L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la …clemgogo.free.fr/Introduction_a_la_Neuroanatomie_et_la... · Anatomie de la moelle épinière (somas des neurones sensoriels) (axones

L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la

Neurophysiologie

Elizabeth THOMAS

Les diapositives pour le cours se trouvent ici :

www.u-bourgogne.fr/U887

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Quelques cours représentatifs

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Le cerveau et le système nerveux sont au centre de nos activités complexes telles que l’appréciation de la musique, notre capacité à jouer au football et la danse. Mais le système nerveux est aussi indispensable pour les activités aussi simples que le retrait rapide du pied ou de la main quand on marche sur une punaise ou quand on met la main par inadvertance sur quelque chose de chaud.

Un réflexe simple

Le cerveau

• Le cerveau est l’organe le plus complexe du corps

• Il est composé de cellules individuelles

• Les cellules principales du cerveaux sont les

a) Neurones – les cellules qui génèrent les signaux électriques

b) Glia – les cellules qui apportent un support aux neurones

Neurones en réseau

Le réseau neuronal vaudrait-il mieux le considérer comme un organe continu ou plutôt comme un ensemble de cellules individuelles?

Soma – contient le noyau, ADN.

Dendrite – reçoit les signaux

Axone – envoie les signaux

Le Neurone

Classification des neurones selon le nombre de neurites

Unipolaire. En général, un neurone sensoriel.

Bipolaire

Multipolaire

Un réflexe simple

1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise

Un réflexeUne activité du système nerveux qui ne nécessite pas d’intervention du cerveau.

Un réflexe simple

2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs (direction de la transmission des signaux selon les flèches).

Un réflexe simple

3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Certains d’entre eux envoient leur axones au cerveau ou la sensation douloureuse est enregistrée. D’autres interneurones contactent des motoneurones qui envoient directement des signaux aux muscles de la jambes.

Un réflexe simple

4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise.

Classification des neurones basée sur les connexions• neurones sensoriels – envoient les signaux sensoriels de la périphérie vers le centre (cerveau, moelle épinière)• neurones moteurs - envoient les signaux de commandes du centre vers la périphérie• interneurones – ne sortent pas du système nerveux central. Ils envoient les signaux entre neurones.

Classification des neurones en fonction de la direction des signaux• afférents – signaux de la périphérie vers le centre

• efférents - du centre vers la périphérie

Le système nerveux est un système électrique

Le champs électrique du système nerveux est crée par une distribution inégale des ions à travers la membrane neuronale.

Les ions qu’on trouve dans le système nerveux sont :

Na+

K+

Ca2+

Cl-

La différence de charge entre les deux côtés de la membrane s’appelle le potentiel membranaire.

Un neurone est au repos quand

• il n’est pas en train d’envoyer un signal vers un autre neurone

• il n’est pas en train de recevoir des impulsions venant d’autres neurones.

Mesure du potentiel de repos. Un voltmètre mesure la différence de potentiel entre une électrode placé à l’intérieur de la cellule, et une autre électrode placée dans le milieu extracellulaire. Typiquement, l’intérieur du neurone est négatif par rapport à l’extérieur; la valeur du potentiel de repos étant de l’ordre de -65 mV.

Potentiel membranaire d’un neurone au repos – potentiel de repos

Potentiel d’action – l’envoi du signal

période réfractaire absolue

période réfractaire relative

potentiel d’action – crée par l’entrée du Na+ Potentiel membranaire


Crée par

• L’arrêt de l’entrée du Na+

• la sortie du K+

période réfractaire absolue

période réfractaire relative

potentiel d’action – transmission des signauxPotentiel membranaire


Non réponse aux signaux entrants

Propagation du potentiel d’action

neurone unipolaire

neurone bipolaire, multipolaire

Facteurs qui déterminent la vitesse de transmission axonique• Diamètre de l’axone – la vitesse est proportionnelle au diamètre axonique

• La présence de myéline – la myéline augmente la vitesse

Quelques neurones sont myélinisés. Le myéline consiste en des cellules grasses qui entourent l’axone neuronal. Le myéline isole l’axone. Les espace entre le myéline s’appellent les noeuds de Ranvier.

Propagation du potentiel d’action

La synapse

Les neurones communiquent entre eux

par les synapses.

