Biologie - 5

Publié le 20 juillet 2012 par ***

SERIE 08 – LES ORGANES DES SENS

I. INTRODUCTION

II. L’ŒIL ET LA VISION

II.1. Anatomie de l’appareil visuel

II.2. La vision

III. L’OREILLE, L’AUDITION ET L’EQUILIBRATION

III.1. Anatomie de l’oreille

III.2. L’audition

III.3. L’équilibration

IV. LE NEZ ET L’OLFACTION

IV.1. Anatomie de l’appareil nasal

IV.2. L’olfaction

V. LA LANGUE ET LE GOUT

V.1. Anatomie de la langue

V.2. La gustation

VI. LA PEAU ET LE TOUCHER

VI.1. Anatomie de la peau

VI.2. Le toucher

VII. LE CODAGE DE L’INFORMATION

VIII. SCHEMA - BILAN

SERIE 08 – LES ORGANES DES SENS

I.INTRODUCTION

Nous n’existons qu’à travers nos relations avec l’environnement.

L’environnement peut être considéré comme l’ensemble des éléments agissant sur l’organisme.

Ces éléments du monde extérieur sont nommés stimulations externes (=toute variation de l’environnement).

La perception de ces stimulations nécessite des organes des sens spécialisés.

STIMULUS ORGANES DES SENS

Lumière Œil

Salé, sucré, chaud, froid Langue

Odeur Nez

Température, pression, douleur Peau

Son, accélération, décélération Oreille

Les organes des sens transmettent l’information reçue aux centres nerveux par l’intermédiaire des nerfs.

Ces centres nerveux interprètent alors l’information.

Stimulus  récepteur sensoriel  fibre nerveuse  centre nerveux (par ex. peau et doigts) (moelle épinière)

Fig. 2. Les organes indispensables à la perception

1. Un organe des sens (par ex. la peau) capte une stimulation (toucher).

2. Un nerf conduit l’information vers les centres nerveux.

3. Les centres nerveux interprètent cette information.

II. L’OEIL ET LA VISION

II.1. ANATOMIE DE L’APPAREIL VISUEL

La lumière est un ensemble d’ondes (ou vibrations) se déplaçant dans l’espace à grande vitesse (300 000 km / sec) et provenant essentiellement du soleil.

L’œil est capable de capter cette lumière permettant la vision.

La vue constitue sans doute le plus important de nos sens.

Grâce à elle, nous pouvons nous déplacer facilement, travailler, et reconnaître rapidement les personnes qui nous entourent.

Chacun de nos yeux est un globe d’environ 3 cm de diamètre. Il est logé dans une cavité osseuse de la face : l’orbite. Plusieurs muscles lui permettent de s’orienter dans toutes les directions de l’espace. Les mouvements de nos deux yeux sont, heureusement, coordonnés, et fixent la région de l’espace que nous désirons regarder, sauf en cas de maladie.

Sur la coupe de l’œil, on distingue plusieurs membranes et différents milieux transparents.

Les membranes sont, de l’extérieur à l’intérieur de l’œil :

- Une membrane protectrice : la SCLEROTIQUE qui forme à l’avant de l’œil la CORNEE. La cornée, ainsi que la face intérieure des paupières est tapissée d’une CONJONCTIVE.

- Une membrane nourricière riche en vaisseaux sanguins : la CHOROIDE qui se poursuit à l’avant de l’œil par l’IRIS coloré et percé de la PUPILLE.

- Une membrane sensible à la lumière : la RETINE. La rétine est constituée de cellules particulières : les PHOTORECEPTEURS, dont les prolongements forment le NERF OPTIQUE.

Les milieux transparents sont : - L’HUMEUR AQUEUSE, à l’avant de l’œil ;

- Le CRISTALLIN soutenu par des ligaments ;

- L’HUMEUR VITREE à l’arrière de l’œil.

L’œil est un organe très fragile.

Il est protégé par les paupières et l’appareil lacrymal.

Les paupières le protègent des chocs. Elles portent des cils qui arrêtent les poussières.

Les larmes, produites par les GLANDES LACRYMALES, maintiennent l’œil constamment humide et entraînent les poussières vers les fosses nasales, à l’intérieur du nez.

II.2. LA VISION

II.2.1. ROLE DE L’IRIS ET DE LA PUPILLE

- Dans la pénombre, la pupille est large et l’iris paraît mince ;

- En pleine lumière, c’est l’inverse.

La pupille est l’orifice par lequel la lumière pénètre dans l’œil.

Dans la pénombre, l’œil laisse entrer un maximum de lumière, afin d’assurer une vision correcte. En plein soleil, nous serions éblouis si la pupille ne se fermait pas au maximum. L’excès de lumière peut même être dangereux et entraîner la cécité.

La fermeture de la pupille est donc une nécessité.

L’œil est donc un organe sensible contrôlant lui-même la quantité de lumière qu’il laisse pénétrer.

II.2.2. LA FORMATION DE L’IMAGE SUR LA RETINE

La LUMIERE pénétrant dans l’œil par la PUPILLE est déviée en traversant les différents MILIEUX TRANSPARENTS. Arrivant sur la RETINE, la lumière forme une IMAGE (image de l’objet observé).

La RETINE est constituée de cellules excitables par la lumière : les PHOTORECEPTEURS.

La MISE AU POINT de l’image est assurée par le CRISTALLIN.

