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Aspects fondamentaux de la communication nerveuse

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Nous connaissons déjà l'organisation générale des circuits nerveux, qui sont à l'origine du comportement. Nous allons comprendre plus précisément les processus fondamentaux de la communication nerveuse. Nous verrons la nature et la propagation du message nerveux, quelques notions anatomiques, le fonctionnement des synapses,...

Les messages nerveux se propagent dans des chaînes de neurones Il y a des centres nerveux, l'encéphale et la moelle épinière, qui constituent le système nerveux central. De plus, il y a des nerfs, reliant ces centres aux différents organes du corps et aux récepteurs sensoriels : c'est le système nerveux périphérique. Les nerfs rachidiens  sont ceux rattachés à la moelle épinière et, les crâniens ceux reliés à l'encéphale. Le fonctionnement du système repose sur la circulation de signaux dans un réseau de cellules nerveuse (=neurones). La transmission des messages nerveux d'une cellule à une autre se fait au niveau de synapses. Nous allons voir la propagation du message nociceptif, qui est à l'origine de sensations douloureuses.

« Au niveau de la moelle épinière, les fibres nociceptives afférentes entre en contact synaptique avec d'autresneurones dont le corps cellulaire est situé dans la corne dorsale de la substance grise. Ensuite, les axones de cesneurones remontent par la substance blanche de la moelle épinière en direction du cerveau. Les cornes dorsalesreprésentent un relais sur les voies nerveuses.Au niveau du cerveau, les fibres nociceptives ascendantes effectuent aussi un relais. En effet, il y a un contactsynaptique avec des neurones dont les corps cellulaires sont dans des noyaux de substance grise situés eux mêmeà la base du cerveau. Les axones de ces neurones se terminent dans le cortex cérébral, c'est là qu'il y a lasensation de douleur. Il y a donc une connexion entre les fibres de type C et les fibres nociceptives ascendantes. Les messages nerveux sont constitués de signaux enregistrables La communication nerveuse se manifeste le long dechaînes de neurones par des signaux enregistrables qui constituent des messages. Le message nerveux est donc unensemble de signaux enregistrables.La membrane au repos est polarisée électriquement On réalise l'étude de l'activité électrique de fibres nerveuses oude neurones grâce à des électrodes que l'on implante. La membrane d'une cellule nerveuse au repos présente unétat électrique. En effet, il existe une différence de potentiel remarquable de 70mV entre les deux faces de lamembrane. Ce phénomène, appelé polarisation transmembranaire correspond au potentiel de repos. Ceci est unecaractéristique générale des cellules vivantes.Le signal nerveux est un évènement membranaire brutal. Les messages nerveux circulants le long des fibresnerveuses sont d'amplitude constante de 100mV environ. Chaque signal correspond à une modification remarquabledu potentiel de repos de la fibre. Par conséquent on assiste à une inversion brutale de la polarisation membranaire,la face interne habituellement électronégative devient électropositive par rapport à la face externe. Puis, lamembrane se repolarise très rapidement, c'est donc un évènement très bref. C'est cet évènement qui constitue lesignal nerveux, il correspond au potentiel d'action. Les signaux enregistrables du message nerveux sont donc desmodifications du potentiel de repos. Elles se propagent dans un seul sens le long des neurones, c'est-à-dire : Dendrite corps cellulaire axone Arborisation bouton synaptique corne dorsale de la moelle épinière.Dans une expérience, si on stimule le potentiel d'action d'une fibre, la stimulation doit être suffisante et est doncnécessaire. Le potentiel d'action correspond donc au temps de réponse. Ce temps est du tout ou rien (si lastimulation est insuffisante).Le message nerveux est un message codéLes messages propagés par les fibres nerveuses sont constitués de « trains » de potentiel d'action. C'est-à-dire quemême si l'amplitude de ces signaux est constante, leur fréquence par contre est très variable. C'est cela qui permetde codés les messages, le message est donc codé en modulation de fréquence. Le message nociceptif, lui, prend naissance qu'au niveau de certaines structures neuroniques précises.Généralement cela se déroule au niveau des récepteurs sensoriels. Lorsqu'un nocicepteur (=récepteur sensoriel) estexcité il émet un message en direction d'un centre nerveux (moelle épinière/encéphale) et il code l'intensité dustimulus. Plus l'intensité du stimulus augmente, plus la fréquence d'émission de messages nerveux est élevée. Celava jusqu'à obtenir des tains de signaux.La conduction des messages le long des fibres nerveuses D'une extrémité à l'autre de la fibre nerveuse où lepotentiel d'action se propage, l'amplitude reste constante. Le signal progresse sans s'atténuer. La vitesse depropagation du message est variable d'une fibre à l'autre. Cette vitesse dépend du calibre de la fibre, les plusgrosses étant les plus rapides, et de la présence de myéline, celles qui en ont plus conduisent plus vite le message.Les fibres afférentes de type C, dépourvues de myéline conduisent les messages depuis le nocicepteur jusqu'à lamoelle épinière à moins de 1 m.s-1(vitesse minimale/vitesse maximale : 100 m.s-1). Le potentiel global d'un nerfn'est pas un message nerveux Un nerf est ensemble de milliers de fibres nerveuses. On enregistre les messages avecdes électrodes à la surface du nerf. On ne peut pas capter individuellement les messages de chaque fibre. Lepotentiel global est un signal complexe qui représente la somme des perturbations électriques se propageant depuischacune des fibres jusqu'à la surface du nerf. Ce qui est enregistré n'est pas un véritable message nerveux maisest appelé « bruit électrique », il est d'amplitude fiable et variable. La transmission des messages nerveux au niveau des synapses Les neurones ne sont pas disposés de façoncontinue mais contiguë. C'est-à-dire qu'il n'y a pas de contact au microscope électronique. Par conséquent, arrivé àl'extrémité d'un axone, le message nerveux atteint une zone de contact, appelée synapse, avec une nouvelle cellule(un autre neurone, une autre fibre,…). La propagation du message est unidirectionnelle, on définit donc unecellule (un neurone) pré-synaptique et une post-synaptique. Le temps durant lequel le message franchit la synapse,appelé délais synaptique, est important, ce mouvement est lent. Une transmission chimique des messages nerveux Dans une synapse il y a une fente synaptique qui sépare la cellulepré-synaptique de la post-synaptique. Le message nerveux pré-synaptique, constitué de trains de potentield'action, ne peut pas franchir cet espace directement, cette transmission est assurée chimiquement. A la fin del'axone de la cellule pré-synaptique, on trouve des vésicules sécrétrices dans lesquelles sont stockés desneurotransmetteurs. L'arrivée de potentiel d'action au bout de cet axone déclenche la libération deneurotransmetteurs dans la fente synaptique. Ce phénomène se réalise grâce à l'exocytose d'un nombre devésicules. Puis le neurotransmetteur se lie à des récepteurs spécifiques, situés sur la membrane de la cellule post-synaptique. Si cette libération et cette liaison n'ont pas lieu, la transmission synaptique du message estinterrompue. Des synapses excitatrices et des synapses inhibitrices Toutes les synapses fonctionnent de la mêmefaçon, mais, selon le neurotransmetteur qu'elles libèrent dans la fente, elles peuvent avoir deux effets opposés sur »

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