• Quand on parle du système nerveux et du cerveau, on examine le fonctionnement des neurones, cellules à l’origine de l’influx nerveux , de toutes nos pensées et nos réactions.
        On ne cite presque jamais les « cellules gliales », aussi nombreuses dans le cerveau que les neurones, qui ont cependant une importance vitale, et occupent environ 50% du volume cérébral.
        Ces cellules assurent jouent un rôle de protection du tissu nerveux en apportant une structure de soutien aux neurones et à leurs prolongements, produisent la myéline qui entoure les axones; elles maintiennent la composition du flux sanguin, facilitent l’accès des nutriments et de l'oxygène, éliminent les déchets,  les cellules mortes et les cellules étrangères pathogènes.
        De plus, ce qui est moins connu, ils participent à la diffusion de messages nerveux, mais à faible vitesse.
        Contrairement à la grande majorité des neurones, les cellules gliales peuvent se diviser par mitose.


        Les astrocytes constituent la majorité des cellules gliales; ce sont des cellules en forme d’étoiles, ayant un  cytoplasme et un noyau, mais surtout de très nombreux prolongements qui remplissent tout le cerveau et forment même un film protecteur au contact des méninges (la muqueuse qui entoure le cerveau).
        Un même astrocyte peut être en contact avec plusieurs milleiers de synapses d’une même zone.
        ils forment un tissu de soutien, support physique tridimensionnel, qui aide les neurones et leurs prolongements à s’organiser et stimulent la formation des synapses : un neurone au voisinage d’un astrocyte a davantage de synapses.
        Leurs « pieds » entourent certaines synapses pour les protéger, et peuvent détruire les excédents de neurotransmetteurs ou au contraire en fournir, mais ils « écoutent » également les synapses et transmettent des signaux à d’autres astrocytes, sous forme de bouffées de calcium, à travers les « jonctions gap ».
        C’est une transmission lente, mais multidirectionnelle et à longue distance.

            Les astrocytes envoient des prolongements et de nombreux « pieds » sur les vaisseaux sanguins du cerveau. Ils provoquent l’extension et la contraction des vaisseaux sanguin en fonction du besoin.
        La barrière hémato-encéphalique est constituée de cellules endothéliales, qui tapissent la paroi des vaisseaux sanguins. Les pieds des astrocytes incitent ces cellules à former des jonctions étroites (« tight »), qu’ils recouvrent de leurs pieds et protègent ainsi le cerveau des microbes et des substances toxiques. (voir le schéma ci-contre).
     

       Par ailleurs ils débarrassent le cerveau des cellules mortes et des déchets divers et les évacuent vers le système sanguin. A l’inverse ils facilitent le transport de l’oxygène et des nutriments vers les neurones (notamment un sucre indispensable aux neurones, le lactate).


      Les oligo-dendrocytes sont des cellules plus petites que les astrocytes et qui possèdent moins de prolongements. Ils fabriquent une gaine graisseuse isolante autour des axones, augmentant ainsi de façon considérable la vitesse de transmission de l’influx nerveux. Il existe des petites portions d'axone non recouvertes de myéline appelées nœuds de Ranvier. C’est à cet endroit que se concentrent les canaux sodiques et potassiques et que se forme l’influx nerveaux par dépolarisation, qui « saute » d’un nœud de Ranvier à l’autre.



        Les cellules microgliales, à petit noyau dense et de forme étoilée, sont mobiles. Ce sont des macrophages qui phagocytent les corps étrangers,notamment microbes. Leur corps enfle et leurs bras se referment sur la proie.. Ce sont des agents immunitaires.


       Les cellules de Schwann (ou neurolemmocytes) sont une variété de cellules gliales qui assurent principalement l'isolation myélinique des axones du système nerveux périphérique des vertébrés. Elles jouent le même rôle que les oligo-dendrocytes jouent dans le cerveau, où les cellules de Schwann ne sont pas présentes.

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  •           J'ai fait des articles sur le fonctionnement de nos nerfs et j'ai parlé d'influx nerveux tantôt comme si c'était un courant, mais j'ai parlé aussi de polarisation,: alors on m'a écrit que je pourrais être plus clair et précis. C'est vrai, mais ce n'est pas si facile que cela à expliquer,  bien que le principe ait été trouvé en 1957 par le chimiste hollandais JC Skou, qui a obtenu en 1997 le prix Nobel pour ses travaux.
              Je vais essayer quand même.

               Les neurones produisent l'influx nerveux grâce à une « pompe à ions » et notamment une pompe « sodium-potassium ».