La forme du cristallin peut être modifiée par l’étirement des LIGAMENTS. Cela permet la formation d’images nettes sur la rétine. Ce processus est l’ACCOMODATION. Dans certaines pathologies de l’œil, cette mise au point est imparfaite (myopie, hypermétropie…)

Remarque : Deux zones de la rétine sont distinguées :

- La RETINE CENTRALE (=FOVEA). Elle est constituée de photorécepteurs particuliers : les CONES, responsables de la vision des couleurs, de l’acuité visuelle et de la vision diurne,

- La RETINE PERIPHERIQUE. Elle est constituée principalement d’une autre catégorie de photorécepteurs : les BATONNETS responsables de la vision des formes, la vision globale et la vision nocturne.

Les PHOTORECEPTEURS opèrent la conversion de la lumière (stimulation externe) en message nerveux.

Remarque : La conversion d’un stimulus en message nerveux est un mécanisme complexe.

Il s’agit d’un CODAGE de l’information permettant l’interprétation par les centres nerveux. (cf. ch. 7).

III.L’OREILLE, L’AUDITION ET L’EQUILIBRATION

III.1. ANATOMIE DE L’OREILLE

Les BRUITS sont des VIBRATIONS qui se propagent dans l’air à partir d’une source sonore à une vitesse de 340 m/seconde (voir annexes). Notre OREILLE est adaptée à la collecte de ces ONDES permettant l’AUDITION.

L’OREILLE EXTERNE comprend le PAVILLON et le CONDUIT AUDITIF fermé par le tympan. Le conduit auditif renferme des glandes sébacées qui sécrètent le CERUMEN (ou cire).

L’OREILLE MOYENNE est formée par la succession de trois OSSELETS : le MARTEAU, l’ENCLUME et l’ETRIER. Ils constituent un pont entre l’oreille externe et l’oreille interne.

L’oreille moyenne communique avec le pharynx par un conduit : la TROMPE D’EUSTACHE.

L’OREILLE INTERNE est enchâssée dans l’os temporal du crâne. Elle est formée d’une structure particulière : le LABYRINTHE.

Le LABYRINTHE est composé de deux ensembles :

- Le LIMACON ou COCHLEE : organe de l’audition ;

- Les CANAUX SEMI-CIRCULAIRES DU VESTIBULE : organe de l’équilibration.

- Le labyrinthe est rempli de liquides : l’endolymphe et la périlymphe.

L’oreille est donc un organe assurant deux fonctions sensorielles :

- La réception d’informations sonores permettant l’AUDITION (oreilles externe, moyenne et interne) ;

- La réception d’informations relatives à la position du corps dans l’espace permettant l’EQUILIBRATION (oreille interne).

III.2. L’AUDITION

L’oreille humaine est sensible aux vibrations sonores de FREQUENCES comprises entre 10 et 20 000 hertz. Elle n’est sensible ni aux fréquences supérieures (ultrasons) ni aux fréquences inférieures (infrasons).

L’OREILLE EXTERNE (=pavillon) et le CONDUIT AUDITIF canalisent l’information sonore jusqu’au tympan.

Le TYMPAN est une fine membrane tendue à la manière d’une peau de tambour, qui vibre sous l’impacte des informations sonores.

Les vibrations du tympan sont transmises à la chaîne des OSSELETS qui les amplifient.

L’ETRIER (dernier des trois osselets) mis en vibration, agit sur le LABYRINTHE.

Les vibrations sonores parcourent l’intérieur du LIMACON où elles sont CONVERTIES en MESSAGE NERVEUX.

(voir CH.2.6. codage de l’information)

III.3. L’EQUILIBRATION

C’est une autre partie du labyrinthe: les CANAUX SEMI-CIRCULAIRES DU VESTIBULE, qui contiennent les récepteurs de la PESANTEUR et de l’ACCELERATION.

La position de la tête et du corps dans l’espace et le sens de leurs mouvements sont traduits dans le VESTIBULE en MESSAGE NERVEUX. (voir Ch. 7 le codage de l’information).

IV. LE NEZ ET L’OLFACTION

IV.1. ANATOMIE DE L’APPAREIL NASAL

Les ODEURS sont des MOLECULES CHIMIQUES transportées par l’air.

Notre APPAREIL NASAL est adapté au recueil de ces odeurs permettant ainsi l’OLFACTION.

L’appareil nasal est formé de trois parties :

- Le NEZ, constitué d’un squelette ostéo-cartilagineux ;

- Les FOSSES NASALES, cavités symétriques par rapport à la cloison nasale ; elles sont tapissées par une muqueuse (sécrétion du mucus nasal) ;

- Les SINUS, cavités annexées aux fosses nasales, également tapissées d’une muqueuse.

IV.2. L’OLFACTION

Une portion de la MUQUEUSE NASALE porte des CELLULES SENSORIELLES sensible aux odeurs (la muqueuse olfactive).

Les odeurs captées par les cellules sensorielles de la muqueuse olfactive sont converties en message nerveux. (voir ch. 7 le codage de l’information).

Remarque : - Les fosses nasales interviennent également dans la respiration : la muqueuse nasale assure le réchauffement et l’humidification de l’air inspiré ;

. - La muqueuse nasale a également une fonction de filtre en arrêtant des particules étrangères (poussières par exemple) qui sont fixées par le mucus qu’elle sécrète.

La vue, l’audition et l’olfaction sont trois sens qui nous renseignent à distance sur l’origine du stimulus.

