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Semaine du cerveau 2010 La plasticité cérébrale. Semaine du cerveau 2010 Sommaire - Introduction - La formation du système nerveux - Les connexions nerveuses.

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1 Semaine du cerveau 2010 La plasticité cérébrale

2 Semaine du cerveau 2010 Sommaire - Introduction - La formation du système nerveux - Les connexions nerveuses - La plasticité - Rôle - Les différentes mémoires - Localisation des mémoires - La plasticité réparatrice chez les mammifères

3 Introduction Le cerveau se forme durant le développement du fœtus et après la naissance, avec la formation de 250,000 neurones par minutes ! Cellule souche Cellule en cours de différenciation NeuroneOligodendrocyteAstrocyte La formation du système nerveux à la naissance

4 Introduction Ces neurones se divisent dans une région particulière du cerveau ( la zone ventriculaire) et vont après migrer vers leurs destinations finales. La formation du système nerveux à la naissance

5 Introduction Ces nouveaux neurones, une fois arrivé à destination, vont créer des axones et former des connections avec dautres neurones, parfois lointains (plusieurs dizaines de centimètres). Tout cela se passe en trois étapes : - Créer un axone - Le guider jusquà la cible - Former une synapse Les connexions nerveuses

6 Introduction Les connexions nerveuses

7 - La bonne direction est donnée par lenvironnement, comme des panneaux sur lautoroute. - Les axones dun même groupe de neurones voyagent ensemble (comme un banc de poisson) : Cela se nomme la fasciculationla fasciculation Comment est ce que les axones peuvent sorienter ? Chimioattratant Chimiorepulsive Introduction Les connexions nerveuses

8 - En réponse, le neurone cible va produire et envoyer à la membrane de nouveaux récepteurs (pour les neurotransmetteurs) - Maturation de la synapse (finalisation) Les synapses sont parfois temporaires. Il y a formation de nouvelles et destruction danciennes : il sagit de la plasticité Comment former une synapse une fois arrivé à destination ?? - Contact axone avec neurone cible - Axone va relacher des molécules précises (ex. agrin), qui vont activer le neurone cible Les connexions nerveuses Introduction

9 Lexistance dune synapse dépend de son utilité : sélection naturelle. Ce qui est inutile meurt. Le réarrangement des synapses est directement lié à lactivité neuronale. YeuxThalamus Cortex Exemple : Sélection des neurones de la rétine. Les connexions nerveuses Introduction

10 Thalamus (corp géniculé latéral) Les connexions nerveuses Introduction

11 Thalamus (corp géniculé latéral) Les connexions nerveuses Introduction

12 Deux régles générales : 1/ Si axone est actif en même temps que la cellule cible est fortement activé, il y a un renforcement de la synapse et sa conservation. -> Les axones travaillant ensemble sur une même cibles sauto-protégent. 2/ Si axone est actif mais quen même temps la cellule cible nest que faiblement activé, la synapse nest pas protégé et va se dégrader Principe de la plasticité synaptique !! La loi du plus fort Les connexions nerveuses Introduction

13 - Introduction - La formation du système nerveux - Les connexions nerveuses - La plasticité - Rôle - Les différentes mémoires - Localisation des mémoires - La plasticité réparatrice chez les mammifères

14 Le rôle de la plasticité

15 La plasticité neuronale correspond aux modifications ayant lieu dans le système nerveux central et plus particulièrement dans le cerveau. Ces modifications permettent létablissement de nouvelles connections (synapses) entre les neurones. Cest un évenement normal qui se produit continuellement tout au long de la vie. La plasticité intervient dans une multitude de fonctions, tels que lapprentissage, la mémoire, la réparation de dommages... La plasticité Rôle de la plasticité

16 La majeure partie des neurones sont formés durant lenfance. Le problème : un neurone a un seul axone. Comment créer de nouveaux branchements si on a pas plus de neurones ni daxones ? -> Former nouvelles synapses à partir du même axone ! On augmente les branchements La plasticité Rôle de la plasticité