Deux sortes de synapses dans le corps

Entre neurone et neurone

Entre neurone et muscle

La synapse

Neurone présynaptique – envoie les signaux

Neurone postsynaptique – reçoit les signaux

La synapse

Synapse axo-dendritique

Synapse axo-somatique

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptique

Neurone presynaptique

Neurone postsynaptique

synapse

synapse

Quand un potentiel d’action arrive au niveau de la terminaison nerveuse, les molécules de neurotransmetteur contenues dans la terminaison nerveuse sont libérées à partir des vésicule synaptiques dans l’espace synaptique. Le neurotransmetteur se fixe alors sur les récepteurs membranaires situés sur la membrane postsynaptique, induisant une réponse postsynaptique.

Terminaison axonique et synapse

Terminaison axonique et synapse

5. récepteurs

terminaison axonique présynaptique

1. vésicules synaptiques avec les molécules de neurotransmetteurs

espace synaptique

Membrane postsynaptique

Le neurotransmetteur agit comme une clé. Il ouvre le neurorécepteur et permet le passage des ions à travers la membrane synaptique

Neurorécepteur

Neurotransmetteur

La jonction neuromusculaire

Le neurotransmetteur à la jonction neuromusculaire est l’acétylcholine. La réponse du neurone postsynaptique dépend sur le type de neurorécepteur présent sur la membrane postsynaptique. Les deux récepteurs principaux pour l’acétylcholine sont

• le récepteur nicotinique sur les muscles squelettiques• le récepteur muscarinique sur les muscles cardiaques

Les événements postsynaptiques après le potentiel d’action dans le neurone présynaptique

Le potentiel de repos (avant l’arrivée du signal présynaptique) – approx –65mV

Dans le neurone postsynaptique

2) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)

3) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)

4) Potentiel d’action

1) Potentiel postsynaptique d’excitation (PPSE)

Neurotransmetteur présynaptique excitateur

Réponse postsynaptique est positive. Le neurone postsynaptique est dépolarisé. Normalement par l’entrée du Na+ ou Ca2+.

PRESYNAPTIQUE

POSTSYNAPTIQUE

2) Potentiel postsynaptique d’inhibition (PPSI)

PRESYNAPTIQUE

POSTSYNAPTIQUE

Neurotransmetteur présynaptique inhibiteur

Réponse postsynaptique est négative. Le neurone postsynaptique devient plus polarisé. Normalement par l’entrée du Cl- ou la sortie du K+.

3) Potentiel d’action dans le neurone postsynaptique

Classification des neurones basée sur les actions postsynaptiques• Neurone excitateur – postsynaptique PPSE (augment l’activité postsynaptique, augment la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)

• Neurone inhibiteur – postsynaptique PPSI (diminue l’activité postsynaptique, diminue la probabilité d’un potentiel d’action postsynaptique)

L’organisation générale du système nerveux

Le système nerveux

• Système nerveux central (SNC)

Parties du système nerveux enfermées dans des structures osseuses - l’encéphale (cerveau), la moelle épinière.

• Système nerveux périphérique

Toutes les parties du système nerveux autres que le SNC.

Système nerveux périphérique (SNP)

• SNP somatique

Innerve la peau, les articulations et les muscles associés à une commande volontaire.

• Système nerveux autonome ( viscéral)

Innerve les muscles lisses, les organes internes, les vaisseaux sanguins, le cœur, les glandes. Il est associé aux commandes non volontaires

Système nerveux autonome

système sympathique système parasympathique

Œil

Poumons

Cœur

Foie

Estomac

Intestine

Vessie

Organes reproducteurs

Système nerveux autonome

Système sympathique

• Ils ont des cibles communes

• Ils exercent une influence opposée sur leurs cibles

par ex Le cœur • sympathique – accélération de la fréquence cardiaque• parasympathique – Ralentissement de la fréquence

cardiaque

Système parasympathique

• Le système sympathique est plus actif en période de crise. Il est associe aux comportements suivants: la combativité, la fuite, la peur et le désir sexuel.

•Le système parasympathique agit principalement sur la digestion, la croissance, la réponse immunitaire, les réserves énergétique.

