaux des autres neurones. Corps cellulaire : renferme le noyau. endroit où se fait une partie du traitement.

21 Les composants d’un neurone
Axones : fibres nerveuses qui éloignent l’influx du corps cellulaire (à l’aide d’onde de dépolarisation). l’influx est transmis d’un axone aux dendrites du neurone voisin. Synapse : espace qui sépare les neurones. les neurones sont placés bout à bout dans l’organisme (pour former des chaînes) mais ne se touchent pas.

22 Les composants d’un neurone
Gaine de myéline : couche lipidique qui augmente la conduction de l’influx nerveux. formé des gaines de Schwann. Gaine de Schwann : s’enroulent autour d’une fibre nerveuse et forment une gaine de myéline. permet aux neurones de se réparer si le dommage est mineur. (souvient toi que les neurones matures ne se reproduisent plus)

23 La gaine de myéline La gaine de myéline est formé de cellules de Schwann. Les espaces remarquées sont nommées « nœud de Ranvier.

24 La vitesse d’un influx Un influx : environ 2 m/sec.
Dans certains cas, l’influx doit aller plus vite. Sur les neurones du SNC et SNP, il y a des gaines de myéline et des cellules de Schwann. Entre chaque cellule de Schwann, il y a un espace appelé nœuds de Ranvier. L’influx passe directement d’un nœud à l’autre accélérant l’onde à 120 m/sec.

25 Si tous n'ont pas la même allure, les neurones, unités fondamentales du système nerveux, présentent une architecture commune. Ainsi, une cellule nerveuse comprend toujours un corps cellulaire, un axone, long prolongement fibreux, et un ou plusieurs dendrites, prolongements plus courts et plus fins.

26 Classification structurale
Neurone bipolaire Neurone multipolaire Neurone unipolaire

27 Classification fonctionnelle
Il y existe trois sortes de neurones : le neurone sensitif l’interneurone le neurone moteur

28 Le neurone sensitif Récepteur du stimulus en envoyant l’influx à la moelle épinière.

29 L’interneurone Fait le lien entre le sensitif et le moteur. Il se trouve entre la moelle épinière et le cerveau.

30 Le neurone moteur Fait fonctionner le muscle ou la glande en envoyant l’influx de la moelle épinière à l’organe réactionnel.

31 Neurone sensitif Neurone moteur

32 Un schéma simplifié de l’arc réflexe

33 L’arc réflexe Un réflexe est une réponse motrice rapide et prévisible à un stimulus. Les réflexes se produisent dans des voies nerveuses très particulières appelées arcs réflexes. Les neurones sensitifs ont des dendrites qui ont besoin d’un fort stimulus pour déclencher l’influx nerveux.

34 L’arc réflexe Tous les arcs réflexes nécessitent la présence de 5 éléments essentiels : 1) Un récepteur, sur lequel le stimulus agit. 2) Un neurone sensitif, qui achemine les influx afférents au SNC (généralement à la moelle épinière). 3) Un centre d’intégration ( la moelle épinière). 4) Un neurone moteur, qui propage les influx efférents du centre d’intégration à un organe effecteur (ex : un muscle). 5) Un effecteur, c’est-à-dire une cellule qui répond aux influx efférents de manière caractéristique (ex : par la contraction).

35 L’arc réflexe : passe directement du SNP au SNC au SNP.

36 Animations Arc réflexe et mécanisme
Impulsion du nerf

37 Animation Le réflexe achilléen

38 Fonctionnement d’un neurone
Le neurone envoie un influx nerveux grâce à une onde de dépolarisation. L’onde est engendrée par le transfert actif d’ions Na+ et K+ de part et d’autres de la membrane de l’axone. Lorsqu’un neurone ne transmet pas d’influx nerveux, on dit qu’il est au repos. Toutefois, il possède quand même, dû aux charges, une différence de potentiel.

39 Le potentiel de repos C’est la différence de charges lorsque le neurone ne transmet pas d’influx. Pour commencer un influx nerveux sur un neurone, il faut que le stimulus soit assez fort. Une fois l’influx débuté, il ne peut pas être fort ou faible, il est toujours pareille. Le signal a toujours la même force. Un peu comme un pistolet, un neurone réagit ou non. Par exemple, si vous mettez de la pression sur la détente, la balle va partir. Cependant, si vous mettez plus de pression sur la détente, la balle ne partira pas plus rapidement.

