100 milliards de cellules neurones, le cerveau humain est la forme de matière organisée la plus complexe de l'univers. Le nombre de permutations et de combinaisons possibles dans l'activité cérébrale surpasserait celui des particules élémentaires dans l'univers. Cela donne un aperçu de l'immensité de la tâche à réaliser pour essayer de comprendre les fonctions de cet organe mystérieux. Vers la fin du 19ieme siècle, Cajal annonçait que les cellules du système nerveux communiquent entre elles par l’intermédiaire de contacts spécialisés, plus tard, appelés synapses par Sherrington. Sherrington, a mis en évidence la transmission des signaux électriques entre cellules au niveau des jonctions synaptiques. L'arrivée du microscope électronique dans les années 1950 a confirmé l'individualité morphologique du neurone Les formes des neurones sont diversifiées selon leur fonction
Variété morphologique des neurones
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Corps cell. 1
1.Neurone du noyau mésencéphalique du V. 2.Cell. Bipolaire de la rétine 3.Cell. Ganglionnaire de la rétine. 4.Cell. Amacrine de la rétine 5.Cell. Pyramidale du cortex 6.Cell. Du Purkinje de cervelet
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Dessins réalisés à partir des préparations histologiques de cellules imprégnées de sels d'argent (technique de Golgi. * : axone est beaucoup plus long
Tissu nerveux = neurones + la glie (nevroglie) Les neurones et la glie se différencient des autres cellules du corps par la présence et l'organisation particulière d'un cytosquelette formé de protéines fibrillaires ou tubulaires (actine, tubuline, myosine, autres) en assurant la stabilité et le bon fonctionnement des prolongements neuronaux et des jonctions synaptiques (voir transport neurale) Neurones se distinguent des autres cellules par,
morphologie
spécialisation de la membrane pour la signalisation électrique
la complexité structurale et fonctionnelle de leurs contacts synaptiques
Astrocytes • • • • • •
Support structural Les plus abondantes Assure l'échange entre le neurone et les capillaires Aide dans la formation des synapses Guide les neurones qui sont en developement Aide dans la recapture des neurotransmetteurs Aide au traitement de l'information dans le cerveau Approvisionnent en nutriments, Assurent l'équilibre du milieu extra-cellulaire (ions, eau), Digèrent et éliminent les débris de toutes sortes (phagocytes).
Microglie
constitue la première ligne de défense contre les envahisseurs étrangers (micro-organisme) : e sont les macrophages du cerveau contient les extensions épineuses surveillent la santé des neurones Migre vers neurones lésés ou insalubres
Oligodendrocytes
Semblables aux astrocytes
Produisent la gaine de myéline isolante qui entoure les axones de nombreux neurones.
Au niveau du SNP, ce sont les cellules de Schwann (ou neurolemnocytes)
Accélèration de la conduction nerveuse,
MyĂŠline formĂŠe de : - cellule De Schwann (SNP) - Oligodendrocytes (SNC)
Formation de la gaine autour d'un axone pĂŠriphĂŠrique : couches successives de membrane de cellules de Schwann
Espace entre les neurolemnocytes = nœuds de la neurofibre (ou nœuds de Ranvier) La myéline : - Protège les axones (que les axones) - Isole électriquement les axones -Accroît la vitesse de propagation de l'influx (jusqu'à 150 fois plus vite dans un axone myélinisé)
Sclérose en plaque Altération graduelle des oligodendrocytes dans le SNC Les régions altérées se transforment en plaques de tissus scléreux (épais par accumulation de tissu nerveux conjonctifs Symptômes : - Trouble de la vision - Perte de la maîtrise musculaire - Difficulté d'élocution - Incontinence urinaire
Maladie auto-immune : les cellules sont Attaquées par le système immunitaire de la personne Atteinte.
