La chimie de la perception (I.O.) La transmission synaptique La perception repose sur la transmission de messages nerveux, de nature électrique, entre neurones, au niveau de synapses, par l’intermédiaire de substances chimiques : les neurotransmetteurs. Mettre en évidence la nature chimique de la transmission du message nerveux entre deux neurones par la mise en relation de documents, dont des électronographies. Les perturbations chimiques de la perception Certaines substances hallucinogènes perturbent la perception visuelle. Leur action est due à la similitude de leur structure moléculaire avec celle de certains neurotransmetteurs du cerveau auxquels elles se substituent. Expliquer le mode d’action de substances hallucinogènes (ex : LSD ou « acide ») par la similitude de leur structure moléculaire avec celle de certains neurotransmetteurs du cerveau auxquels elles se substituent. Leur consommation entraîne des troubles du fonctionnement général de l’organisme, une forte accoutumance ainsi que des « flash-back » imprévisibles. IO! Mais va correspondre aux 2 parties du chapitre 3! Avant voir les souvenirs du collège sur le système nerveux x 1

La chimie de la perception Chapitre III : Ce dernier chapitre du thème va porter sur 2 points . Nous avons vu que les cellules nerveuses ou neurones ont une organisation particulière en réseau dont la réorganisation permet la plasticité cérébrale.

Nous avons déja vu qu'il existait des discontinuités et des zones de contact ( = synapses ) entre cellules nerveuses ( = neurones ) Comment cela fonctionne t il en réseau ? Comment s'opère le passage de l'influx nerveux d'une cellule à l'autre dans les synapses ? rq : le 2e point à aborder la semaine prochaine sera l'occasion d'aller un peu au dela de la biologie et de se poser des questions sanitaires et éthiques puisqu'il s'agira de comprendre comment certaines drogues modifient la perception de l’environnement. Donc au dela des mécanismes en cause, il nous faudra un peu parler des conséquences en terme d’hygiène de la connaissance de ce fonctionnement? Comment est transmis le message nerveux d'un neurone à un autre ? Comment certaines drogues modifient elles la perception ?

film canope « Neurone et mémoire » de 1'48 à 2'42 Vidéo introductive : film canope « Neurone et mémoire » de 1'48 à 2'42 F:\Lycée16-17\1ESL\Synapse\memoire_memoire10.mp4 Dans le chapitre précédant, l'étude de l'oeil et des relations de la vision avec le cerveau, nous avons terminé avec la notion de « plasticité cérébrale » au cours de laquelle je vous avais fait déja schématiser une cellule nerveuse ou neurone. Un extrait vidéo d'une minute environs va nous permettre de préciser l'architecture des neurones 1'48 à 2'52 ? 2'5s Comment est représenté le message nerveux ? glissement d'une zone lumineuse En fait à associer à la propagation d'un signal électrique. 2'20 nom de synapse à ajouter .

neurone Communication entre neurones rappel de la structure des cellules nerveuses vue déja à propos de la plasticité cérébrale : A retenir, les mots suivants neurone axone, dendrite, synapse= zone de contact entre neurones (mais aussi entre neurones et muscle) 5

I- La transmission synaptique Mais dans l'immédiat, nous allons voir dans une première partie aujourd'hui la transmission synaptique. (notez le grand un ) Comme nous l'avons déja vu, les neurones forment des réseaux et entrent en contact au niveau de synapses qui sont des zones de contacts entre neurones, visibles au MO (CP) sur cette image de neurones en culture en microscopie optique . 6