40 La dépolarisation Les canaux à ions sodium s’ouvrent et permettent l’entrée des ions sodium. L’intérieur de la cellule est alors chargé positivement et l’extérieur est chargé négativement.

41 La repolarisation Lorsque l’influx passe, les canaux à ions sodium se ferment, ce qui empêche l’entrée des ions sodium. Les canaux à ions potassium s’ouvrent et laissent sortir les ions potassium. Cette action repolarise la cellule

42 La repolarisation à l’aide de la pompe à sodium
Lorsque les canaux à ions potassium se ferment, la pompe à sodium rétablit la distribution des ions

43 Dépolarisation Une stimulation suffisante d’un neurone déclenche une onde de dépolarisation. Lorsque le stimulus est assez fort, l’onde de dépolarisation est déclenchée et il y a un changement dans les charges du neurone. Le Na+ entre à l’intérieur et modifie la charge de l’intérieur et de l’extérieur du neurone. Les ions chargés positivement (Na+) neutralise la charge négative de de l'axone. Ce changement s’appelle potentiel d’action. Il se produit sur la longueur de l’axone. Toutefois, ils peuvent aussi se produire dans les dendrites et le corps cellulaire.

44 Repolarisation Presque immédiatement après l’entrée de Na+ dans l’axone, des canaux s’ouvrent pour laisser sortir les ions K+ afin de rétablir le potentiel de repos. La pompe à sodium aide à rétablir la bonne concentration de Na+. La dépolarisation et la repolarisation se font de façon simultanée afin que l’axone puisse envoyer plusieurs influx nerveux chaque seconde. Le temps entre le déclenchement d’un influx au temps où il est prêt pour un autre est d’environ 0,001 seconde (période réfractaire).

45 Animation La propagation du potentiel d’action

46 Période Réfractaire Psychologique (PRP)
« A delayed response interval occurring when two stimuli are presented in close succession. » Une feinte… Lente = marche pas / Rapide = efficace Pour réaliser la feinte, l’adversaire doit être dans la PRP. (Donc, pas avant ou après.) Tu dois placer l’adversaire dans une situation où il doit traiter de l’information. Donc tu dois occuper son cerveau. Précède le bon mouvement par 60 – 100 ms.

47 Animation Apprendre à légender un neurone

48 Synapse et neurotransmetteurs
Synapse = point de « connexion » entre deux neurones 1 mm3 de substance grise du cortex peut contenir 5 milliards de synapses.

49 La synapse L’influx nerveux est transmis d’un neurone à l’autre par une substance chimique (neurotransmetteur) produite par l’axone et reconnu par la dendrite voisine. Il existe près d’une centaine de neurotransmetteurs. Lorsqu’ils sont libérés dans la synapse, ils sont presque aussitôt dégradé par un enzyme afin d’éviter l’accumulation et la surstimulation. Ex : acétylcholine = neurotransmetteur principal du SN somatique et parasympathique. cholinestérase = enzyme qui dégrade l’acétylcholine.

50 Anatomie de la synapse Neurone présynaptique Neurone postsynaptique

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52 La transmission de l’influx nerveux d’un neurone à l’autre
Neurone A (transmetteur) vers neurone B (recepteur) 1. Mitochondrie 2. Vésicule synaptique avec neurotransmetteurs 3. Autorecepteur 4. Synapse libérant des neurotransmetteurs 5. Recepteurs postsynaptiques activés par des neurotransmetteurs (induction d'un potentiel postsynaptique ) 6. Canaux calcium 7. Exocytose de vesicules 8. Neurotransmetteur capturé

53 Animation La synapse chimique

54 Son fonctionnement Lorsqu’une onde de dépolarisation atteint l’extrémité d’un axone présynaptique, elle stimule l’ouverture de porte spéciales à ions calcium. Le calcium provoque la libération, par exocytose, de molécules de neurotransmetteur. Celles-ci sont libérées par des vacuoles spécialisées appelées vésicules synaptiques, qui sont produites dans le bouton terminal de l’axone.