Figure l.6 Mise en évidence par des marqueurs cellulaires et moléculaires. 1. La coloration de Nissl marque les corps cellulaires des neurones et de la glie. (A) Le cortex cérébral à la frontière entre les aires visuelles Iaire et IIaire. (B) Les bulbes olfactifs. (C) Différences de densité cellulaire entre couches du cortex cérébral. (D) Coloration de Nissl de cellules nerveuses et gliales observées à un plus fort grossissement. (E) Cellules pyramidales du cortex marquées selon la technique de Golgi. (F) Cellules de Purkinje du cervelet marquées selon la technique de Golgi. (G) lnterneurone du cortex marqué par injection intracellulaire d'un colorant fluorescent. (H) Neurones de la rétine marqués par injection intracellulaire d’un colorant Fluorescent. 3R: Techniques cellulaires et moléculaires de mise en évidence des systèmes neuraux et de leurs connexions, (l) En haut. détection par anticorps des molécules synaptiques du bulbe olfactif; en bas, localisation de corps cellulaires par un marqueur fluorescent. (J) Les cellules de Purkinje du cortex cérébelleux et leurs zones synaptiques mises en évidence à l'aide anticorps spécifiques des synapses (en vert) et d'un marqueur des corps cellulaires (en bleu). (K) Projections d'un œil sur le corps genouillé latéral du thalamus détectées à l'aide d'acides aminés radioactifs (les zones claires représentent les terminaisons des axones issus d'un œil dans différentes couches de ce noyau). (L) Représentation de la surface du corps sur le cortex somesthésique du rat marqué avec une substance distinguant les zones Z1 forte densité synaptique et à haute activité métabolique 4R: Les neurones périphériques et leurs projections. (M) Neurone végétatif révélé par injection intracellulaire d’un marqueur enzymatique. (N) Axones moteurs (en vert) et jonctions neuromusculaires (en orange) de souris transgéniques auxquelles on fait exprimer, par génie génétique, des protéines fluorescentes. (O) Projections des ganglions spinaux vers la moelle mises en évidence par un traceur enzymatique. (P) Axones de neurones récepteurs olfactifs du nez marqués au niveau du bulbe olfactif par un colorant vital fluorescent. (Gracieusement communique par L.C. Katz (G);CJ. Shaty (H) ; W. Snider et J. Licbtman (N, O); le reste par A.-S. LaMantia et D. Purves.)
Longueur des axones varie de 0 à 1000 mm L'axone d'un grand nombre de neurones mesure quelques millimètres de long, certains n'ont en même pas : neurones de circuits locaux ou inter-neurones Beaucoup d'autres neurones ont de longs axones, certains peuvent avoir jusqu'à 1 mètre (moelle épinière)
Le système nerveux = circuits Contrôle neural du comportement et de l'homéostasie
a. le circuit contient 4 composantes 1) neurones sensoriels : répondent au stimulus 2) neurones d'association : activent les neurones moteurs 3) neurone moteur—active muscle ou glande 4) Effecteurs—habituellement muscle ou glande b. comportement simple – Réflexe c. comportements complexes
Développement embryonnaire de l'encéphale humain. (a) le tube neural se subdivise en (b) vésicules encéphaliques primitives, qui formeront (c) les vésicules encéphaliques secondaires, lesqueles se différencieront
Développement de l'encéphale. (a) La formation des deux grandes courbures à la 5ième semaine du développement repousse le télencéphale et le diencéphale vers le tronc cérébral. Développement des hémisphères cérébraux à (b) 13 semaines, (c) 26 semaines,(d) la naissance. A l'origine, la surface de l'encéphale est lisse; les gyrus apparaissent au cours du développement. Les hémisphères cérébraux se développent en direction postéro-latérale et finissent par recouvrir complètement le diencéphale et la partie supérieure du tronc cérébral.
Vue latĂŠrale du cerveau droit montrant les 5 lobes principaux.
Développement de l'encéphale. positionnement du diencéphale
Vue latérale de l'encéphale (coupe médiane)
Le système ventriculaire
Lobes et fissures des hémisphères cérébraux. (a) vue latérale gauche de l'encéphale. (b) face médiale de l'hémisphère droit.
