Chapitre 5 Neurophysiologie

1. Gilles BourbonnaisCours compensateursUniversité Laval Chapitre 5Neurophysiologie

2. 1. Système nerveux et système endocrinien Maintien de l’homéostasie par : Système endocrinien (hormonal) : • Sécrétion d’hormones dans le sang • Action lente, mais soutenue Système nerveux : • Influx nerveux • Action rapide, mais brève

3. Mémoire Mémorisation 2. Mode d’action du système nerveux • 1. Réception de l’information • Milieu interne • Milieu extérieur • 2. Intégration • 3. Action • Organes végétatifs • Muscles volontaires (comportement)

4. 3. Les grandes divisions du système nerveux Voir: Le système nerveux périphérique

5. 4. La cellule nerveuse : le neurone (5-7) • Neurones (10%) • Cellules gliales (90%) Caractéristiques des neurones: • Ne se reproduisent pas (sauf rares exceptions). • Grand longévité. • Cellules excitables. • Métabolisme    (5% du poids du corps, 20% de la consommation d ’énergie)

6. D’un corps cellulaire • De prolongements fins = axone et dendrites Prolongements Structure des neurones Chaque neurone est formé :

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

8. dendrite axone

9. Dendrites Axone Prolongements peuvent être très ramifiés

11. Formée de cellules gliales qui s’enroulent autour de l’axone. Axones longs souvent recouverts d’une gaine de myéline.

12. Dendrites Corps cellulaire Axone recouvert de myéline

14. Espaces entre les cellules de Schwann = nœuds de Ranvier

15. Myéline formée de: • Cellules de Schwann (système nerveux périphérique) • Oligodendrocytes (SNC)

16. Classification structurale Neurone bipolaire Neurone multipolaire Neurone unipolaire

17. Classification fonctionnelle Neurone sensitif Neurone moteur Neurone d ’association (ou interneurones)

18. Neurone sensitif (neurone unipolaire) Neurone moteur (neurone multipolaire

19. Remplissent tous les vides entre les neurones (tout ce qui est en noir sur ce dessin). La névroglie (cellules gliales) (5-17) • Soutien

20. Soutien • Régulation de la composition du milieu cérébral • Phagocytose des cellules mortes et des corps étrangers • Gaine de myéline (oligodendrocytes et cellules de Schwann) Contrairement aux neurones, ces cellules peuvent se reproduire activement.

22. 5. Les nerfs (5-19) Axone Les nerfs sont formés d’axones de neurones moteur et de neurones sensitifs (certains ne contiennent que des fibres sensitives). Nerf rachidien ~ 600 000 fibres nerveuses Le corps cellulaire est dans (ou tout près) du SNC. Vaisseaux sanguins

23. Axone Gaine de myéline Endonèvre Périnèvre Épinèvre Vaisseaux sanguins

25. On peut recoudre l'épinèvre d'un nerf sectionné

26. Neurone sectionné L'axone et une partie de la gaine de myéline en aval de la section dégénèrent L'axone peut repousser en empruntant le "tunnel" formé par la gaine de myéline et l'endonèvre (1 à 5 mm par jour) Neurone intact Dans un nerf, ce ne sont pas toutes les fibres qui parviennent à repousser correctement ou à emprunter "le bon chemin".

27. Nerfs sensitifs Ex. nerf auditif, nerf olfactif, nerf optique • Nerfs mixtes La plupart des nerfs sont mixtes.

28. 6. Substance grise et substance blanche Substance blanche Substance grise • Substance blanche : • formée surtout d ’axones myélinisés • permet la liaison nerveuse entre les zones éloignées • Substance grise : • formée surtout de corps cellulaires et de prolongements courts

29. 7. Quand la myéline dégénère (5-22) Sclérose en plaque Syndrome de Guillain-Barré

30. 8. Polarisation de la membrane du neurone Luigi Galvani (1737 / 1798) Un courant électrique appliqué à un nerf provoque la contraction des muscles d'une grenouille morte. Une électricité animale circule dans les nerfs.