55 Son fonctionnement Les neurotransmetteurs se diffusent dans l’espace entre l’axone et les dendrites du neurone postsynaptique voision. Les dendrites sont pourvues de sites récepteurs spécialisés. Les neurotransmetteurs se lient à ces récepteurs et excitent le neurone.

56 Un résumé : son fonctionnement
Dépolarisation de la membrane du bouton synaptique Libération par exocytose du neurotransmetteur dans la fente synaptique Le neurotransmetteur se fixe sur son récepteur sur le neurone postsynaptique La fixation du neurotransmetteur provoque l’ouverture de canaux ioniques

57 Exemple de désordre où il est impliqué
Neurotransmetteurs Exemple de désordre où il est impliqué L'acétylcholine est un neurotransmetteur excitateur très répandu qui déclenche la contraction musculaire et stimule l'excrétion de certaines hormones. Dans le système nerveux central, il est entre autre impliquée dans l'éveil, l'attention, la colère, l'agression, la sexualité et la soif. La maladie d’Alzheimer est associée à un manque d'acétylcholine dans certaines régions du cerveau. La dopamine est un neurotransmetteur inhibiteur qui est impliqué dans le contrôle du mouvement et de la posture. Il module aussi l'humeur et joue un central dans le renforcement positif et la dépendance. La perte de dopamine dans certaines parties du cerveau entraîne la rigidité musculaire typique de la maladie de Parkinson. Le GABA (pour acide gamma-aminobutyrique) est un neurotransmetteur inhibiteur très répandu dans les neurones du cortex. Il contribue au contrôle moteur, à la vision et à plusieurs autres fonctions corticales. Il régule aussi l’anxiété.  Des drogues qui augmentent le niveau de GABA dans le cerveau sont utilisées pour traiter les crises d'épilepsie et pour calmer les tremblements des gens atteints de la maladie d'Huntington.

58 Certains médicaments stimulent ou inhibent des neurotransmetteurs particuliers
Valium : Augmente la concentration du neurotransmetteur GABA qui dissipie l’anxiété Prozac : Un antidépresseur qui accroît l’action de la sérotonine.

59 Animation La synapses et les neurotransmetteurs
L’influx nerveux L'effet des drogues sur les neurotransmetteurs

60 Devoirs p. 151 (1, 2, 3, 5, 8, 10)

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63 Télencéphale (cerveau)
Diencéphale (hypothalamus, thalamus) Mésencéphale = Tronc cérébral Pont de Varole (protubérance) Bulbe rachidien Cervelet

64 Une comparaison intéressante…
Humain Singe Chat C’est surtout le télencéphale qui augmente en taille au cours de l’évolution des mammifères.

65 L’encéphale L’encéphale coordonne l’homéostasie du corps.
2 % masse corporelle 15 % volume sanguin 20 % consommation d’oxygène et du glucose sanguin

66 L’anatomie de l’encéphale
L'encéphale se compose, de bas en haut : du tronc cérébral, qui se situe dans le prolongement de la moelle épinière et qui comporte, successivement, le bulbe rachidien, le Pont de Varole et le mésencéphale; du cervelet, situé en arrière du tronc cérébral; et du cerveau, proprement dit, comprenant une région centrale et le diencéphale (hypothalamus, thalamus).

67 Tronc cérébral Bulbe rachidien : Pont de varole : Mésencéphale :
Base de l’encéphale relié à la moelle épinière. Il est le siège des fonctions vitales (respiration, rythme cardiaque, tension artérielle). Pont de varole : Relie le cerveau, cervelet et bulbe rachidien. Il est situé au dessus du bulbe rachidien. Il contrôle la fréquence respiratoire et les mouvements de la tête. Mésencéphale : Petite section au-dessus du pont de varole qui est le relais pour les informations visuels et auditifs.

68 Cervelet Centre de contrôle des mouvements (équilibre, maintient de la posture, mouvement continu plutôt que saccadé). Gère la coordination des muscles. Ex : quand tu es jeune enfant, tu as de la difficulté à marcher. Plus vieux, tu marches facilement car les informations sont inscrites dans le cervelet et tu n’as pas besoin de commander volontairement les actions. Par exemple, être bon dans un certain sport signifie que la personne a un cervelet bien développé.

69 Cerveau Partie de l’encéphale qui trie et interprète l’information.
Site de la mémoire, de la prise de décision et de l’intelligence. Conscience humaine : ce qui nous différencie des animaux.