Vue latérale de l'hémisphère gauche
Principales régions des hémisphères cérébraux. Coupe frontale du cerveau montrant la situation du cortex cérébral et des structures sous-corticales (noter que les hémisphères cérébraux enveloppent les structures du diencéphale).
Coupe sagittale médiane de l'encéphale montrant le diencéphale et les structures du tronc cérébral .
Aires fonctionnelles du cortex cérébral gauche. Les régions fonctionneles du cortex apparaissent dans des couleurs différentes. Les numéros indiquent les aires définies par Brodmann. L'aire olfactive, qui est située sur la face médiane du lobe temporal, n'est pas représentée.
Aires sensitives et motrices du cortex cérébral. La quantité de tissu cortical réservée à la motricité ou à la sensibilité de chaque partie du corps correspond à la surface du gyrus occupée par le schéma de cette partie du corps. L'aire motrice primaire, dans le gyrus précentral, est représentée à gauche, tandis que l'aire somesthésique primaire, dans le gyrus postcentral est représentée à droite
L’hypothalamus
Noyaux de l'hypothalamus
Structures du diencéphale. (a) le thalamus et les principaux noyaux thalamiques le noyau réticulaire du thalamus qui entoure les noyaux thalamiques est représenté sous la forme d'une structure translucide incurvée). (b) les principaux noyaux hypothalamiques.
Le thalamus
Le thalamus
Coupe transversale du cerveau passant par le thalamus et les ganglions Ă base.
Noyaux de la base. (a) vue en 3 dimensions des noyaux de la base montrant leur situation dans le cerveau.
(b) coupe transversale du cerveau et du diencéphale montrant la situation des noyaux de la base par rapport au thalamus, au ventricule latéral et au IIIème ventricule
cortex cĂŠrĂŠbral
thalamus
hypothalamus
amygdale
hippocampe
Les commissures inter -hémisphériques Elles contiennent des fibres nerveuses qui établissent des relations entre les deux hémisphères cérébraux. Ces fibres sont appelées, fibres d’association inter -hémisphériques. Ce sont : le corps calleux, le fornix, la commissure blanche antérieure, la commissure blanche postérieure.
a. Vue d'ensemble de l'encéphale
b. Le système limbique
Système limbique A- Corps calleux : une voie interhémisphérique impaire et médiane B- Voie olfactive C- Corps mamillaires (olfaction): deux complexes nucléaires appartenant à l'hypothalamus. Ils représentent la terminaison antérieure du fornix. Ils font partie du système limbique, mémoire D- Fornix : une voie interconnecte l'hippocampe et le corps mamillaire du diencéphale E- Noyaux antérieur du thalamus : Ils sont reliés à l'hippocampe via le fornix et projettent sur le cortex cingulaire (pour la mémoire) et le cortex pré frontal (pour le comportement), ils font partie du système limbique F- Amygdale (décodage des émotions, surtout les inputs menaçants, noyau pair situé dans la région antéro-interne du lobe temporal, en avant de l'hippocampe et sous le cortex péri-amygdalien. Elle fait partie du système limbique et est impliquée dans la reconnaissance et l'évaluation de la valence émotionnelle des stimuli sensoriels, dans l'apprentissage associatif et dans les réponses comportementales et végétatives associées en particulier à la peur et l'anxiété. G- Hippocampe (joue un rôle dans la mémoire épisodique) H- Gyrus parahippocampique I- Circonvolution cingulaire J- Noyaux hypothalamiques (régulation des fonctions homéostasiques: prise alimentaire, d'eau, reprodution, etc...).
La substance blanche cérébrale. (a) coupes sagittales médiales de l'hémisphère cérébral droit; schéma à gauche et photographie à droite. (b) Coupe frontale de l'encéphale montrant le corps calleux et les fibres de projection qui s'étendent entre le cerveauet les centre inférieurs du SNC. Entre le thalamus et les noyaux de la base, les axones de projecton se regroupent enune bande compacte appelée capsule interne; puis elles s'étalent en éventail pour former la corona radiata.