Les grandes lignes de la transmission du message nerveux

Les organes sensoriels envoient des messages aux centres nerveux comme par exemple attraper un crayon. Un mouvement peut répondre à une stimulation extérieure, reçue par un organe sensoriel qui joue le rôle de récepteur.

Remarque: la section d’un nerf relié à un organe sensoriel fait disparaître le sens correspondant.

Les organes sensoriels captent des informations diverses et les transforment en messages nerveux. Un nerf sensitif conduit ce message aux centres nerveux (cerveau et moelle épinière). Le cerveau analyse les messages nerveux sensitifs (perception) et élabore en réponse des messages nerveux moteurs. Il fabrique des réponses à partir d’informations, les stimuli. Il relie ensuite les stimuli et les réponses. L’activité des récepteurs sensoriels, dispersés ou groupés en organes des sens, est déclenchée par un stimulus spécifique, provoquant la naissance de messages nerveux.

I. Les acteurs de la transmission du message nerveux  

  1. Le neurone

 

Les neurones sont les très nombreuses cellules qui constituent le cerveau. Ils élaborent des messages nerveux qu'ils envoient dans les organes effecteurs comme les muscles. Ils créent, transmettent et traitent donc des informations, appelées influx nerveux, d'un point à un autre du corps. Ils présentent des caractéristiques communes à l'ensemble des cellules telles que les mécanisme de production (énergie, constituants cellulaires…), de déplacement et de mort volontaire programmée. Cependant, ces cellules se distinguent par des caractéristiques uniques:

-Ses liaisons avec les autres neurones communiquent entre elles par l'intermédiaire de messages chimiques grâce aux synapses, qui sont de longs prolongements leurs cytoplasmes. Ils forment des connexions nombreuses entre les neurones et sont le lieu d'échange des neuro-transmetteurs ou molécules-message.

  • Les dendrites, nombreuses et courtes, permettent au neurone de recevoir des informations de son environnement. Ils sont la « porte d'entrée des neurones ».
  • Les axones, longs prolongements cylindriques des neurones constituent des fibres nerveuses qui permettent les communications. Ils sont les "portes de sorties des neurones". Ils transportent vers d'autres cellules un message dont la nature aura été modifiée par le signal d'entrée des dendrites.

Remarque: Le neurone est polarisé: l'information le traverse dans un sens donné, des dendrites vers l'axone.

-Contrairement à la plupart des cellules qui se multiplient lors de la mitose, le neurone ne se divise pas, ce qui implique que chaque individu a un capital de l'ordre de 100 milliards de neurones fixé à la naissance.

-Le neurone présente une plasticité. Les neurones sont en effet capables de modifier leur forme, leur composition interne, les connexions qu'ils entretiennent avec les neurones voisins, sous l'effet d'une stimulation donnée. Cette plasticité est double. En effet le neurone peut modifier sa structure interne (on parle alors de plasticité neuronale) ainsi que les connexions qu'il effectue avec son environnement (on parle alors de plasticité synaptique).

     2. Le nerf

Un nerf est un ensemble de fibres nerveuses de diamètres différents, elles mêmes composées en général d’un axone (prolongement cytoplasmique du neurone) entouré d’une substance isolante : la myéline. Cette substance s’interrompt par endroits sur l’axone, ce sont les noeuds de Ranvier.

Les nerfs appartiennent au système nerveux périphérique, par opposition à l'encéphale et à la moelle épinière qui forment le système nerveux central.

On distingue 12 paires de nerfs crâniens au niveau encéphaliques, et 31 paires de nerfs rachidiens au niveau de la moelle épinière. Ces nerfs transmettent des signaux sensoriels.

Les nerfs sont les seuls liens de connexions entre le cerveau et le reste du corps humain. Ils partent du système nerveux central, de l’encéphale et de la moelle épinière.

Les nerfs sensitifs (ou afférents) transmettent les informations venant de la peau, des organes des sens, des muscles, des articulations, des glandes et des organes vers le système nerveux central.

Les nerfs moteurs (ou efférents) réagissent aux informations données par les nerfs sensitifs et déclenchent des réactions, qui partent du système nerveux central pour rejoindre les muscles. La plupart des nerfs sont mixtes, à la fois sensitifs et moteurs.

Les nerfs végétatifs transmettent les informations du système nerveux central aux organes et aux glandes pour assurer les diverses fonctions physiologiques (digestion, respiration...).

La propagation du message nerveux le long d'un nerf présente plusieurs propriétés essentielles:

-Ce phénomène dure quelques millièmes de secondes. Il apparaît, puis s'annule de manière progressive.

-Sa vitesse est généralement comprise entre 20 et 30 m/s.

-Sa nature n'est pas éléctrique. On parle d'influx nerveux.

-La propagation de l'influx nerveux le long d'un nerf peut se faire dans un sens comme dans l'autre.

Passé une certaine valeur, l'influx nerveux enregistré sur un nerf atteint un maximum qu'il ne peut plus dépasser.

     3. Le cerveau

Le cerveau est situé dans la boîte crânienne. Il pèse en moyenne 1,4 kg et correspond à environ 2% du poids de l'homme. Il composé d'une substance grise et d'une substance blanche:
-La substance grise comprend l'ensemble des corps cellulaires et forme une couche très superficielle et très mince: le cortex.
-La substance blanche est profonde et correspond à l'ensemble des voies de communication, c'est à dire les axones et les dendrites, en provenance ou vers ces corps cellulaires.