A- Structure de la synapse Diamètre axone 10µm Noter A structure de la synapse ce document est en noir et blanc, il est fortement agrandi par rapport à l'image prédcéante au MO. de que type d' image s'agit il ? C'est une électronographie = image obtenue avec un microscope électronique à transmission (coupe ultra fine ) L'ordre de grandeur est de quelques microns (fente synaptique 10 à 40nm ; 20nm en moyenne) Je vais pous présenter une animation qui dans un premier temps va permettre de préciser les structures de la synapse 1ere animation : ../Synapse/synapse.exe Au ME, une synapse est constituée de la terminaison aplatie d’un axone qui entre en contact avec un neurone postsynaptique Un espace ou fente synaptique est présent passer ensuite à la réalisation du schéma fonctionnel. Fente synaptique 20 nm Voir Synapse.exe point 1

B- Fonctionnement de la synapse Noter B- le fonctionnement de la synapse Il est résumé sur ce schéma en anglais mais nous allons plutot réaliser notre propre schéma fonctionnel voir livre page 68-69 . Les synapses permettent la transmission de l’influx nerveux (à imaginer comme un signal électrique) d’un neurone à l’autre. A l’arrivée du message nerveux, des vésicules libèrent dans l’espace synaptique des molécules. Celles-ci sont des neuromédiateurs. En se fixant à des récepteurs, elles provoquent l’émission d’un message nerveux dans le neurone postsynaptique. Voir 2e animation (éventuellement) synapse0033.swf 8

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Vous aller faire l'exploitation de la page 69 : d'abord utiliser les documents précédents et 1B pour représenter un bouton synaptique faites au brouillon, X va faire au tableau et je vous distribuerai ensuite un fond Aller alors à 23 Que nous apprend la partie B de l'animation sur le sens du message nerveux ? (complément du doc 1 page 68 ) Cela circule du bouton vers le neurone suivant. Que découvre t on comme structure dans l'animation C ? vésicules avec des ponts rouges ! que deviennent elles lors de la simulation ? voir doc 3 A et B les vésicules s'accolent à la membrane plasmique et libèrent des molécules(symbolisées par les triangles rouges) appelées neuromédiateurs Qu'y a t il sur le neurone post synaptique ? (doc 4 et nouveau passage de l'animation) ? des récepteurs membranaires. Ils génèrent un nouveau message nerveux. Titre : « le fonctionnement de la synapse » Légende à complèter ... Ajouter les structures visibles dans le document 4 Titrer et légender le schéma

Schéma fonctionnel d'une synapse 1 Vésicule Neurone présynaptique Schéma fonctionnel d'une synapse Neurotransmetteur 2 5 Fente synaptique 3 Récepteur postsynaptique . Voici le bilan terminé 4a 4b Neurone postsynaptique Sens de la transmission du message nerveux

A retenir : Les messages nerveux sont de nature électrique Mais les communications entre neurones,au niveau de zones de contact appelées synapses, fonctionnent par la libération d’un neurotransmetteur dans l’espace synaptique. La fixation de molécules de neurotransmetteurs sur des récepteurs situés sur la membrane du neurone post synaptique déclenche un nouveau message nerveux. Les molécules de neurotransmetteur sont dégradées et recyclées rapidement. Le fonctionnement nerveux est aussi chimique. Qu'avez vous noté ou que noter en plus du schéma ? Quelle est la nature fondamentale du message nerveux ? Comment se font les communications entre neurones ? Qu'est ce qui déclenche un nouveau message nerveux ? Que se passe t il ensuite ? Que conclure d'essentiel ?

A retenir : Les messages nerveux sont de nature électrique Mais les communications entre neurones,au niveau de zones de contact appelées synapses, fonctionnent par la libération d’un neurotransmetteur dans l’espace synaptique. La fixation de molécules de neurotransmetteurs sur des récepteurs situés sur la membrane du neurone post synaptique déclenche un nouveau message nerveux. Les molécules de neurotransmetteur sont dégradées et recyclées rapidement. Le fonctionnement nerveux est aussi chimique. Reste juste à souligner les mots importants