17 La mémoire

18 La plasticité classique : La mémoire - Lapprentissage = acquisition de nouvelle informations ou connaissances. - Mémoire = rétention de linformation acquise: Le cerveau humain apprend et retient beaucoup dinformations, diverses et variées. Chaque type dinformation est « rangée » à une zone particulière du cerveau. Parmi les différentes sortes de mémoires, il faut distinguer : - la mémoire déclarative et non-déclarative - la mémoire à long ou court terme La plasticité

19 La Mémoire - Mémoire déclarative = mémoire des évènements et des faits Exemple : ce matin, jai bu du jus dorange la capitale de lallemande est Berlin le fado est une genre musical

20 La Mémoire - Mémoire non déclarative = le reste…tels que : o la mémoire procédural =mémoire des aptitudes comment dribler au foot, comment joueur au violon, rouler à vélo… o la mémoire émotionelle Serpent = danger ; steack juteux = miam ; ….. o le conditionnement Sonnerie du lycée = je range mes affaires ….

21 La mémoire court ou long terme - Long terme : plusieurs jours, mois ou années Ex. Les notions que je vous présente (du moins, je lespère…) - Court terme : quelques minutes à plusieurs heures Ex. Les mots précis que jutilise en ce moment - Mémoire de travail : Quelques secondes maximum Ex. Numéro de portable dun nouvel ami; un résultat intermédiaire dun calcul mathématique La différence majeure entre ces mémoires se nomme la consolidation de linformation (cf. la loi du plus fort). Plus linformation est forte, plus il y aura de synapse et plus la mémoire persistera. La Mémoire

22 Principe de la consolidation La Mémoire Court termeLong termeInformation Consolidation Court terme : quelques minutes à plusieurs heures Ex. Les mots précis que jutilise en ce moment Long terme : plusieurs jours, mois ou années Ex. Les notions que je vous présente (du moins, je lespère…)

23 Localisation de la mémoire

24 Ou se trouve la mémoire ? Expérimentation scientifique et létude des maladies permet dapporter des réponses Localisation de la mémoire

25 Localisation de la mémoire : exemple de lamnésie Amnésie = perte sérieuse de la mémoire et/où limpossiblité de mémoriser de nouvelles informations. Origines peuvent être multiples : alcoolisme, tumeur cérébrale, attaque cérébrale, maladie dAlzheimer,... Localisation des Mémoire

26 Localisation de la mémoire : exemple de lamnésie Localisation des Mémoire Deux grands types damnésie : Amnésie rétrograde : perte de mémoire antérieur au traumatisme Amnésie antérograde : impossiblité de stocker de nouvelles informations (ou alors très lentement) Une amnésie temporaire peut résulter dune diminution du flux sanguins au niveau du cerveau. Comment expliquer cette différence entre deux amnésies ?

27 La localisation de la mémoire Les expériences chez les rongueurs : Karl Lashley Montre limportance du cortex dans lapprentissage et la rétention dinformation Description expérience

28 La localisation de la mémoire Les expériences chez les rongueurs : Donald Hebb Montre limportance de groupe de neurons. Un stimulus active un groupe particulier de neurones -> plasticité entre des groupes de neurones Description expérience

29 La localisation de la mémoire Les expériences chez les primates et les hommes : - Macaque : le neocortex est le lieu de traitement de linformation et la retention de linformation visuelle - Homme : le lobe temporal est une des sièges de la mémoire. Stimulation électrique (lors de crise dépilepsie) produit des flashbacks … Cependant, la mémoire est complexe : si le lobe temporal est endommagé, la mémoire ne sefface pas totalement… Exemple : lobotomie Pas deffet sur la perception, lintelligence ou la personnalité du patient mais a developper une amnésie retrograde.

30 La localisation de la mémoire Concrétement ? Il y a plusieurs structures dans le lobe temporal, qui sont interconnecté. La structure clé est lhippocampe. HippocampeThalamusCortex Stimulus

31 La localisation de la mémoire Concretement ? Il y a plusieurs structures dans le lobe temporal, qui sont interconnecté. La structure clé est lhippocampe. HippocampeThalamusCortex Stimulus Consolidation Collecte info Reconnaissance Et traitement Mémoire déclarative : les évenements