Les sens suivants (gustation, toucher) nécessitent un contact direct avec la source du stimulus.

V.LA LANGUE ET LE GOUT

V.1. ANATOMIE DE LA LANGUE

La sensation du gout est provoquée par certaines molécules chimiques au contact de la langue.

On distingue les zones sensibles aux saveurs amères, acides, salées, sucrées.

La langue est recouverte de papilles gustatives.

V.2. LA GUSTATION

Les PAPILLES GUSTATIVES contiennent des cellules sensibles aux substances chimiques dissoutes dans la salive.

On peut classer ces cellules sensibles en quatre catégories, selon leur localisation à la surface de la langue : sucré, salé, acide, amer. Les diverses stimulations sont converties en message nerveux. (voir Ch. 7 le codage de l’information).

Remarque : ce que nous croyons être le goût d’un aliment n’est bien souvent que son odeur : les aliments mastiqués dans la bouche dégagent une odeur perçue par les fosses nasales. Lorsque nous perdons tout odorat, nous perdons aussi une grande partie du goût des aliments.

La langue intervient également dans la PHONATION en collaboration avec le reste de la CAVITE BUCCALE et le LARYNX (CORDES VOCALES).

VI.LA PEAU ET LE TOUCHER

VI.1. ANATOMIE DE LA PEAU

La sensation de toucher nécessite le contact peau / objet. On peut alors déterminer diverses caractéristiques de l’objet : forme, texture, température…

La peau recouvre la totalité du corps humain. Au niveau des orifices naturels, elle se poursuit par les muqueuses.

La peau est formée de deux couches :

- L’EPIDERME est un EPITHELIUM STRATIFIE, c’est-à-dire formé de plusieurs couches superposées de cellules.

La partie superficielle de l’épiderme est la COUCHE CORNEE.

Elle est constituée de cellules mortes KERATINISEES (=transformées en corne) dont l’élimination est permanente (DESQUAMATION).

La couche vivante contient des cellules particulières, les MELANOCYTES, responsables de la coloration de la peau. Les mélanocytes produisent de la MELANINE (pigment noir) sous l’effet des rayons U.V. (bronzage).

- Le DERME est un tissu conjonctif richement vascularisé.

La partie superficielle du derme renferme de nombreux RECEPTEURS SENSORIELS. La partie profonde est un réseau de FIBRES de COLLAGENE et de FIBRES ELASTIQUES entrecroisées.

La peau porte de nombreux PHANERES et renferme des GLANDES SEBACEES et SUDORIPARES :

- Ongles, cheveux et poils sont formés par une protéine particulière : la KERATINE ;

- Les glandes sébacées sécrètent le SEBUM, alors que les glandes sudoripares sécrètent la SUEUR.

Sous le derme se trouve l’hypoderme formé de lobules adipeux qui constituent un véritable coussin protecteur.

V.2. LE TOUCHER

La peau a un rôle de PERCEPTION SENSORIELLE. C’est l’organe des sens le plus étendu (2 m²).

La SENSIBILITE CUTANEE est liée à la présence de récepteurs sensoriels nombreux et différents répartis dans l’épiderme et principalement dans le derme.

Ces récepteurs ne sont pas tous sensibles aux mêmes stimulations :

- SENSIBILITE THERMIQUE : récepteurs sensibles au froid ou au chaud ;

- SENSIBILITE TACTILE : récepteurs sensibles au froid ou à la pression (corpuscules de Meissner et de Pacini) ;

- SENSIBILITE DOULOUREUSE : terminaisons nerveuses libres.

On trouve 250 récepteurs au cm² au niveau de la pulpe des doigts. Ces différentes stimulations sont converties en MESSAGE NERVEUX (voir 7.).

La peau possède d’autres rôles : PROTECTEUR, SECRETEUR, RESPIRATOIRE, STOCKAGE ENERGETIQUE :

- Rôle PROTECTEUR : contre les infections (voir série 07) et contre les agents physiques et chimiques divers : substances chimiques, chocs, étirements, rayons solaires, variations de température (froid, chaud) ;

- Rôle SECRETEUR (sueur, sébum) ;

- Rôle RESPIRATOIRE ;

- Rôle de STOCKAGE ENERGETIQUE : l’hypoderme est un tissu de réserve, riche en lipides.

VII.CODAGE DE L’INFORMATION

VII.1. LA TRANFORMATION DU STIMULUS EN MESSAGE NERVEUX

Comment le STIMULUS (lumière, odeur…) est-il transformé en MESSAGE NERVEUX?

Les RECEPTEURS sensoriels sont des TERMINAISONS NERVEUSES dont on peut mesurer l’activité au laboratoire.

Expérience : la réponse à la pression du corpuscule de Pacini (récepteur cutané).

Montage expérimental.

On exerce différentes pressions (poids d’intensité croissante) sur le corpuscule de Pacini et on enregistre le message circulant dans la fibre nerveuse.

STIMULUS

0 gramme

0,2 gramme

1 gramme

5 grammes

ENREGISTREMENT

-------------------------------

---- !------ !------- !- !---- !

- !-- !- !!- !- !- !!-- !- !- !- !

INTERPRETATION

Rien n’est détecté. En l’absence de stimulation, il n’y a pas de variation de l’activité de la fibre nerveuse.

Toujours rien. Une trop faible stimulation n’engendre pas de message nerveux. On parle de seuil d’excitabilité (*) du récepteur.

