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Introduction :
Le système nerveux est composé
de cellules nerveuses ou neurones
et de cellules gliales ou cellules de
soutien.
Dans l’organisme tous les
processus vitaux ont besoin pour
se réaliser d’un neurone et de sa
fonction de transmetteur.
Objectifs du cours:
1- connaitre l’organisation du SN
2- décrire la cellule nerveuse
3- connaitre les principes et les
mécanismes de l’éléctrophysiologie
I/ Organisation générale du SN
Encéphale , moelle épinière SNC
Voies afférentes Voies efférentes
SN somatique SN autonome
SNΣ
SNparaΣ -muscle lisse
-cœur
-glandes
-Muscles squelettiques
SNP
•A/ Fonctions de base:
Au nombre de 3:
1- sensibilité: (fonction sensorielle)
2- intégration: (interprétation des
changements)
3- réaction : (fonction motrice)
•B/ Mode de fonctionnement:
La totalité des informations de
l’environnement extérieur est captée
par des éléments sensoriels et
véhiculée vers le système nerveux; la
particularité de la cellule nerveuse
réside dans la capacité à conduire des
impulsions électriques qui sont un
véritable codage du message nerveux
SN
effecteur récepteur
Voie afférente Voie efférente
Le SN humain est constitué de plus
de 10¹º cellules nerveuses (neurones).
Le neurone est l’unité structurelle et
fonctionnelle du SN
II/ Description du neurone:
De manière habituelle, un neurone
présente un corps cellulaire (soma)
et deux types de prolongement :
• les dendrites, et
• l’axone
Le diamètre des corps cellulaires peut
varier de 5μm à 135μm
Les axones de certains neurones ne
dépassent pas 1mm (au niveau de
l’encéphale); d’autres ont plus d’1m
(au niveau de la moelle épinière)
Schéma d’un neurone:
Noyau cellulaire
neurofibrille
dendrites
soma
Sommet axonal
axone
Gaine de myéline
Gaine de schwann
axolemme
collatérales
Bouton terminal
Nœud de ranvier
La membrane cellulaire du soma se
prolonge au niveau de l’axone par
l’axolemme lequel est environné
dans le SNC par les oligodendrocytes
et au niveau du SNP par les cellules
de Schwann.
Dans un certain nombre de neurones,
les cellules de Schwann forment un
revêtement lipoprotéique appelé
«myéline » ou gaine de myéline, celle-
ci joue le rôle d’isolateur pour les
courant ioniques.
Elle est interrompue à intervalle
d’environ 1,5mm par les nœuds de
Ranvier.
La vitesse de conduction dans les
fibres myélinisées est relativement
plus élevée que celle dans les fibres
amyéliniques.
III- Classifications:
A/ classification structurelle:
-Neurones multipolaires ( encéphale et ME)
-Neurones bipolaires ( rétine de l’œil, oreille
interne et l’aire olfactive).
-Neurones unipolaires (ganglions postérieurs
(sensitifs) des nerfs rachidiens)
B/ classification fonctionnelle:
-Neurones sensitifs ou afférents:
unipolaires, envoie l’influx nerveux
des récepteurs (organes des sens, peau,
viscères) jusqu’à la ME et l’encéphale)
-Neurones moteurs ou efférents:
Transmettent l’influx nerveux depuis
l’encéphale et la ME jusqu’aux
effecteurs (muscles et glandes )
-Neurones d’association ou interneurones:
Transmettent l’influx d’un neurone sensitif
à un neurone moteur, ils sont situés dans
l’encéphale et la ME.
NB:
Les prolongements des neurones afférents
et efférents se groupent en faisceaux pour
former les nerfs, qui appartiennent au SNP
car situés hors du SNC.
III/ Electrophysiologie:
1/Potentiel de membrane (de repos)(PM):
A/ définition:
C’est la polarisation électrique en situation
physiologique de repos d’une membrane
plasmique.
En introduisant une électrode de mesure à
l’intérieur de la cellule (méthode de patch-
clamp) on constate une différence de potentiel
(ddp): l’intérieur de la cellule est négatif par
rapport à une électrode de référence
extracellulaire.