Visualisation possible en 1'25s d'une vidéo de Chantal Proulx : Synapse chimique ionotrope.mp4 en local ou voir depuis chez vous https://www.youtube.com/watch?v=nM_v114rjwo Encore plus élaboré ; aussi canadien : https://www.youtube.com/watch?v=_rN1uVWTmRw Egalement synapse0033.swf ou http://www.biologieenflash.net/bio/flash/0033.swf

II- Les perturbations chimiques de la perception A- L'exemple du LSD 1) nature du LSD Substance issue de l'ergot de seigle (champignon parasite) Le LSD est un psychotrope hallucinogène puissant, de très petites doses suffisent à entraîner des changements de la perception, de l'humeur et de la pensée. C'est un dérivé de composés issus de l'ergot de seigle (Claviceps purpurea). Le mot LSD est une abréviation du mot allemand Lysergsäurediethylamid[ En français, on principe actif est le diéthylamide de l'acide lysergique (ou N,N-diéthyllysergamide), Le LSD est connu pour ses effets visuels. Il provoque des hallucinations colorées. Il dérive d’un champignon parasite, l’ergot du seigle. Celui-ci a provoqué dans le passé des épidémies par son mélange à des farines de seigle. Les symptomes peuvent expliquer des cas attribués à de la sorcellerie! (Ergotisme = mal des ardents, convulsions, douleurs, gangrène sèche + hallucinations) Des recherches sur l’ergot de seigle débutèrent vers le début du XXème siècle, dans les années trente, on établit la structure chimique des principaux alcaloïdes. C’est en travaillant sur des dérivés d’intérêt médical que le chimiste suisse A. Hofmann découvre en 1938 un dérivé synthétique le L.S.D 25. (25e molécule dérivée de l’ergot étudiée!) Il n’en observera cependant les effets hallucinatoires que le 16 Avril 1943 en avalant accidentellement une faible dose de produit. Les initiales LSD dérivent de l’allemand … http://mycologia34.canalblog.com/archives/12___le_mal_des_ardents__l_ergotisme/in dex.html 14

Molécule découverte en 1938 par A.Hoffman Le découvreur A.Hoffman est un chimiste suisse qui a travaillé à Bale chez Sandoz Il à vécu jusqu'à 102 ans bien que chimiste ! Sa découverte serait le fait du hasard. Il aurait ressenti des effets dans le labo après avoir synthètisé la molécule et il a décidé de faire un test sur lui mème !!! Chimiste chez Sandoz, mort en 2008 à 102 ans

"Je perdis toute notion du temps … Mon champ visuel vacillait, et toutes les choses semblaient déformées comme dans un mauvais miroir. L'espace et le temps devinrent de plus en plus désorganisés, et je fus envahi par la peur de devenir fou. Ce qui était le plus pénible, c'est que je me rendais parfaitement compte de mon état. Ma capacité d'observation demeurait complète… Parfois, je me sentais comme en dehors de mon corps. Je pensais que j'étais mort. Mon être semblait suspendu quelque part dans l'espace, d'où je voyais mon corps étendu sur le divan … Je fus particulièrement frappé de la manière dont les perceptions acoustiques, telles que les paroles ou le bruit de l'eau coulant d'un robinet, se transformaient en illusions optiques." je vous laisse lire notez les hallucinations...

Effets visuels du LSD: CF. Page 70 Hatier Lire 1B Le LSD est responsable de puissants effets hallucinogènes dont la manifestation varie considérablement selon les individus. Le sens du réel disparaît, des comportements inadaptés et incontrôlés se manifestent, souvent accompagnés de phases délirantes. Voici 2 vues d’artiste de la perception sous l’emprise du LSD Le LSD est en effet responsable de puissants effets hallucinogènes dont la manifestation varie considérablement selon les individus. Le sens du réel disparaît, des comportements inadaptés et incontrôlés se manifestent, souvent accompagnés de phases délirantes. Des modifications importantes de la perception, de la pensée et de l'humeur se manifestent. Cela peut se traduire sous formes d'hallucinations visuelles, de fous rires incontrôlables et de délires, de perception altérée du temps, de la distance, d'une confusion des sens (on "voit" la musique, on "entend" les couleurs), d'une sensation d'apesanteur, d'un contrôle réduit de la pensée… Noter : le LSD produitdes hallucinations visuelles (colorées en particulier ) Effets visuels du LSD: 17