Apparition de barres : potentiels d’action. La stimulation est assez forte pour engendrer un message nerveux(**).

Nombreux potentiels d’action. Augmentation de la stimulation et de la fréquence des potentiels d’action.

(*) Seuil d’excitabilité : intensité minimale de la stimulation, capable d’engendrer un potentiel d’action.

(**) Message nerveux : ensemble des potentiels d’action émis par le récepteur et qui circule dans la fibre nerveuse.

Fig. 6. Enregistrement de l’activité de la fibre nerveuse.

Conclusion de l’expérience :

A partir d’une certaine intensité (seuil d’excitabilité), le stimulus provoque une excitation du récepteur sensoriel.

Celui-ci transforme la stimulation en potentiels d’action : c’est le PHENOMENE de TRANSDUCTION.

L’intensité de la stimulation est transformée en fréquence de potentiels d’action : on parle de codage en fréquence de l’information.

Le message nerveux ainsi formé (MNS : message nerveux sensitif) circule dans la fibre nerveuse vers les centres nerveux (voir schéma – bilan).

VII.2. LES AUTRES STIMULI

VII.2.1. LA LUMIERE

Les récepteurs à la lumière (cône, bâtonnets) sont sensibles à :

- L’intensité lumineuse ;

Ex : Lumière forte : beaucoup de récepteurs excités ;

Lumière faible : peu de récepteurs excités.

- La longueur d’onde de la lumière (les longueurs d’ondes correspondent aux couleurs, voir annexes).

Ex : Des récepteurs différents sont excités selon la longueur d’onde (bleu, rouge, vert).

VII.2.2. LES SONS

Les récepteurs aux ondes sonores (oreille interne) sont sensibles à :

- L’intensité du son (mesurée en décibels) ;

Ex : forte intensité : forte pression enregistrée sur les récepteurs de l’oreille interne.

- La fréquence du son (aigue à grave, mesurée en Hertz).

VII.2.3. LES ODEURS

Les récepteurs aux odeurs (fosses nasales) sont sensibles à :

- L’intensité des odeurs ;

Ex : forte concentration de molécules dans l’air : beaucoup de récepteurs excités.

- La qualité des odeurs

Ex : des récepteurs différents sont excités selon la composition chimique de l’odeur.

VII.2.4. LES SAVEURS

Les récepteurs aux saveurs (papilles gustatives) sont sensibles à :

- L’intensité de la saveur ;

Ex : forte concentration de molécules dans la salive : beaucoup de récepteurs excités.

- La qualité de la saveur : la saveur d’un aliment résulte du mélange de sensations sucrée, salée, acide, amère, correspondant aux quatre catégories de récepteurs.

VII.2.5. LES STIMULI CAPTES PAR LA PEAU

Les différents récepteurs cutanés ne sont sensibles qu’à l’intensité du stimulus. Les récepteurs sont plus ou moins excités (voir expérience ci-dessus relative au corpuscule de Pacini).

Remarque : Phénomène d’accoutumance : les récepteurs soumis à une stimulation incessante finissent par ne plus envoyer de potentiels d’action.

Ex : les citadins ne perçoivent pas les odeurs permanentes des gaz d’échappement. Cependant, après un séjour à la montagne, les récepteurs olfactifs sont de nouveau sensibles aux odeurs de la ville, jusqu’à une nouvelle accoutumance.

Attention : En plus des organes des sens (récepteurs aux stimulations externes), l’organisme dispose d’une batterie de récepteurs internes (souvent localisés au niveau de l’hypothalamus), sensibles aux variations du milieu intérieur.

RECEPTEURS INTERNES TYPES DE LOCALISATIONS

RENSEIGNEMENTS RECUEILLIS

Osmorécepteurs Pression osmotique Hypothalamus

Volorécepteurs Volume sanguin (volémie) Carotides et oreillette gauche

Barorécepteurs Pression sanguine Crosse aortique, sinus carotidien

Chimiorécepteurs Taux de glucose par exemple Pancréas, hypothalamus

Thermorécepteurs Température Hypothalamus

Fig. 7. Quelques récepteurs internes

SCHEMA – BILAN

STIMULUS EXTERNE OU INTERNE (1) Un stimulus active un récepteur

! (1) sensoriel (réception, transduction) ;

V (2) Les potentiels d’action circulent dans le

I RECEPTION nerf sensitif vers les centres nerveux.

RECEPTEUR I V ------------ trains de potentiels d’action.

SENSORIEL I TRANSDUCTION

I V

I MESSAGES NERVEUX SENSITIFS (MNS)

(2) !

!---------MNS---------------------------------- CENTRES NERVEUX

NERF SENSITIF

CONCLUSION : RESUME

La perception de l’environnement nécessite des récepteurs sensibles aux stimuli externes et un système nerveux complexe.

Les récepteurs se situent au niveau des organes des sens :

- La rétine de l’œil sensible à la lumière permet la vision ;

- Le labyrinthe de l’oreille interne, sensible aux sons mais aussi à la position du corps dans l’espace, permet l’audition et l’équilibration ;

- La muqueuse nasale sensible aux odeurs permet l’olfaction ;

- Les papilles gustatives de la langue, sensibles aux substances chimiques dissoutes dans la salive, permettent la gustation ;

- Les récepteurs du derme, sensibles à la pression, la douleur, la température, permettent le toucher.

Il existe également des récepteurs sensibles aux variations internes de l’organisme.