    Qu'est ce que l'influx nerveux

     

              Dans la membrane qui entoure le corps du neurone se trouvent de grosses protéines qui jouent le rôle d’une pompe à ions.
              Cette protéine est une très grosse chaîne organique, qui peut se déformer grâce à des réactions chimiques qui utilise de l’énergie fournie par la dégradation d’une autre molécule : l’adénosine triphosphate ou ATP
              La pompe à ions comporte une cavité qui peut recevoir à un moment donné trois ions sodium Na++. Par contre les ions potassium sont trop gros pour y tenir
              La protéine est polarisée ; elle attire ces ions et les propulse vers l’extérieur du neurone dans le milieu extracellulaire.
              Puis la protéine change de forme et la cavité s’agrandit, pouvant recevoir deux ions potassium venant du milieu extérieur, qu’elle propulse à l’intérieur du neurone.
              Il y a donc à l’intérieur du neurone moins de charges électriques et la membrane acquiert une différence de potentiel (une « polarisation ») permanente d’environ – 70 millivolts, que l'on appelle "potentiel au repos"

    Qu'est ce que l'influx nerveux           Supposons que les dendrites du neurone reçoivent des influx nerveux positif.
              Si cet influx dépasse un certain seuil, il provoque une entrée massive d’ions sodium NA++. La tension passe brutalement de -70 à environ + 30 mV..
             Puis l’entrée d’ion sodium cesse alrs que la pompe à ion évacue ces ions et la potentiel d’action baisse et revient à son état initial.  

    Qu'est ce que l'influx nerveux           Mais ce phénomène va ouvrir des canaux sodium un peu plus loin sur l’axone, ce qui provoquera le même phénomène de passage du potentiel à +30 mV ; Cette action se propage tout au long de l’axone. 
            C’est l’équivalent d’un courant électrique mais en fait c’est la propagation d’un phénomène migratoire d’ions ce que l’on appelle propagation d’une polarisation.
             C’est ainsi que se propage l’influx nerveux.
             Ce n’est pas la propagation d’un courant électrique d’électrons mais celle d’une concentration d’ions sodium qui engendre une différence de potentiel qui se propage le long de l’axone. 

    Qu'est ce que l'influx nerveux          70 % de l’énergie consommée par les neurones est consacrée à ce phénomène en consommant de l’ATP.
              L’ATP est le combustible utilisé par toutes les cellules organiques vivantes : elle s’hydrolyse en adénosine monophosphate (AMP) et libère de l’énergie, qui est utlisée pour permettre d’autres transformations chimiques . La formule de l’ATP est donnée ci-contre : c’est la rupture des doubles liaisons des phosphore qui libère l’énergie.
             C’est l’ATP qui fournit l’énergie nécessaire aux muscles.
             Il y a très peu d’ATP stockée dans le corps humain : elle est synthétisée en permanence, d’abord à partir de la créatine présente dans les muscles qui fournit du phosphore pour transformer l’AMP en ATP ; ensuite à partir du glycogène et enfin à partir des graisses, lorsque le corps est amené à faire des efforts prolongés..

                

     

     

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  •  

             Je suis toujours émerveillé par le bon fonctionnement de notre cerveau, alors qu’il est d’une complexité extraordinaire et en particulier par le mélange électrique et chimique de la transmission de l’influx nerveux. Les neuro transmetteurs dont on connaissait une quinzaine en 1980 sont maintenant plus de cent !

     Le mécanisme de leur action est une merveille; je l’ai décrit dans plusieurs articles, et je le rappelle brièvement ici.

     

          A la jonction entre l’axone provenant d’un neurone et la dendrite qui va vers un autre neurone, se trouve un petit « bouton », une synapse, qui comporte une discontinuité : la « fente synaptique », très fine (quelques dizaines de nm), dans laquelle circulent des ions et des protéines et corps chimiques divers.

          Certaines synapse se trouvent le long de l’axone et d’autres en bout des axones.

     

          La synapse est composée de trois parties : 

               - l’élément présynaptique, qui se présente sous la forme d'un renflement de l'axone, rempli de petites vésicules de formes variées (les vésicules synaptiques) contenant ujn neurotransmetteur chimique.

              - la fente synaptique qui est truffée de récepteur de neurotransmetteurs, qui sont de grosses protéines enroulées en spirale, qui peuvent se lier avec un neurotransmetteur bien déterminé et qui se dilatent alors pour laisser passer des ions.

             - l’élément postsynaptique, appartenant à la dendrite, dépourvu de vésicules et qui  comporte des récepteurs de neurotransmetteurs canaux à ions, qui permettront la transmission d’un potentiel d’action positif ou négatif, selon le neurotransmetteur.

     

          Au niveau de la synapse, l'influx nerveux qui arrive par l’axone, libère des molécules du neurotransmetteur qui traversent la ente synaptique, entre l'axone et la dendrite du neurone suivant, (voir figure ci dessous), et entrent dans des récepteurs spécifiques et favorisent alors le passage à travers des “canaux ioniques”, d'ions positifs ou négatifs (en général Ca++ et Cl-), lesquels propagent un signal positif ou négatif dans la dendrite, vers le corps du neurone suivant.

