science et vie
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le tissu nerveux et ses propriétés
A- STRUCTURE MACROSCOPIQUE DES CENTRES NERVEUX
Une coupe transversale de la moelle épinière des mammifères permet de distinguer les différents tissus suivants de l'intérieur vers l'extérieur :
-Les méninges : au nombre de 3 se sont ; la dure- mère(rôle protecteur), l'arachnoïde(amortisseur), et la pie-mère( nourricière)
-La substance blanche : formée de trois cordons ; un cordon postérieur, un cordon antérieur et un autre latéral ;
-La substance grise : formée de trois cornes ; une corne postérieur une corne latérale et une antérieur.
La substance grise se compose de corps cellulaires appelé péricaryons tandis que la substance blanche se compose de fibres nerveuses.
B/ STRUCTURE MICROSCOPIQUE DE LA SUBSTANCE GRISE
De la moelle épinière durcie au formol à 10%, on extrait quelques fragments de substances grises qu'on étale sur une lame et on colore au bleu de méthylène. L'observation de cette préparation révèle la présence d'élément de forme étoilée appelé corps cellulaire. Chaque corps comprend un noyau, du cytoplasme présentant des ramifications qui confère aspect étoilé du corps cellulaire. L'examen puis minutieux ou attentifs montre qu'un corps cellulaire possède deux types de prolongements : des prolongements qui vont en s' amincissant ; ce sont les dendrites et un prolongement plus courte de diamètre à peu près constant sur toute sa longueur, toujours interrompus par des cassures ; c'est l'axone(fibre nerveuse). Le cytoplasme d'un corps ,cellulaire renferme des fibrilles et des corps de Nissl. Ils sont colorés en bleu et caractéristique des cellules nerveuses riche en ARN. Selon le nombre de prolongements , on distingue :
-Les cellules multipolaires qu'on trouve dans le cerveau et la corne antérieur de la moelle épinière.
- Les cellules bipolaires
-Les cellules unipolaires en forme de T
d- Les cellules pyramidales
e- Les cellules piriforme du Parkinje
C - AUTRES ASPECTS DU TISSU NERVEUX
I- Structure Microscopique de la substance blanche
Au microscope, la substance blanche apparaît formée de fibres entouré chacune d'une gaine de myéline riche en phospholipide . on y distingue également des cellules gliales ou cellules de névroglie.
II - STRUCTURE D'UN NERF( faire schéma)
III°/STRUCTURE MICROSCOPIQUE DE LA FIBRE NERVEUSES
Des observations faites aux microscopes photoniques et électroniques ont permis de constater que la fibre nerveuse se compose de l 'axone protégé par une gaine de myéline et par une gaine de Schwann. Les deux graines se présente de façon discontinue sur l'axone. Les zones de discontinuités sont appelées étranglement de Ranvier. La gaine de Schwann est encore appelée cellule de Schwann.
COUPE LONGITUDINALE D'UNE FIBRE NERVEUSE
Au niveau de la substance blanche on observe aucune cellules de Schwann mais plutôt des cellules gliales.
II°/LES TERMINAISONS NERVEUSES
Chaque cellule nerveuse ou neurone se termine au niveau d'un tissu ou d'un organe de sens pour assurer ou la sensibilité ou la motricité. A ce niveau, l'axone se ramifie et forme une structure appelée arborisation terminale. Chaque ramification s'achève par un renflement appelé bouton synaptique.
SCHEMA D'UN NEURONE
V- NOTION DE NEURONE : La dégénérescence Wallerienne
Lorsqu'on sectionne un nerf rachidien, on observe au bout de trois jours la dégénérescence (la régression ou la mort ) des parties des fibres nerveuses isolées des corps cellulaires. Cette dégénérescence ne concerne que la gaine de myéline mais pas la gaine de Schwann. Le bout de fibre nerveuse relié au corps cellulaire régénère lentement.