Ces différents récepteurs réalisent la transduction de l’information : le stimulus est codé sous forme de fréquences de potentiels d’action (PA) : message nerveux.

Le message nerveux circule dans le nerf sensitif et il est acheminé jusqu’aux centres nerveux.

SERIE 09 – LE SYSTEME NERVEUX

I. ORGANISATION DU SYSTEME NERVEUX

I.1. Structure du système nerveux cérébro-spinal

I.2. Structure du système nerveux végétatif

II. LE NERF ET SON FONCTIONNEMENT

II.1. Structure du nerf

II.2. Liaisons entre les neurones

II.3. Fonctionnement de la synapse

III. LES ROLES DU SYSTEME NERVEUX

III.1. Rôle de la moelle épinière

III.2. Rôles de l’encéphale

III.3. L’action antagoniste des systèmes sympathique et parasympathique

IV. BILAN

SERIE 09 – LE SYSTEME NERVEUX

I.ORGANISATION DU SYSTEME NERVEUX

Les neurones en provenance des organes récepteurs sensoriels aboutissent aux centres nerveux. Ceux-ci commandent toutes les activités volontaires et involontaires de l’organisme, grâce au fonctionnement de deux systèmes nerveux différents :

- le système nerveux cérébro-spinal (cérébro: cerveau et spinal: moelle épinière) ;

- le système nerveux végétatif ou autonome.

Il existe un autre système de commande : le système endocrinien (voir série 10).

I.1. STRUCTURE DU SYSTEME NERVEUX CEREBRO-SPINAL

C’est le système qui commande toutes les activités conscientes et volontaires. C’est donc le système de la vie de relation, c’est-à-dire de l’ensemble des actes et des sensations qui nous mettent en rapport avec le monde extérieur : penser, agir, entendre, voir…

Ce système comprend le système nerveux central (les centres nerveux) et le système nerveux périphérique (les nerfs).

I.1.1 LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL

On distingue l’encéphale et la moelle épinière.

I.1.1.a. L’ENCÉPHALE

Logé dans le crâne, il se divise en trois parties :

1. LE CERVEAU : Constitué de deux HEMISPHERES CEREBRAUX, séparés par le SILLON INTERHEMISPHERIQUE. Sur chaque hémisphère, des SCISSURES (=sillons) délimitent plusieurs LOBES (lobes frontal, pariétal, temporal, occipital). La surface des hémisphères n’est pas lisse, elle est formée de CIRCONVOLUTIONS.

Une coupe longitudinale du cerveau fait apparaître :

 Une couche superficielle de SUBSTANCE GRISE : c’est l’ECORCE ou CORTEX CEREBRAL. La substance grise correspond aux CORPS CELLULAIRES des neurones.

 Une couche profonde de SUBSTANCE BLANCHE correspond aux AXONES des neurones.

 Des îlots de substances grises (les NOYAU GRIS CENTRAUX) au sein de la substance blanche. Ex : thalamus, hypothalamus, système limbique.

 Des cavités remplies de LIQUIDE CEPHALO-RACHIDIEN : les VENTRICULES.

Remarque : à la base du cerveau, on note la présence d’une glande endocrine de grande importance : l’HYPOPHYSE.

2. LE CERVELET : Situé sous le cerveau, il est constitué de trois hémisphères cérébelleux. Ces hémisphères sont également formés de SUBSTANCE GRISE (CORTEX CEREBELLEUX) et de SUBSTANCE BLANCHE.

3. LE TRONC CEREBRAL : Situé sous le cerveau, en avant du cervelet, il est constitué :

 du BULBE RACHIDIEN renfermant tous les corps cellulaires des nerfs crâniens ;

 de la PROTUBERANCE ANNULAIRE.

I.1.1.b. LA MOELLE EPINIERE

La moelle épinière débute au bulbe rachidien et se termine par un faisceau de nerfs appelé : « queue de cheval ». C’est un cordon d’environ 50 cm de long logé dans le CANAL RACHIDIEN (= trou vertébral) de la colonne vertébrale.

Une coupe de la moelle épinière montre :

- au centre le CANAL DE L’EPENDYME où circule le liquide céphalo-rachidien

- une zone de SUBSTANCE GRISE en forme de papillon

- de la SUBSTANCE BLANCHE en périphérie

- le départ de NERFS RACHIDIENS.

I.1.1.c. PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL

Les centres nerveux (encéphale, moelle épinière) sont protégés par :

- des os (crâne et vertèbres)

- un ensemble d’enveloppes : les MENINGES

- un liquide : le LIQUIDE CEPHALO RACHIDIEN (LCR) qui protège le système nerveux des chocs et amortit l’effet des mouvements brusques.

I.1.2. LE SYSTEME NERVEUX PERIPHERIQUE (= SN SOMATIQUE)

Il est formé par l’ensemble des nerfs qui relient le système nerveux central aux organes périphériques.

Il est constitué de deux groupes de nerfs :

- Les NERFS CRANIENS (12 paires) :

Ils naissent au niveau du tronc cérébral et aboutissent principalement aux différentes parties de la

face, notamment aux organes des sens. Ex : nerfs olfactif, optique, auditif, oculaire moteur…

- Les NERFS RACHIDIENS (31 paires) :

Ils partent de la moelle épinière et sortent du rachis (colonne vertébrale). Ces nerfs peuvent se

regrouper en formant des « paquets nerveux » : les PLEXUS. Ex : nerfs moteurs, des mouvements

volontaires…

I.2. STRUCTURE DU SYSTEME NERVEUX VEGETATIF

Contrairement au système nerveux cérébro-spinal, le SNV n’est pas soumis à l’influence de notre volonté.