Le LSD est vendu en imprégnation de buvards.... https://www.psychoactif.org/psychowiki/index.php?title=LSD,_effets,_risques,_t%C3% A9moignages

Modèles moléculaires Du LSD et de la sérotonine Pour comprendre le mode d’action du LSD, il faut observer sa modèlisation moléculaire et la comparer à celle d’un neuromédiateur: la sérotonine. Cf physique atomes molécules Usage d’un logiciel: rastop 19

2) le mode d'action du LSD: Ci-dessus à gauche, la sérotonine impliquée naturellement dans la transmission synaptique au niveau du thalamus. A droite, le LSD ; remarquer la similitude de structure de ces deux molécules : il s'en suit que le LSD peut se lier aux mêmes récepteurs des neurones post-synaptiques que la molécule naturelle.

Sérotonine et son récepteur synaptique Voici une autre représentation qui a été utilisée dans un sujet... Les effets prolongés de la drogue sont dus au fait que l'organisme ne possède pas les enzymes nécessaires pour hydrolyser (= "détruire") le LSD...qui reste lié plus longtemps au récepteur, et donc est plus longuement actif. Sérotonine et son récepteur synaptique LSD 21

A retenir Les drogues hallucinogènes comme le LSD sont des molécules dont la configuration spatiale est proche de celle d’un neurotransmetteur: la sérotonine. LE LSD, en se fixant sur les mèmes récepteurs que la sérotonine perturbe la propagation des messages nerveux. Cela explique les hallucinations. rq : il existe d'autres modes d'action cf celui de l'ecstasy : bloquage du recyclage du neurotransmetteur cf i_03m_par_ecstasy.swf

B- Effets secondaires et dangers de la consommation du lsd ou d’autres drogues Il y a des dangers indirects par rapport à la sécurité routière. Les modifications de la perception rendent la conduite dangereuse Autres dangers à court terme la perte de contact avec le réel peut provoquer des accidents. Les troubles peuvent engendrer des actes de violence, des homicides et des tentatives de suicide. L'usage de LSD engendre l'ivresse hallucinatoire. Elle comprend en dehors des effets somatiques : des modifications de l'humeur (hypomanie, euphorie contemplative, dysphorie, irritabilité), des phénomènes psychosensoriels (illusions, hallucinations visuelles, auditives, gustatives, synesthésies), des troubles intellectuels (troubles de l'attention, de la concentration, de la mémoire et de la conscience du temps), des troubles de la personnalité (dépersonnalisation), des constructions délirantes. L'usage en solitaire semble risqué. Il peut y avoir des sensations désagréables « bad trip » La rémanence des hallucinations est particulièrement discutée. Pour les uns, elle relève de troubles psychiatriques, pour d'autres, elle relève de mécanismes biologiques complexes. "Bad trips" et risques :Ne laissez pas seule une personne qui a pris du LSD. Le premier risque d'un hallucinogène, et surtout du LSD, c'est que le " voyage " tourne mal : visions de cauchemar, angoisse, panique. Ce phénomène peut entraîner des troubles psychiques graves. D'autre part, Attention au "retour d'acide" qui se traduit par une réapparition brutale des effets du produit, plusieurs jours ou plusieurs mois après une prise. Chez la femme enceinte, une seule prise de LSD pendant la grossesse peut entraîner des malformations chez le bébé. Les dangers à long terme lors d'un usage chronique C’est tout d’abord la survenue d'état dépressif ou anxieux, de troubles psychiques, d'accidents neurologiques. La persistance de palinopsie pendant plus de trois ans après arrêt de la prise de la substance : persistance d'une image de quelques secondes se superposant à l'image du moment, accompagnée parfois d'hallucinations visuelles élémentaires, et qu'il faut distinguer du retour d'acide. L'usage de LSD peut générer des accidents psychiatriques graves et durables qui persistent même après l'arrêt de consommation . Cf. pages 72-73 Hatier ; éventuellement exercice 2 page 77 23