VI- CARASTERISTIQUE D'UN NEURONE
Un neurone détruit ne se reforme jamais. Tout neurone est hautement différentié. Les neurones sont très sensibles au manque d'oxygènes et de nutriments( vitamines PP, B, Glucoses, Acide aminé). Les neurones sont très sensibles aux excitants ( drogue, café, tabac…)
D- LES PROPRIETES DU TISSU NERVEUX
I -EXCITABILITE ET CONDUCTIBILITE
1°) Mise en évidence
Elle se fait à parie d'une grenouille décérébrée ou spinale. On dégage le nerf sciatique et on y branche des électrodes. La fermeture(passage) du courant provoque la contraction du gastrocnémien. On déduit que le nerf est excitable, il est également conducteur de l'excitation puisque celle-ci n'a pas été directement portée sur le gastrocnémien.
2°) Excitabilité du nerf
a- Les excitants du nerf
Plusieurs facteurs peuvent être utilisé pour l'excitation d'un nerf ;ce sont les excitants du nerf. Il s'agit :
-Les excitants chimiques : bases(NAOH), acides ,alcools…
-Les excitants mécaniques : chocs, pincements, piqûres…
-Les excitants thermiques : chaleur, froid à l'extrême
-Les excitants électriques : courant électrique ; cet excitant peut être minutieusement dosé, on le préfère de loin aux autres. On se sert de l'oscilloscope cathodique pour plus de précisions.
b- Caractéristique de l'excitation et mesure de l'excitabilité
Il n'y a excitation que juste au moment où l'on a à exciter. Le nerf ne réagit pas toujours à toute excitation. Il ne réagit que quand un minimum d'intensité est atteint . ce minimum d'intensité est appelé intensité luminaire ou rhéobase . Généralement, il s'exprime en milliampère(mA) ou en millivolt(MV). La rhéobase est la plus faible intensité ou le plus faible voltage qui permet d'obtenir une réponse. Elle diffère d'un individus à un autre. Toutes les intensités supérieur à la rhéobase sont efficaces. Elles sont appelées intensités supraliminaire . Toutes les intensités de stimulation inférieur à la rhéobase sont inefficaces puis qu'inférieur au seuil d'excitation, il s'agit des intensités infra luminaires.
La durée de l'excitation pendant laquelle le nerf peut être excité est appelé temps utile. Le temps est donc la plus faible durée du passage du courant électrique qui donne une réponse. Ainsi à chaque temps utile correspond une intensité de stimulation. Cela permet de suivre la courbe d'excitation de chaque individu.
La chronaxie d'un nerf est le temps minimum d'application d'une application intensité double de la rhéobase pour obtenir une réponse. Plus le nerf est excitable, plus la chronaxie est faible.
3°) La conductibilité d'un nerf : vitesse de l'influx nerveux
La conductibilité d'un nerf est l'effet de propagation le long du nerf de l'in,flux nerveux né d'un point excité. Elle nécessite l'intégrité du nerf, une température convenable, un milieu riche en oxygène et qu'il soit hors de portée de toute substance anesthésique(éther, chloroforme).
-Vitesse de transmission de l'influx nerveux
Principe d'étude
EC est le temps perdue par le nerf en au pointA .E'C' est le temps perdu en excitant au point B. EC et E'C' sont les temps mis par l'influx nerveux pour parcourir respectivement la distance du pointA au muscle et la distance du point B au muscle. La distance E'C'- EC correspond au temps mis par l'influx nerveux pour parcourir la distance BA. Si on désigne par d la distance BA, on peut alors écrire :
D d
V = _______(1) E'C'= t'} (1) devient V=______
E'C'- EC EC = t } t'- t
Cette vitesse s'exprime en m.s-1 . Elle est de l'ordre de 50 à 100m.s-1 chez l'homme pour les nerfs moteurs. Elle est toujours comprise entre 10 et 100m.s-1 . Elle est fonction de la température. Exemple : chez la grenouille à= 18°c, v=25m.s-1, 28°c, v=50 m.s-1, 38°c, v=100m.s-1 .