On l’appelle aussi SYSTEME NERVEUX AUTONOME. Il dirige les fonctions de nutrition (digestion, respiration, circulation, excrétion) et de reproduction.

Le fonctionnement du système nerveux végétatif est régi par deux structures différentes :

- Le SYSTEME NERVEUX SYMPATHIQUE (ou ORTHOSYMPATHIQUE) qui comprend deux chaînes ganglionnaires réparties de part et d’autre de la moelle épinière ;

- Le SYSTEME NERVEUX PARASYMPATHIQUE qui est localisé au niveau du tronc cérébral et de la moelle épinière.

I.3. REMARQUE

Les systèmes nerveux cérébro-spinal et végétatif sont en étroite collaboration. Par exemple :

- Les nerfs crâniens et rachidiens du système cérébro-spinal contiennent des fibres sympathique et parasympathique ;

- Les chaînes ganglionnaires du système sympathique sont reliées à la moelle épinière.

II.LE NERF ET SON FONCTIONNEMENT

II.1. STRUCTURE DU NERF

- Les RECEPTEURS sont relies aux CENTRES NERVEUX par les NERFS.

- Des observations au microscope ont permis de déterminer la structure du nerf. Un nerf est constitué d’un ensemble de FIBRES NERVEUSES (=AXONES), entouré par une ENVELOPPE de tissus conjonctifs protectrice et nourricière.

Que trouve-t-on à chaque extrémité de l’AXONE ?

- Une des deux extrémités est très ramifiée : c’est l’ARBORISATION TERMINALE DE L’AXONE ;

- L’autre extrémité est constituée d’un renflement appelé CORPS CELLULAIRE : le corps cellulaire possède la même organisation interne qu’une autre cellule (noyau, cytoplasme…). Sa membrane plasmique a de nombreux prolongements : les DENDRITES.

L’ensemble corps cellulaire + dendrite + axone + arborisation terminale de l’axone constitue une CELLULE NERVEUSE appelée couramment NEURONE.

UN NERF EST CONSTITUE D’UN ENSEMBLE DE NEURONES.

Remarque : en plus du tissu conjonctif enveloppant le nerf, les axones peuvent être individuellement entourés d’une gaine isolante : la GAINE DE MYELINE.

II.2. LIAISONS ENTRE LES NEURONES

Des liaisons peuvent s’établir entre différents neurones: l’arborisation terminale d’un neurone vient en contact, soit avec le corps cellulaire, soit avec les dendrites d’un autre neurone.

Les connexions entre neurones sont appelées SYNAPSES.

- Arborisation terminale du premier neurone

- Extrémité de l’arborisation terminale du premier neurone appliquée sur un dendrite du deuxième neurone

- Corps cellulaire d’un deuxième neurone

Fig. 1. Contact entre deux neurones

Ainsi se forment des réseaux de neurones qui peuvent être d’une grande complexité (les flèches représentent le sens de circulation des informations = message nerveux = PA).

- Corps cellulaire d’un premier neurone

- Noyau de ce corps cellulaire

- Un axone de ce premier neurone

- Arborisations terminales d’axones d’un deuxième neurone

- Synapses

Fig. 2. Réseaux de neurones

On a calculé qu’un seul neurone pouvait avoir jusqu’à 10 000 connexions (synapses) différentes avec d’autres neurones.

Il existe également des synapses neuromusculaires qui permettent des connexions entre les neurones et les fibres musculaires.

II.3. FONCTIONNEMENT DE LA SYNAPSE

Le message nerveux (ensemble des potentiels d’action) circule dans le neurone des dendrites vers l’arborisation terminale de l’axone. La vitesse de circulation du message nerveux varie de 1 à 100 m/s selon les neurones.

Un neurone RECOIT des informations par ses dendrites et les TRANSMET par son axone.

La TRANSMISSION d’INFORMATION se fait en SENS UNIQUE.

La transmission d’information s’effectue au niveau de la SYNAPSE entre un NEURONE PRESYNAPTIQUE et un NEURONE POSTSYNAPTIQUE. Entre les neurones existe un espace appelé ESPACE SYNAPTIQUE.

Des potentiels d’action (provenant par exemple des récepteurs sensoriels excités) circulent le long d’une fibre nerveuse.

1. Les PA cheminent le long de l’axone jusqu’aux extrémités de l’arborisation terminale.

2. L’arrivée des PA provoque la migration de vésicules pré synaptiques vers l’espace synaptique. Ces vésicules contiennent une substance chimique particulière appelée NEUROTRANSMETTEUR libérée dans l’espace synaptique par EXOCYTOSE.

3. Le neurotransmetteur se fixe spécifiquement sur des récepteurs membranaires du neurone post synaptique.

4. Cette fixation déclenche l’apparition de PA.

5. Le message nerveux est transmis du neurone pré synaptique au neurone post synaptique.

6. Suite à leur action, les neurotransmetteurs sont :

a. soit captés à nouveau par le neurone pré synaptique ;

b. soit dégradés dans l’espace synaptique par des enzymes spécifiques.

Remarque : Le nombre de molécules de neurotransmetteur libéré dans l’espace synaptique est proportionnel à la fréquence des PA. Cela explique pourquoi la transmission de l’information au niveau de la synapse s’effectue sans perte d’information ; les PA post synaptiques sont identiques aux PA pré synaptiques.