70 Hypothalamus Centre homéostatique du corps. Il sert de lien entre le système nerveux et le système endocrinien. Directement relié à la glande hypophyse qui contrôle le système endocrinien. Centre de contrôle du SN autonome. Gère la thermorégulation, osmorégulation, horloge biologique (faim, appétit sexuel, etc…).

71 Thalamus Centre de retransmission des sens.
Relais entre l’influx du stimulus (récepteur) et la bonne zone du cerveau (intégrateur). Gestion de : chaud-froid, toucher, douleur, plaisir, peur. Sensation faible : information au cerveau Sensation forte : information à l’hypothalamus puis au cerveau

72 Le cortex cérébral est divisé en quatre lobes
Lobe pariétal Lobe frontal Lobe occipital Lobe temporal

73 Animation Les lobes du cerveau

74 Les lobes Le cerveau est divisé en quatre lobes. Chaque lobe est associé à des fonctions particulières. Lobe frontal : commande les muscles (les aires motrices). Lobe pariétal : reçoit de l’information sensorielle de la peau et des muscles squelettiques. Il est associé au sens du goût. Lobe occipital : reçoit l’information de nos yeux. Lobe temporal : reçoit l’information de nos oreilles.

75 Les lobes

76 Entraînez votre cerveau!
À l’instar des autres muscles de votre corps, votre cerveau a besoin d’exercice pour se protéger contre le déclin cognitif. En vieillissant, la stimulation mentale et l’exercice physique revêtent beaucoup d’importance pour faire en sorte que notre cerveau reste alerte. Une étude réalisée par des scientistes en neurosciences de l’Université Brown ont permis de constater que les signaux synaptiques du cerveau son renforcés par l’apprentissage. D’après cette étude, lorsqu’on enseignait une nouvelle habileté motrice à des rats, le cerveau recourait à la potentialisation à long terme pour intensifier les liens synaptiques entre les cellules du cerveau nécessaires à l’acquisition et au stockage de nouvelles informations. Autrement dit, plus les rats acquéraient de nouvelles habiletés, plus leur cerveau était capable d’acquérir et de traiter de l’information.

77 Entraînez votre cerveau!
La marche est une activité particulièrement bonne parce qu’elle augmente la circulation sanguine, ce qui signifie que de plus grandes quantités d’oxygène et de glucose atteignent notre cerveau. Puisqu’il s’agit d’une activité qui n’est pas ardue, les muscles des jambes ne prennent pas l’oxygène et le glucose supplémentaire, comme ce serait le cas dans d’autres formes d’exercices. Serait-ce que l’expression « Va marcher pour t’éclaircir les idées » aurait un certain mérite scientifique? Lors d’une étude récente (Université de la Californie) auprès de personnes âgées qui marchent régulièrement, on a constaté que toutes ces personnes affichaient une importante amélioration du point de vue de la mémoire comparativement aux personnes âgées sédentaires. Plus précisément, pour chaque mille de marche de plus par semaine, la possibilité de déclin cognitif baissait de 13%. Ils ont également découvert que l’une des principales améliorations de l’intelligence concernait les « fonctions exécutives », soit les fonctions ayant trait à la planification, à l’organisation et à l’aptitude à faire différentes tâches intellectuelles en même temps.

78 Entraînez votre cerveau!
Lorsque les sujets de l’étude couraient au lien de marcher, la partie du cerveau qui était la plus touchée était la région de l’hippocampe, soit la région responsable du transfert des souvenirs au stockage à long terme. Il s’agit de l’une des régions du cerveau les plus susceptibles de subir des lésions et de se détériorer avec le temps, ce qui est notamment le cas avec la maladie d’Alzheimer.

79 Découverte Le lamproie en laboratoire : analysé afin de décortiquer le fonctionnement du cerveau Le syndrome de Williams : remet en question le rôle exclusif des différentes régions du cerveau à réaliser des tâches précises.

80 Découverte Cerveau : la dépression Cannabis et dépression
Cannabis et dépression

81 Lecture Le cerveau à tous les niveaux
OU À VÉRIFIER

82 Quiz : le système nerveux
À faire avec les élèves

83 Devoirs p. 146 (1, 2, 3, 4, 5, 12, 13) p. 164 (1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 12)


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