- Caractéristique de la conduction de l'influx nerveux
La vitesse de la propagation est proportionnelle au diamètre de la fibre nerveuse . les fibres myélinisées conduisent mieux l'influx nerveux que celles sans myéline. L' influx nerveux n'est pas du courant électrique car leurs vitesse n'ont pas le même ordre de grandeur. Quelques dizaines de mètre m.s-1 contre 300000 m.s-1. A partir d'une fibre isolée, l'influx nerveux se déplace dans les deux sens in vitro, in vivo, il ne se déplace que dans un seul sens.
III°/ L'INFLUX NERVEUX
On appelle influx nerveux la propagation de l'excitation créée le long d'une fibre nerveuse ou le long d'un nerf.
1°) Les différentes types de potentiel
a) Le potentiel de repos(PR)
C'est la différence de potentiel outre l'intérieur et l'extérieur de la fibre nerveuse. Elle est encore appelé potentiel de membrane.
Lorsqu'on place les deux bornes d'un Galvanomètre, l'une sur la membrane(extérieur) et l'autre enfoncée, l'aiguille du Galvanomètre indique le passage d'un courant de l'extérieur vers l'intérieur : c'est le potentiel de repos. On peut également utilisé l'oscillographe cathodique qui permet de déterminer facilement cette différence de potentiel. Elle est de l'ordre de -70 MV.
Interprétation : le potentiel de repos se caractérise par une concentration importante de cation surtout de NA+ à la surface membranaire puis de K+. Au niveau intérieur, il s'agit des ions cl- et des protéines ionisés (pr- ). Ce phénomène à été mise en évidence par l'usage de Na+
radioactif et de K+ radioactif.
Lorsqu'on enrichit seulement le milieu intracellulaire de Na+ radioactif, on trouve peu de temps après la radioactivité dans le milieu interstitiel(extérieur).
De même, lorsqu'on enrichit le milieu interstitiel de K+ radioactivité on trouve peu de temps après la radioactivité dans le milieu intracellulaire. Il existe donc un processus actif permettant de faire pénétrer le Na+à l'intérieur de la fibre et de faire sortir le K+ vers l'extérieur. Ce processus est la pompe à sodium- potassium qui nécessite un apport énergétique. Cette énergie est apportée par l'hydrolyse de l'ATP. L'hydrolyse de l'ATP est assurée par une enzyme appelée ATPase. L'ATPase hydrolyse donc l'ATP et fournis alors l'énergie indispensable aux mouvement des ions. De ce fait, elle est considérée comme un transporteur de Na+ vers l'extérieur et de K+ vers l'intérieur de la cellule. Quand l'équilibre s'établit, le potentiel de repos est atteint la membrane devient alors imperméable. L 'énergie fournit par l'ATP permet le maintien de cet équilibre non conforme aux lois de l'osmose ou de la diffusion.
b) Le potentiel d'action(PA)
Toute excitation supra luminaire provoque la perméabilité de la membrane. Le spot correspondant enregistré sur un écran d'oscilloscope est une onde monophasique.
A : début de la dépolarisation
AB : dépolarisation de la membrane
B :dépolarisation maximale
BC : repolarisation de la membrane après le passage de l'onde de la négativité
C : fin de la repolarisation
Ce phénomène d'échange ionique est très bref, environ un milliséconde(ms). Ensuite c'est le retour au potentiel de repos.
Lorsqu'on utilise deux électrodes réceptrices ER1 et ER2 rapprochés, on observe sur l'écran une onde diphasique ou dissymétrique.
A : début de la dépolarisation sous l 'électrode réceptrice(ER1 )
AB : dépolarisation sous ER1 : la surface membranaire devient négative en ER1
BC : repolarisation sous ER1.
B : dépolarisation maximale en ER1
C : fin de la repolarisation sous ER1, et début de la dépolarisation sous ER2.
CD : dépolarisation sous ER2 : la surface membranaire devient négative en ER2
D : dépolarisation maximale
DE : repolarisation sous ER2
E : Fin de la repolarisation.