Le mécanisme de transmission de l’information est en réalité plus complexe, car des inhibitions ou des activations des neurotransmetteurs peuvent avoir lieu, modulant ainsi le message nerveux.

Remarque : Il existe différents neurotransmetteurs :

L’acétylcholine, la noradrénaline, les enképhalines, la dopamine.

Conclusion : La circulation de l’information entre deux neurones nécessite l’action de neurotransmetteurs au niveau de la synapse.

Le message nerveux est ainsi transmis de neurone à neurone jusqu’aux centres nerveux.

III.LES ROLES DU SYSTEME NERVEUX

L’information provenant des récepteurs sensoriels, transportée par les nerfs, parvient jusqu’aux centres, sous forme de fréquences de potentiels d’action.

On peut distinguer quatre étapes :

- Le DECODAGE de l’information

- L’INTEGRATION : analyse de cette information

- Eventuellement la MEMORISATION de l’information

- L’ELABORATION D’UNE REPONSE sous forme de potentiels d’action

On note des différences de fonctionnement selon de centre nerveux considéré.

III.1. ROLE DE LA MOELLE EPINIERE: LE REFLEXE MEDULLAIRE

Les REFLEXES sont des actes AUTOMATIQUES, INVOLONTAIRES et INELUCTABLES. Ils permettent une réponse très rapide à un stimulus.

Le terme de réflexe provient étymologiquement de « réfléchir » et porte l’image d’un aller-retour.

Parmi les nombreux réflexes, les REFLEXES MEDULLAIRES, coordonnés par la MOELLE EPINIERE, intéressent les membres et le tronc :

- Suite à une stimulation, les récepteurs sensoriels envoient un message nerveux (PA) en direction de la moelle épinière. Ce message nerveux (1) est dit SENSITIF car il provient des récepteurs sensoriels. La fibre nerveuse conductrice de cette information est dite FIBRE SENSITIVE.

- Au niveau de la moelle (centre nerveux), l’information est traitée et une réponse est élaborée (2).

- Des potentiels d’action sont envoyés en direction des ORGANES EFFECTEURS (= qui effectuent la réponse). Ce message nerveux est dit MOTEUR car il fait réagir les MUSCLES EFFECTEURS. La fibre nerveuse conductrice de cette information est dite FIBRE MOTRICE (3).

Voici comment peut se schématiser un réflexe médullaire :

Stimulus

Peau ---------

Récepteurs sensoriels / !

! (1) / Centre !

---------------------------------/ nerveux V

------------------------------\ (2) !

! (3) \ Moelle !

Muscle effecteur \ !

Réponse ---------

Contraction

Fig. 3. Le réflexe médullaire

Remarques : -Les fibres motrices et sensitives (système nerveux périphérique) sont souvent regroupées dans le même nerf, et accompagnées de fibres sympathiques et parasympathiques (système nerveux végétatif).

-Le réflexe rotuléen est un réflexe médullaire

La réalité est plus complexe : la moelle épinière possède également un rôle d’intermédiaire entre la périphérie et les centres nerveux supérieurs. On trouve ainsi des fibres sensitives ascendantes (périphérie  moelle  encéphale) et des fibres motrices descendantes (encéphale  moelle  effecteurs).

III.2. ROLES DE L’ENCEPHALE

On distingue le cerveau d’une part, le cervelet et le tronc cérébral d’autre part.

III.2.1. LE CERVEAU

Pour le cerveau, on distingue : le cortex cérébral, l’hypothalamus, le système limbique.

III.2.1.a. LE CORTEX CEREBRAL

Le cortex cérébral possède de nombreuses FONCTIONS SENSITIVES (réception des informations: lieu d’arrivée des fibres nerveuses sensitives) et MOTRICES (élaboration des réponses : lieu de départ des fibres motrices).

On détermine ainsi des cartes des AIRES CEREBRALES sensorielles et motrices. Les aires cérébrales correspondent à des zones délimitées du cerveau, responsables de la perception (aires sensorielles) ou des mouvements (aires motrices).

III.2.1.b. L’HYPOTHALAMUS

C’est le véritable cerveau végétatif de l’organisme (voir fig. 7 série 08).

Sensible aux stimuli internes, il contrôle :

-L’HOMEOSTASIE de l’organisme (température, pression…) par l’intermédiaire des systèmes parasympathique et sympathique.

-Le FONCTIONNEMENT des GLANDES ENDOCRINES par l’intermédiaire de l’hypophyse.

-Le COMPORTEMENT (soif, faim, sommeil…).

III.2.1.c. LE SYSTEME LIMBIQUE

Il est responsable de la MEMOIRE. Il est impliqué dans la reconnaissance des objets et permet ainsi d’identifier ce qui est nouveau.

D’autre part le système limbique attribue une valeur affective et émotionnelle aux informations qu’il reçoit.

Attention :

- Des découvertes récentes ont montré que les aires cérébrales sont en relation : on parle d’AIRES ASSOCIATIVES. Les aires sensorielles et motrices sont associées à des aires PSYCHOSENSORIELLES et PSYCHOMOTRICES, responsables de l’INTEGRATION : reconnaissance des informations sensitives et coordination des informations motrices. Ces associations sont indispensables pour élaborer des réponses complexes, comme l’MAGERIE MENTALE, le LANGAGE, la CONSCIENCE…

- Les hémisphères cérébraux sont spécialisés, le gauche pour la pensée abstraite et le langage, le droit pour l’imagerie mentale et la pensée concrète… Toutefois, toute activité mentale nécessite une interrelation entre les deux hémisphères (CONNEXIONS INTERHEMISPHERIQUES).