          Le processus de diffusion des neurotransmetteurs dans la fente synaptique mat une dizaine de microsecondes à s’établir, et est terminé au bout d’une centaine de microsecondes : les neurotransmetteurs sont soit détruits soit repris dans des vésicules, les canaux ioniques se ferment et au contraire des pompes à ions éliminet les ions restants.

     

     

     

          Les parties présynaptiques des axones renferment en général les vésicules contenant des neurotransmetteurs, qui sont synthétisés sur place.

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          Mais ce n’est pas toujours le cas et certains sont produits dans les corps des neurones. Ils doivent alors être transportés tout au long de l’axone, jusqu’à la synapse.

          Les vésicules produites dans le corps du neurone migrent comme des wagons sur des structures de l’axone, constituées par des protéines filamenteuses, qui jouent le rôle de rails. Elles vont de synapse en synapse et s’arrêtent lorsque une synapse n’a plus une réserve suffisante de neurotransmetteur.

     Leur déplacement, mis en évidence avec un microscope électronique, semble aléatoire.

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  •           Pour que vous ne soyez pas “perdu(e)s” dans la suite de mes articles, je vais vous rappeler quelques notions simples, (essentiellement du vocabulaire), que vous avez sans doute, pour la plupart d'entre vous, appris en SVT.

              Notre système nerveux est constitué d'environ 300 milliards de cellules nerveuses appelées des “neurones”. Plus de 100 milliards de ces neurones sont dans notre cerveau.
        Si l'on simplifie beaucoup, chaque neurone est constitué d'un corps de cellule comportant un noyau, des prolongements nombreux que l'on appelle “dendrites”, qui le relient à de très nombreux autres neurones et lui amènent des informations en provenance de ceux ci, et enfin d'un prolongement unique appelé “axone” qui va lui permettre de transmettre un influx nerveux vers d'autres neurones (soit du cerveau, soit dans le reste du corps) ou vers des muscles (et même dans des cas particuliers vers des glandes hormonales). Toutefois cet axone se démultiplie à son extrémité en plusieurs "prolongements".

              Mais ce n'est pas aussi simple que cela : il y a environ une centaine de sortes de neurones et je vous donne quelques exemples sur le schéma ci-dessous : des neurones "monopolaires", dont les axones et dendrites sont des prolongements analogues, des neurones "bipolaires" qui n'ont qu'une seule dendrite et un axone, au contraire des neurones du cervelet qui ont des dizaines de milliers de dendrites.

              Chaque neurone peut ainsi être connecté à en moyenne 1000 à 100.000 autres neurones ce qui (si vous êtes fort(e)s en maths), représente un nombre colossal d'environ 10 puissance 15 connexions. Ce sont ces connexions qui sont la base de tout le fonctionnement de notre cerveau et de notre système nerveux.

              Dans les axones et les dendrites se propage un signal électrique : l'influx nerveux. Ce n'est pas tout à fait un signal comme dans les fils électriques de votre maison (il ne correspond pas à des déplacements d'électrons), mais c'est un signal qui provient de variations des concentrations d'ions particuliers. Je vous en expliquerai le mécanisme dans un autre article.

                Les axones des neurones propagent ce signal vers les dendrites d'autres neurones, en passant par de petits “boutons” que l'on appelle “synapses”.
    Un neurone reçoit donc des autres neurones des “potentiels électriques” positifs ou négatifs, que son noyau additionne et si le signal total dépasse une certaine valeur positive, le noyau va, à son tour émettre un influx nerveux à travers son axone vers un autre neurone ou vers un muscle auquel il est relié et qu'il commande.


               Pour compliquer un peu les choses, mais c'est ce qui fait la richesse de notre cerveau, la transmission dans les synapses n'est pas en général électrique mais chimique. Il existe au niveau des synapses des petites vésicules qui contiennent des produits chimiques spécifiques appelés “neurotransmetteurs”. Dans d'autres cas c'est le corps du neurone qui produit ces neurotransmetteurs et des protéines vont les transporter dans tout l'axone, (comme si c'était la SNCF).
              Au niveau de la synapse, l'influx nerveux libère des molécules du neurotransmetteur qui traversent la discontinuité entre l'axone et la dendrite du neurone suivant (fente synaptique, voir figure), et entrent dans des récepteurs spécifiques et favorisent alorst le passage à travers des “canaux ioniques”, d'ions positifs ou négatifs (en général Ca++ et Cl-) lesquels propagent un signal positif ou négatif dans la dendrite, vers le corps du neurone suivant.

             Notre cerveau est donc une énorme usine chimique. Il y a 20 ans, on ne connaissait encore qu'une quinzaine de neurotransmetteurs; aujourd'hui on en dénombre plus de 100. Je vous en expliquerais peu à peu, article après article, le fonctionnement

     

     

     

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