Les drogues comme le LSD peuvent provoquer des troubles importants : mauvaises sensations conduisant au suicide, accoutumance... Elles entraînent un risque d’accidents, ont un coût social...

voir ecstasy.swf

Voici l'ébauche du schéma

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux à l'aide des documents 1et 2A et de l'animation (simulation d'expérience ) synapse.exe . Que nous apprend la partie B de l'animation sur le sens du message nerveux ? (complément du doc 1 page 68 ) Cela circule du bouton vers le neurone suivant

Sens de la transmission du message nerveux Voici le schéma complèté. Sens de la transmission du message nerveux

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique (documents 2B et 3A ) Montrer 3e partie animation Que découvre t on comme structure dans l'animation C ? vésicules avec des points rouges !

Sens de la transmission du message nerveux Voici le schéma complèté . Sens de la transmission du message nerveux

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique . que deviennent elles lors de la simulation ? voir doc 3 A et B et l'animation à bloquer à la libération des neuromédiateurs les vésicules s'accolent à la membrane plasmique et libèrent des molécules(symbolisées par les ronds rouges (on peut faire des triangles bleus ! ) ) appelées neuromédiateurs Ajouter leur devenir lors de la stimulation du neurone présynaptique document 3B et animation synapse exe 3

Sens de la transmission du message nerveux Voici le schéma complèté . Sens de la transmission du message nerveux

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique . Qu'y a t il sur le neurone post synaptique ? (doc 4 et nouveau passage de l'animation) ? des récepteurs membranaires. Ils génèrent un nouveau message nerveux Ajouter les structures visibles dans le document 4 et leur role dans la transmission du message nerveux

Sens de la transmission du message nerveux Voici le schéma complèté A ce stade, il faut revenir sur les étapes successives : 1 signal électrique 2 libération du neuromédiateur 3 fixation de celui ci sur de récepteurs 4 départ d'un nouveau signal électrique puis arrèt de celui ci 5 inactivation du neuromédiateur (destruction ou recyclage) . Sens de la transmission du message nerveux

Sens de la transmission du message nerveux 1 2 5 3 Voici le schéma terminé . 4a 4b Sens de la transmission du message nerveux

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Reste à mettre un titre Ajouter les structures visibles dans le document 4 et leur rôle dans la transmission du message nerveux Titrer le schéma

Sens de la transmission du message nerveux 1 Schéma fonctionnel d'une synapse 2 5 3 Voici le bilan terminé. 4a 4b Sens de la transmission du message nerveux

Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Activité à l'aide des informations des documents pages 68-69 : Réaliser un schéma fonctionnel de la synapse Schématiser un bouton synaptique Indiquer le sens du message nerveux Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Ajouter les structures visibles dans le bouton synaptique Titre : « le fonctionnement de la synapse » Reste la légende à complèter ... Ajouter les structures visibles dans le document 4 et leur rôle dans la transmission du message nerveux Titrer le schéma ; Légender le schéma

Schéma fonctionnel d'une synapse 1 Neurone présynaptique Schéma fonctionnel d'une synapse 2 5 Fente synaptique 3 Voici le bilan terminé. 4a 4b Neurone postsynaptique Sens de la transmission du message nerveux

Schéma fonctionnel d'une synapse 1 Vésicule Neurone présynaptique Schéma fonctionnel d'une synapse Neurotransmetteur 2 5 Fente synaptique 3 Récepteur postsynaptique Voici le bilan terminé. retour à diapo 10 4a 4b Neurone postsynaptique Sens de la transmission du message nerveux