32 La localisation de la mémoire Mémoire procédurale : les aptitudes Implication dune nouvelle strucuture : le striatum Exemple dAvant : lobotomie induit une anmésie pour la mémoire déclarative… Mais pas pour la mémoire procédurale… pourquoi ? Pas les même structure du cerveau

33 La localisation de la mémoire Mémoire procédurale : StriatumCortex motorCortex Stimulus Traitement Collecte info effet

34 La localisation de la mémoire Mémoire procédurale : les aptitudes Exemple avec les rats. Deux lésions Lésion de lhippocampe (m. déclarative) Lésion du striatum (m. non déclarative) Deux tests Labyrinthe Plusieurs chambres avec ou sans lumière (lumière = nourriture) LésionsHippocampeStriatum LabyrintheDégradationOK LumièreOKDégradation

35 La localisation de la mémoire Mémoire de travail : voué à disparaitre Structure :hippocampe cortex prefrontal (très developper chez les humains!) thalamusCortex préfrontalCortex Stimulus TraitementCollecte info Mémorisation courte

36 La localisation de la mémoire Petite conclusion ; Hippocampe est lié à la mémoire déclarative Striatum est lié à la mémoire procédurale Deux mémoires, deux localisations.

37 La plasticité La plasticité réparatrice

38 Il arrive que des connections soient détruites ( axones et/ou neurones) Des exemples ??? Il y a de nombreuses maladies affectant le système nerveux et notre cerveau y réagit avec ses propres moyens

39 La plasticité réparatrice Il arrive que des connections soient détruites ( axones et/ou neurones) Maladie dAlzheimerDégénération progressive du cerveau (lobe temporal….) Maladie de ParkinsonDégénération progressive du cerveau (tronc cérébral….) Attaque cérébraleMort subite de neurones (asphyxie par manque de sang) Sclérose en plaqueMaladie immunitaire détruisant les nerfs. Lésion médulaireDestruction de neurones par choc mécanique Maladie HuntingtonDég´nération du striatum Il y a de nombreuses maladies affectant le système nerveux et notre cerveau y réagit avec ses propres moyens

40 La plasticité réparatrice Exemple de laccident vasculaire cérébrale Il sagit de mort de neurone après locclusion dune artère cérébrale. Les neurones sont privés ed glucose et doxygène et vont mourir (ils se suicident = apoptose). Coupe de cerveau de rat (rose = tissu mort)

41 La plasticité réparatrice Stratégie thérapeutique - Bloquer la mort cellulaire : faire survivre les neurones un peu plus longtemps - Augmenter la plasticité normale pour re-connecter les zones endommagé -> Utiliser les facteurs de croissances du système nerveux

42 La plasticité réparatrice Effet sur la plasticité Schneider et al JCI

43 La plasticité réparatrice Effet sur les performances motrices From Schneider et al JCI

44 La plasticité réparatrice La moelle épinière permet au cerveau de communiquer avec le reste du corps. Le cerveau donne ses ordres à la moelle épinière, qui va transmettre linformation aux organes, via les nerfs. Si la moelle est sectionnée (accident de voiture, chute, …), la transmission dinformation se bloque et la paralysie dinstalle. Exemple des lésions médulaires = tétraplégie ou paraplégie

45 La plasticité réparatrice Contrairement aux amphibiens, les mammifères ne sont pas capable de régénérer les axones du système nerveux centrals (leur environnement bloque leur croissance). Les axones endommagés vont se rétracter et se détruire. Stratégie : Empêcher cette rétraction et favoriser la formation de nouvelle synapse et augmenter la plasticité From Pitzer et al J Neurochem Sans facteur de croissance Avec facteur de croissance

46 La plasticité réparatrice Exemple des dommages des nerfs Contrairement au CNS, les axones du système nerveux périphérique peuvent se régénérer car lenvironnement est différent. La régénération prend cependant du temps (2mm par jours !!!). Il est possible daccèlerer cette croissance.

47 Conclusions générales La plasticité : - correspond à la formation de nouvelles connections entre les neurones - elle est spécifique pour chaque cellules (il ny a pas de hasard!) - est impliqué dans les fonctions essentielles du cerveau * lapprentissage * la mémoire * la réparation du cerveau, de la moelle épinière et des nerfs - les traitements sont encore en phase de developpement, mais de gros espoir existent !


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