Le cerveau est divisé en deux hémisphères. L'hémisphère droit commande les sensations et les mouvements survenant dans la partie gauche du corps, l'hémisphère gauche celles qui se produisent dans la partie droite. Le système nerveux relie l'organisme au cerveau, d'où partent douze paires de nerfs qui sont reliés à d'importantes fonctions de l'organisme. Des membranes très solides, les méninges, entourent le cerveau et empêchent certains microbes d'y pénétrer.

De nombreux vaissaux sanguins l'irriguent, permettant ainsi son alimentation en oxygène. Chaque zone accomplit une tâche particulière:
-Le lobe frontal est spécialisé dans la motricité.
-le lobe temporal dans la réception auditive
-le lobe pariétal dans la réception sensitive
-le lobe occipital dans la sensation visuelle.

Le cerveau commande tous nos mouvements volontaires. Le cortex moteur a un rôle important dans le contrôle de ces mouvements. Il est situé à l’arrière du lobe frontal, juste avant le sillon central qui sépare le lobe frontal du lobe pariétal. On distingue l'aire 4 de l'aire 6. L’aire 4 est le cortex moteur primaire. Elle forme une mince bande qui longe le sillon central. L’aire 6 s’étend en avant de l’aire 4. Elle est plus large que celle-ci.

Lors d'un mouvement volontaire, les différents lobes du cerveau envoient des informations au cortex moteur. Ainsi, le lobe pariétal le renseigne sur la situation du corps dans l'espace, le lobe frontal sur le mouvement à effectuer ainsi que sur le choix d'une stratégie à adopter pour l'effectuer et le lobe temporal sur les souvenirs d'anciennes stratégies pour un mouvement semblable. Une expérience réalisée en 1870 par Hitzig et Fritsch consistait à envoyer des signaux électriques dans certaines parties du cortex moteur d'un animal. Selon la région stimulée, ils ont observé la contraction de différentes parties du corps. Ils ont également constaté que la destruction d'une région du cortex entraîne une paralysie de la partie du corps qui lui correspond. Ils en ont alors déduit que chaque région du cortex contrôle le mouvement d'une partie du corps.

Les informations envoyées par le cortex cérébral sont traitées par les ganglions de la base, qui sont des amas de cellules nerveuses interconnectés situés sous le cortex. Les principaux sont le noyau caudé, le putamen et le globus pallidus. Une fois traitée, cette information retourne au cortex moteur. Déclencher des mouvements volontaires harmonieux est une des fonctions de cette boucle. La maladie de Parkinson montre bien son importance dans le bon fonctionnement de la commande motrice. Les patients atteints connaissent alors des difficultés à commencer les mouvements qu'ils ont planifiés, une lenteur dans leur exécution ainsi que des tremblements.

II. Le potentiel d'action

Toute cellule contient autant de charges positives que de charges négatives: elle est électriquement neutre. Cependant, on peut enregistrer une différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur d'une cellule. Cette différence de potentiel, variable selon les cellules, est appelée potentiel de repos ou potentiel de membrane (-70 mV dans le cas d'une cellule nerveuse). La face interne de la membrane plasmique est électronégative par rapport à la face externe qui est électropositive.

La différence de potentiel d'explique par la répartition ionique différente entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.

Lorsque l'on stimule une cellule nerveuse, celle-ci répond par une inversion brève et rapide de sa polarisation membranaire. La face interne de la membrane devient localement électropositive par rapport à la face externe (dépolarisation) puis la membrane se repolarise rapidement (repolarisation). Le retour au potentiel de repos peut être précédé d'une hyperpolarisation de la membrane. Cette inversion transitoire de polarité de la membrane est appelée potentiel d'action et constitue le signal nerveux élémentaire de toute cellule excitable.

Au niveau du nerf on enregistre un potentiel global qui est la somme des signaux bioélectriques des fibres.
Ces messages nerveux sont rapidement propagés sans atténuation le long d’un neurone dans un seul sens le long d’une chaîne de neurones.
Les potentiels d'action sont conduits le long des axones et des dendrites.
La vitesse de la propagation dépend du calibre des fibres et de la présence de myéline : de 1 à 100 ms. Ceci explique la rapidité d'exécution des réflexes et des mouvements volontaires.

Le message nerveux est doublement codé:
-Les messages nerveux sont donc codés par la fréquence des potentiels d'action conduits par une fibre nerveuse.
-Le nombre de fibres nerveuses mis en jeu constitue également une forme de codage du message nerveux.

codage d'intensité = fréquence / fibre + nombre de fibres recrutées

 III. Message nerveux et environnement

Le fonctionnement du système nerveux peut être perturbé. Les organes sensoriels comme les yeux et les oreilles peuvent être abimés, voire détruits par des agressions de l'environnement telles qu'un bruit trop fort ou une lumière trop intense. Le manque de sommeil fragilise également le système nerveux car pendant le sommeil, le cerveau traite les informations de la journée. Cette activité est indispensable. Pour un adolescent, la durée de sommeil nécessaire est voisine de 8 h. Si le sommeil est insuffisant, le système nerveux accumule de la fatigue et le cerveau traitera moins bien les informations. Cette fatigue nerveuse provoque une agressivité plus forte, des réflexes moins vifs et des difficultés de concentration.

De plus, certaines substances peuvent altérer le fonctionnement du système nerveux. Certaines sont des médicaments (antidépresseurs, tranquillisants, somnifères...) alors que d'autres sont des stupéfiants, à l'action massive, destructrice et génératrice d'un effet de dépendance (nicotine, cocaïne, opium, amphétamines, PCB, crack, extasy, morphine, héroïne, alcool...).

 

Leslie MAAREK

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