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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 minute ! 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 à destination, vont créer des axones et former des connexions 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 - 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 fasciculation Comment est-ce que les axones peuvent sorienter ? Chimioattractante Chimiorépulsive Introduction Les connexions nerveuses

7 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 (corps géniculé latéral) Les connexions nerveuses Introduction

12 Deux régles générales : 1/ Si laxone et la cellule cible sont activés en même temps, il y a un renforcement de la synapse et sa conservation. REFORMULER -> Les axones travaillant ensemble sur une même cible sauto-protégent. 2/ Si axone est actif mais quen même temps la cellule cible nest que faiblement activée, la synapse nest pas protégée 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 connexions (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 nouvelles informations ou connaissances. - Mémoire = rétention de linformation acquise. Le cerveau humain apprend et retient beaucoup dinformations, diverses et variées. Chaque type dinformation est « rangé » dans 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 La mémoire déclarative et non-déclarative Mémoire non déclarative - ce matin, jai bu du jus dorange - Berlin est une capitale - le fado est un genre musical Les évènements et des faits Mémoire procédurale = mémoire des aptitudes (dribler, jouer du violon) Mémoire émotionelle = mémoire émotionelle (Serpent = danger) Le conditionnement = conditionnement (Sonnerie = je range mes affaires)

20 La durée de la mémoire 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 synapses et plus la mémoire persistera. La Mémoire Court terme : Quelques minutes à plusieurs heures Long terme : plusieurs jours, mois ou années Mémoire de travail : Quelques secondes maximum

21 Principe de la consolidation La Mémoire Court terme Long terme Information Consolidation Court termeInformation

22 Localisation de la mémoire La Mémoire

23 Engramme = trace biologique de la mémoire Expérimentation scientifique et létude des maladies permet dapporter des réponses La Mémoire Localisation de la mémoire

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

25 Localisation de la mémoire : exemple de lamnésie Localisation des Mémoire Deux grands types damnésie : Amnésie rétrograde : perte de mémoire antérieure au traumatisme Amnésie antérograde : impossibilité de stocker de nouvelles informations (ou alors très lentement) Comment expliquer cette différence entre deux amnésies ? -> Implication de différentes structures du cerveau

26 La localisation de la mémoire Les expériences chez les rongueurs : Karl Lashley (1920) Plus de temps pour trouver la sortie Mémoire court terme - Lésions du cortex - Mesure temps pour trouver la sortie - Entrainement - Lésions du cortex - Mesure temps pour trouver la sortie Font plus derreurs Mémoire long terme

27 La localisation de la mémoire Montre limportance de la notion de groupe de neurones. Donald Hebb (1949) Quand une information arrive et quelle active un groupe de neurones, ceux-ci sautoactivent et se renforcent mutuellement. La loi du plus fort (encore et toujours)

28 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 rétention de linformation visuelle - Homme : le lobe temporal est un 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 il y a une tendance à développer une amnésie retrograde.

29 La localisation de la mémoire Concrètement ? Il y a plusieurs structures dans le lobe temporal, qui sont interconnectés. La structure clé est lhippocampe. Hippocampe

30 La localisation de la mémoire Concretement ? Il y a plusieurs structures dans le lobe temporal, qui sont interconnecté. La structure clé est lhippocampe. Traitement de linformation Collecte les informations Mémoire déclarative : les évenements HippocampeCortex Stimulus Nouvelles synapses

31 La localisation de la mémoire Mémoire procédurale : les aptitudes Implication dune nouvelle structure : le striatum Exemple : Lobotomie induit une anmésie pour la mémoire déclarative… Mais pas pour la mémoire procédurale… pourquoi ? Pas les mêmes structures du cerveau

32 La localisation de la mémoire Mémoire procédurale : StriatumCortex Stimulus Nouvelles synapses Traitement de linformation Collecte les informations

33 La localisation de la mémoire Expériences avec les rats. Deux lésions Lésion de lhippocampe (m. déclarative) Lésion du striatum (m. non déclarative) Deux tests - Piscine - Labyrinthe Mémoire déclarative Mémoire procédurale

34 La localisation de la mémoire LésionsHippocampeStriatum PiscineDégradationOK LabyrintheOKDégradation Expériences avec les rats. Deux lésions Lésion de lhippocampe (m. déclarative) Lésion du striatum (m. non déclarative) Deux tests Piscine Labyrinthe (nourriture une fois sur deux)

35 La localisation de la mémoire Mémoire de travail : vouée à disparaitre / temporaire Structure :hippocampus et thalamus cortex prefrontal (très developpé chez les humains!) thalamusCortex préfrontalCortex Stimulus TraitementCollecte info Mémorisation courte

36 La localisation de la mémoire Petite conclusion : Mémoire déclarative implique lhippocampe Mémoire procédurale implique le striatum Deux mémoires, deux localisations.

37 La plasticité La plasticité réparatrice

38 Il arrive que des connexions 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 dAlzheimer Dégénération progressive du cerveau (lobe temporal….) Maladie de Parkinson Dégénération progressive du cerveau (tronc cérébral….) Attaque cérébrale Mort subite de neurones (asphyxie par manque de sang) Sclérose en plaqueMaladie immunitaire détruisant les nerfs. Lésion médulaireDestruction de neurones par choc mécanique Maladie HuntingtonDégénération 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 Stratégies thérapeutiques - Bloquer la mort cellulaire : faire survivre les neurones un peu plus longtemps - Augmenter la plasticité pour re-connecter les zones endommagées Comment ? Les facteurs neurotrophiques

41 La plasticité réparatrice Empêcher la mort cellulaire des neurones Exemple de la sclérose latérale amyotrophique

42 La plasticité réparatrice Coupe de cerveau de rat (rose = tissu mort) Favoriser la plasticité neuronale (cerveau) Exemple de laccident vasculaire cérébrale (mort de vastes zones du cerveau)

43 La plasticité réparatrice Favoriser la plasticité neuronale (cerveau) Exemple de laccident vasculaire cérébrale (mort de vastes zones du cerveau) Rouge = nouvelle connexion Jaune = Nouveau neurone Sans facteur de croissance Avec facteur de croissance

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 dinformations se bloque et la paralysie dinstalle. Favoriser la plasticité neuronale (Moelle épinière) Exemple des lésions médulaires (tétra- ou paraplégie)

45 La plasticité réparatrice Mammifères sont incapable de régénérer leurs axones du système nerveux central. Les axones endommagés vont dégénérer (rétractation et destruction). From Pitzer et al J Neurochem Sans facteur de croissance Avec facteur de croissance Favoriser la plasticité neuronale (Moelle épinière) Exemple des lésions médulaires (tétra- ou paraplégie)

46 Conclusions générales La plasticité : - correspond à la formation de nouvelles connexions entre les neurones - elle est controlée et 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 espoirs existent !


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