31. L'électricité est-elle l'explication de la vie? Certains l'ont cru au XIXe siècle.

32. 1850 : l'Allemand H. von Helmholtz (1821 - 1894) mesure la vitesse de l'influx nerveux dans un nerf. Vitesse de quelques mètres par seconde seulement. C'est donc beaucoup plus lent que l'électricité circulant dans un fil métallique (~ vitesse de la lumière) La cellule, une pile électrique

33. Axones géant de calmar Ganglion contenant les corps cellulaires Andrew Fielding Huxley (1917)Alan Hodgkin (1914 - 1998) Expériences sur les neurones géants de calmar à la fin des années 30 et dans les années 40.

34. Potentiel de repos : -70 mV

35. Extérieur de la membrane: • Ions positifs = Na+ surtout (un peu de K+ aussi) • Ions négatifs = Cl- surtout • Intérieur du neurone: • Ions positifs = K+ surtout (un peu de Na+ aussi) • Ions négatifs = Protéines et ions phosphates Concentrations en ions de chaque côté de la membrane: Mais y a un léger surplus d ’ions + Mais y a un léger surplus d ’ions -

36. 10 Cl- et 10 Na+ 10 K+ et 10 ions - Supposons que de part et d’autre d’une membrane on ait autant d’ions positifs que négatifs: Potentiel nul (autant de + que de -) Potentiel nul (autant de + que de -)

37. 13 charges + et 10 - = +3 10 Cl- 10 Na+ 3 K+ +3 -3 10 ions - 7 K+ 7 charges + et 10 - = -3 Que se passe-t-il si on ajoute des canaux permettant le passage des K+, mais pas des autres ions? ==> diffusion du potassium

38. La diffusion ne se fera pas jusqu’à équilibre des concentrations du K+ Le K+ cherche à diffuser en suivant son gradient de concentration Le K+ est attiré par les charges - de l'intérieur et repoussé par les charges + de l'extérieur Le gradient électrique qui se forme arrête la diffusion.

39. Les charges positives en surplus s’accumulent sur la membrane +3 -3 Les charges négatives en surplus s’accumulent sur la membrane À l’équilibre: Valeurs arbitraires N.B. un peu de Na+ parvient à pénétrer

40. La polarité se maintient même si du Na+ parvient à pénétrer: pompes à sodium / potassium. • La polarité de la membrane est donc due: • Différence de concentration en ions entre l’intérieur et l’extérieur. • Perméabilité sélective de la membrane (laisse passer le potassium, mais à peu près pas les autres ions).

41. Baisse d ’ions + à l’extérieur Hausse d ’ions + à l’intérieur 9. Le potentiel d'action Les neurones peuvent réagir à un stimulus (excitabilité). Réaction = ouverture de canaux à sodium de la membrane

42. - 70mV  - 60mV  - 50 mV  ... Entrée massive de Na+ ==> baisse de la polarité là où les canaux à sodium se sont ouverts. Au point stimulé, la polarité s'inverse.

43. Fermeture des canaux à sodium. • Ouverture de canaux à K+ qui étaient fermés ==>  perméabilité au K+ ==>  sortie de K+ Le point dépolarisé reprend rapidement sa polarité: = potentiel d ’action

45. La stimulation de l’extrémité de l’axone entraîne la dépolarisation de la membrane à cet endroit

46. Le point dépolarisé va rapidement se repolariser Après la repolarisation, la membrane demeure inerte un certain temps (les canaux à sodium ne peuvent pas s ’ouvrir) = période réfractaire.

47. Les canaux à sodium vont s ’ouvrir ici 10. L'influx nerveux Potentiel d’action en un point de la membrane==> potentiel d’action au point voisin:

48. Influx nerveux = déplacement d’un potentiel d’action le long de la membrane du neurone Même principe que la vague dans un stade

49. Les anesthésiques locaux (Novocaïne , Xylocaïne, Marcaïne , etc. ) bloquent les canaux à sodium. Que se passe-t-il si on bloque ces canaux?

50. La tédrodoxine (ou tétrodontoxine), une neurotoxine abondante dans les viscères (intestins, foie, ovaires surtout) de certains poissons agit aussi en bloquant les canaux à sodium. Au Japon, certains restaurants servent du Fugu, un poisson riche en tetrodoxine que seuls certains cuisiniers certifiés peuvent apprêter (un seul poisson contient assez de toxine pour tuer 30 personnes). Tout l'art du cuisinier consiste à servir la chair du poisson sans la contaminer avec la toxine. Voir aussi:Fugu - the fatal fish