- Les voies nerveuses sont CROISEES au niveau des centres nerveux : la partie gauche de l’encéphale contrôle la partie droite de l’organisme, et inversement. Par exemple, une lésion de l’aire motrice de l’hémisphère gauche induit une hémiplégie droite.

III.2.2. LE CERVELET ET LE TRONC CEREBRAL

Le CERVELET régule la COORDINATION des MOUVEMENTS VOLONTAIRES, le TONUS MUSCULAIRE et l’EQUILIBRATION (posture).

Le TRONC CEREBRAL renferme plusieurs centres végétatifs (respiratoire, cardiaque, vasomoteur) et possède une structure particulière : la FORMATION RETICULEE qui a pour rôle la régulation des états de VEILLE et de SOMMEIL.

IV.L’ACTION ANTAGONISTE DES SYSTEMES SYMPATHIQUE ET PARASYMPATHIQUE

Les systèmes sympathique et parasympathique ont des actions opposées qui permettent une adaptation optimale du fonctionnement des organes.

Par exemple, si un organisme fournit un effort violent et continu, le système sympathique stimulera le cœur qui accélérera son rythme. A la fin de l’effort, le système parasympathique prendra le pas sur le système sympathique et entraînera le ralentissement du rythme cardiaque.

La plupart des organes assurant des fonctions d’entretien reçoivent une double innervation des systèmes sympathique et parasympathique. Ces derniers s’expriment de façon différente par l’intermédiaire de substances différentes : les NEUROTRANSMETTEURS.

Le système SYMPATHIQUE utilise la NORADRENALINE comme neurotransmetteur : il est dit ADRENERGIQUE.

Le système PARASYMPATHIQUE utilise l’ACETYLCHOLINE comme neurotransmetteur : il est dit CHOLINERGIQUE.

VISCERE ACTION SYMPATHIQUE ACTION PARASYMPATHIQUE

Cœur + Accélération - Ralentissement

Œil + Dilatation de la pupille (mydriase) - Contraction de la pupille (myosis)

Vaisseaux - Vasoconstriction + Vasodilatation

Bronches + Bronchodilatation - Bronchoconstriction

Etc…

Fig. 4. Quelques actions antagonistes des systèmes sympathique et parasympathique

V.BILAN

- Des stimuli externes (1) sont transmis par les récepteurs sensoriels (2) via les nerfs sensitifs au cortex sensitif (3).

- L’arrivée du message au niveau de l’aire sensitive donne naissance à la perception.

- Cette information peut être mémorisée par le système limbique (4).

- Les aires associatives (5) mettent en contact les différentes parties du cerveau pour une meilleure intégration et une réponse précise, élaborée par les aires motrices (6).

- Des messages nerveux moteurs transmis par le tronc cérébral (7) et la moelle épinière (8) arrivent par le nerf moteur aux muscles effecteurs (9) qui réalisent le mouvement (10).

- Les stimuli internes sont essentiellement perçus par les récepteurs de l’hypothalamus, qui transmet ses ordres au cortex moteur (6) à l’origine de la réponse (10).

Remarque : Le cervelet intervient également lors de la coordination des mouvements musculaires (9).

CENTRES NERVEUX

Stimulus externe Système limbique (4)-----------------

! ^ !

! (1) I Aires associatives !(5)

V V !

Récepteurs sensoriels----------------------Cortex cérébro-sensitif ---------- ----------- !

(2) Nerf sensitif (aires sensitives) (3) V V

Récepteurs sensoriels---------------------- Hypothalamus------------------------ Cortex

^ cérébral-moteur

I (aires motrices)

Stimulus interne ! (6)

Tronc cérébral

Cervelet !(7)

! V

-------------------------------- Moelle épinière

!(8)

Nerf moteur

Muscles effecteurs (9)

REPONSE (10)

Fig. 5. Réponse de l’encéphale aux stimulations externes et internes

CONCLUSION : RESUME

Le message nerveux provenant de nos organes des sens circule dans le nerf sensitif sous deux formes:

- PA le long des fibres nerveuses (= axones des neurones)

- Neurotransmetteurs au niveau des synapses (entre deux neurones).

Le message nerveux arrive au niveau des centres nerveux, lesquels sont composés de :

- l’encéphale (cerveau + cervelet + tronc cérébral)

- la moelle épinière.

Ces centres sont reliés aux organes par :

- le système nerveux périphérique (nerfs crâniens et nerfs rachidiens)

- le système nerveux végétatif (fibres sympathiques et parasympathiques aux actions antagonistes).

Les centres nerveux ont des rôles bien définis et sont en étroite collaboration. Les principaux rôles de ces centres sont :

- le décodage et l’intégration de l’information sensitive

- l’élaboration d’une réponse motrice

- le réflexe qui dépend de la moelle épinière

- l’homéostasie qui dépend de l’hypothalamus.

Le cerveau contrôle également toutes les réponses volontaires (motricité, mémorisation, imagination…) avec l’aide du cervelet et du tronc cérébral.

Si nécessaire un nerf moteur conduit la réponse jusqu’aux muscles effecteurs.