L'influx nerveux se traduit par un potentiel d'action qui se manifeste sous forme d'onde' de dépolarisation se propageant à la surface de la fibre nerveuse ou du nerf. L' influx nerveux consiste à une variation de la perméabilité membranaire. La dépolarisation est provoquée par une entrée de Na+ dans l'axone et la repolarisation par une sortie de K+. L'existence du potentiel d'action repose sur la répartition inégale des ions Na+ et K+ entre l'intérieur et l'extérieur des fibres nerveuses. Après le passage du potentiel d 'action, l'état ionique initial se rétablit par un transport actif qui utilise l'énergie fournit par le métabolisme de la fibre pour expulser le Na+ et récupérer le K+ .
| Concentration en | Milieu intracellulaire | Milieu extracellulaire |
| Na+ | 12 millimoles/l | 145 millimoles/l |
| K+ | 195 millimoles/l | 5 millimoles/l |
2°) Propagation de l'influx nerveux
a) Nature de l'influx nerveux
La naissance et la propagation de l'influx nerveux sont des phénomènes vitaux qui exigent l'intégrité de structure et de fonctionnement des fibres nerveuses. Dans la production et la propagation de l'influx nerveux, on peut distinguer deux phénomènes:
-Les phénomènes purement physiques comme la dépolarisation en un point de la surface mambranaire.
Les phénnomènes physiologiques qui se produisent immédiatement après la dépolarisation, c'est pour ces derniers que l'oxygène est necessaire.
b) Propagation de l'influx nerveux
Au niveau de la fibre myélinisée, l'influx nerveux ne peut se propager de proche en proche à cause de la gaine de myéline qui se comporte comme un isolant. La propagation se fait alorspar bonbs successifs: c'est la propagation saltatoire. Cette propagation est beaucoup plus rapide que la propagation au niveau des fibres sans myéline. Elle se fait dans les deux sens en déhors de l'organsme(in vitro).
3°) Potentiel d'action d'une fibre isolée d'un nerf.
Les fibres nerveuses de tout neurone s'achèvent par des renflements appelés boutons synaptiques. Ces boutons synaptiques renferment les vésicules synaptiques et n'entrent pas en contact direct avec les cellules nerveuses.Ils servent de relais entre le corps cellulaire et l'effecteur. La distance qui sépare les boutons synaptiques de la cellule suivante est appelée espace synaptique(200A°). Ce qui fait dire qu'il ya contiguité et non continuité entres les différentes cellules du tissus nerveux. lorsque l'influx nerveux atteint le bouton synaptique, il provoque l'éclatement des vésicules synaptiques qui libèrent alors leurs contenus(acétylcholine et noradrénaline). Ces contenus sont qualifiés de médiateurs chimiques ou de neuro-transmetteurs. les neuro-transmetteurs ainsi dépolarisent la membrane du neurone postsympatique transmettant ainsi l'influx nerveux. A ce niveau, un certain temps dit delais synaptique est perdu. Phénomène qui milite en faveur de la contiguité. Les substances anesthésiques telles que le curare agissent des façons suivantes:
-Elles bloquent la libération des médiateurs chimiques;
-Elles détruisent l'acétylcholine;
-Elles empêchent la fixation de l'acétylcholine sur les recepteurs membranaire du neurone post-synaptique;
-Elles rendent inactifs le complexe acétylcholine-récepteurs membranaires.
Les différentes types de Synapses
a) Les synapses axo- dendritiques(axone-dendrite)
b) Axone- corps cellulaires(soma): synapse axo-somatique
CONCLUSION: il existe des liaisons monosynaptiques et des liaisons polysynaptique, toujours est-il que l'influx nerveux à l'intérieur de l'organisme(in vivo) a un sens unique. Grâce aux electrodes-encéphalographes, on peut donc étudier les états du cerveau(sommeils,éveil); l'hémilégie, l'épilepsie en se basant uniquement sur l'électro-encéphalogrammes. C'est un technique qui fait appel aux différences de potentiel;