B/ Origine du potentiel de membrane:
Le potentiel de membrane PM ou potentiel
de repos PR est représenté par une différence
du potentiel ddp, cette ddp est due à la
répartition inégale des ions en particulier
(Na+) et (K+) de part et d’autre de la
membrane plasmique
La [K+] est 35 fois plus élevé en intra cellulaire
(160mM) qu’ en extra cellulaire (4,5mM), alors
que la [Na+] est 14 fois plus élevé en extra
cellulaire (144mM) qu’en intra cellulaire (10mM)
L’inégale répartition des ions, en particulier: Na+
et K+ est due essentiellement à la présence:
1- Du potentiel de diffusion et potentiel
d’équilibre:
Le potentiel de diffusion est la différence de
potentiel créée de part et d’autre d’une membrane
par la différence de concentration des ions.
Alors que le potentiel d’équilibre est obtenue
suite à la contrebalance de la diffusion le long
du gradient de concentration, (c’est le
gradient électrostatique qui va
contrebalancer le gradient chimique de [] )
calculé par l’équation de NERNST :
Il faut noter que la perméabilité
membranaires aux ions est différente;
K+ (p=1), Cl- (p=0.1), Na+ (p=0.03)
PK+> PCl- > PNa+, La membrane est par
contre totalement imperméable au Ca2+,
aucune protéine membranaire ne laissant
passer librement cet ion.
2- Des canaux de fuite responsables de flux passif
des ions Na+ et K+ (essentiellement pour le K+)
3- Des pompes Na+/K+ ATPase électrogènes qui
transportent simultanément et inégalement Na+
vers l’extérieur et K+ vers l’intérieur (3Na+/2K+
en consommant de l’énergie) d’où la positivité
externe.
4- Et à la présence des anions non diffusibles
(protéines et phosphates) à l’intérieur de la cellule
qui sont responsables de la négativité du milieu
intra cellulaire, ce qui détermine :
une augmentation de la diffusion extracellulaire du
Cl- et une rétention intracellulaire du K+ et
extracellulaire du Na+; c’est L’équilibre de Gibbs-
Donnan
l’existence d’un potentiel de membrane est
universelle aux cellules
La ddp est de :
-70mV pour la cellule nerveuse
-90mV pour la cellule musculaire
2/ Potentiel d’action (PA)
A/ définitions:
• Le potentiel d’action est une propriété des
cellules excitables (nerf et muscle) qui
consiste en une dépolarisation rapide suivie
d’une repolarisation de la membrane plasmique
Les PA ont une forme et une ampleur
stéréotypées, se propagent et sont des
phénomènes du tout ou rien. (ou il est
obtenue ou il ne l’est pas)
Excitabilité:
c’est le pouvoir que possèdent certaines
cellules (neurones, cellules musculaires) qui
sont capables d’être le siège de modifications
brutales et rapides de leur polarisation
(réagir à un stimulus et le convertir en un
influx nerveux)
Stimulus:
On appelle stimulus toute condition
environnementale capable de modifier le PM
(électrique, chimique, mécanique…)
Potentiel généré:
c’est un potentiel local créée dans des
structures sensitives où une stimulation
mécanique, thermique ou chimique est ainsi
convertie en un signal électrique.
le potentiel généré correspond à une
dépolarisation de la membrane cellulaire, c’est-à-
dire que le PM devient moins négatif (> -70mV),
ces potentiels locaux sont proportionnels à
l’intensité de stimulation et dont des effets de
sommation existent.
Quand l’intensité du potentiel généré dépasse un
seuil de +10mV, un PA survient
Le seuil
Est la valeur du PM à laquelle la survenue d’un PA
est inévitable. Se situe entre -65mV et -55mV pour la
cellule musculaire et la cellule nerveuse.
Une stimulation qui atteint le seuil et qui provoque
un PA est dite liminaire.
Au-delà du seuil la stimulation est dite supra
liminaire et en deça du seuil elle est dite sous
liminaire ou infraliminaire
Un courant infraliminaire dépolarisant «
cathélectrotonus » rapproche le PM du seuil
(la cathode apporte des charges négatives)
Alors, qu’un courant hyperpolarisant «
anélectrotonus » éloigne le PM du seuil
Les courants locaux sont électrotoniques
Conditions d’efficacité d’un excitant:
1- Vitesse d’établissement du courant:
L’intensité du courant électrique doit varier
rapidement pour éviter le phénomène
d’accommodation (adaptation au stimulus).
2- Intensité et duré de stimulation:
L’intensité du courant doit être suffisante (intensité
seuil), elle varie en fonction de la durée
d’application du stimulus.
La relation intensité-duré est illustrée par la courbe suivante:
1- Rhéobase: c’est l’intensité seuil, au dessous de
laquelle, une stimulation n’est jamais efficace
quelque soit le temps de passage du courant.
2- Temps utile: c’est le temps pendant lequel doit
être appliquer une stimulation d’intensité égale à
la Rhéobase.
3- La chronaxie: correspond au temps pendant
lequel doit être appliquée une stimulation
d’intensité égale au double de la Rhéobase.
B/ les bases ioniques du PA:
Quand la dépolarisation initiale atteint le
seuil d’excitabilité, un nombre suffisant de
canaux sodique voltage dépendants sont
ouverts, la pompes Na+/K+ est débordée, des
ions Na+ pénètrent dans le MIC
Cet afflux ionique augmente rapidement, la
dépolarisation atteignant en moyenne +35mV
Cette phase de dépolarisation est suivie d’une
repolarisation consécutive à la sortie des ions
K+ ramenant le potentiel de membrane à
nouveau au niveau du potentiel de repos
a: latence: le temps entre la stimulation et
l’enregistrement
b:dépolarisation :entrée massive des ions Na+
c:repolarisation: sortie des ions K+
d: hyperpolarisation: sortie du K+ en excès
suivie d’un rétablissement du potentiel initial
(PM) à l’aide des Na+/K+ ATPase
D/ périodes réfractaires:
1- période réfractaire absolue:
Est la période pendant laquelle un autre PA
ne peut pas se produire, quelque soit
l’intensité du stimulus
Elle coïncide avec la presque totalité du PA
2- La période réfractaire relative:
Elle correspond à une hypoexcitabilité par
hyper polarisation
Le PA peut être déclencher s’il survient un
courant plus important que le courant
habituel.
E- substances modifiant la perméabilité membranaire:
Une [Ca+2] élevée en extracellulaire rend la cellule
moins excitable et le potentiel seuil plus haut
(positif)
Une hypocalcémie augmente l’excitabilité
membranaire et rend le potentiel seuil plus bas
Le calcium diminue la perméabilité de Na+,
même effets des anesthésiques (procaïne…)
La tétrodotoxine TTX (toxine animale) bloque
l’entrée de Na+, la tétrodotoxine est 2500 fois
plus puissante que la procaïne.
La tétraéthylammonium (THA) bloque le canal
potassique donc la sortie du K+ (effet proche du
curare)
Le suxaméthonium provoque une dépolarisation
prolongée et réversible.
F/propagation du PA:
1- sens:
Le PA est propagé tout au long de la fibre
nerveuse, à partir du point de naissance du
PA (cône axonale) et se termine vers la
terminaison nerveuse (sens orthodromique)
Le PA est générateur de circuits locaux; les
courants locaux existent dans les deux sens,
en aval et en amont, mais la membrane est
inexcitable en amont (période réfractaire),
donc la transmission est uni directionnelle.
2- Mode de propagation:
*Propagation continue de proche en proche
dans les fibres non myélinisée avec un certain
délai
*Dans les fibres myélinisées se fait par un
mode saltatoire au niveau des nœuds de
Ranvier.
3- vitesse de propagation:
Elle dépond du diamètre de l’axone et de la
présence ou non de la gaine de myéline,
également de la température ambiante.
Les axones les plus gros conduisent l’influx
nerveux plus vite.
À diamètre égal, les fibres myélinisées
conduisent l’influx nerveux plus vite que les
fibres amyéliniques.
La vitesse dans les premières peut atteindre
120m/s, celle des fibres amyéliniques est
entre 0,5 et 2m/s
Le froids diminue la vitesse de propagation
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