Système sympathique Système parasympathique

L’anatomie générale du cerveau I

Quelques termes de repère en anatomie

Le cerveau - Vue de côté

Antérieur (rostral)

Postérieur (caudal)

Dorsal

Ventral

Plans de coupe anatomique

Plan médiosagittal

Horizontal

Coronal (ou frontal)

3 grandes divisions du cerveau

• Cerveau antérieure• Mésencéphale

• Cerveau postérieure

Moelle épinière

Cervelet:Activités motrices

Aspect externe du cerveau: vue latérale

Hémisphère cérébral:Raisonnement

Traitement des signaux sensoriels

mémoire

Tronc cérébral:Fonctions autonomes

Aspect externe du cerveau: Vue dorsale

Hémisphère gauche Hémisphère droite

Sillon cérébral longitudinal

Les hémisphères cérébraux se caractérisent par de nombreuses circonvolutions présentes à leur surface.

Ces <<bosses>> s’appellent les gyrus.

Ils sont séparés par les sillons ou les scissures.

Les deux hémisphères cérébraux sont connectées par les axones du corps calleux

Le corps calleux

Hémisphère gauche Hémisphère droite

Corps calleux

Vue dorsale

Coupe mediosagittal

Le corps calleux représente un faisceau d’axones impliqué dans la communication interhémisphérique.

Le système nerveux: contrôle du mouvement

• Contrôle spinal du mouvement - Moelle épinière. Contrôle des mouvements stéréotypés telles que la marche et la course sans obstacles.

• Contrôle descendant du mouvement – Cerveau. Contrôle des mouvements plus complexes et le contrôle descendant des programmes spinaux.

• Muscles squelettiques (muscle strié) –

Innervés par le système nerveux central. Volontaire

• Muscles lisses –

Innervés par le système nerveux autonome. Non volontaire

Une exception – les muscles cardiaques, muscles striés innervés par le système nerveux autonome. Non volontaire

Contrôle spinal du mouvement volontaire:

Anatomie générale de la moelle épinière

Les motoneurones α innervant les muscles squelettiques sont localisés au niveau de la corne ventrale de la moelle épinière

Une section de la moelle épinière

α

Contrôle spinal du mouvement

Chaque fibre musculaire est innervée par un axone unique. Un motoneurone α et toutes les fibres musculaires qu’il innerve s’appellent l’unité motrice.

Muscle

Fibres musculaires

Axones provenant de la moelle épinière

Anatomie de la moelle épinière

(somas des neurones sensoriels)

(axones des motoneurones)

(nerfs mixtes – moteurs et sensoriels)

La moelle épinière est située à l’intérieur de la colonne vertébrale. Les axones entrent et sortent de la moelle par les racines dorsales et ventrales respectivement. Ces racines se rejoignent pour former les nerfs spinaux qui innervent l’ensemble du corps

Une section de la moelle épinière

Canal spinal – liquide céphalorachidien (LCR) – nourrit les neurones de la moelle épinière.

(somas des motoneurones et des interneurones)

(les axones des motoneurones qui portent les signaux entre cerveau, moelle épinière et muscles)

Les récepteurs sensoriels des muscles – des propriocepteurs

A l’intérieure du muscle sont des détecteurs sensoriels spécialisés dénommés fuseaux neuromusculaires. Les fuseaux et l’innervation 1a sont spécialisés dans la détection de la longueur des muscles. Ces récepteurs forment une composant du système sensoriel qui renseigne le système nerveux sur la position du corps dans l’espace.

Capsule fibreuse

Axones sensoriels du Groupe Ia

Deux sortes de motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière

• Motoneurone alpha – Innervent les fibres musculaires

• Motoneurone gamma – Innervent les fuseaux neuromusculaires

Les fuseaux neuromusculairesReçoit les signaux de commandes de la moelle épinière par les motoneurones gamma

Envoi les signaux sensoriel vers la moelle épinière par les fibres 1a

L’organe tendineux de Golgi

Un autre type de propriocepteur au niveau des muscles squelettique est l’organe tendineux de Golgi. Les organes tendineux de Golgi sont situés entre les muscles et les tendons et ils sont innervés par des fibres sensorielles du groupe 1b. Les organes tendineux de Golgi donnent des informations principalement sur la tension du muscle

L’organe tendineux de Golgi

Fibre musculaire

Capsule de l’organe tendineux de Golgi

Afférence Ib

Tendon

Organisation segmentaire de la moelle épinière.

La moelle est divisée en quatre grandes parties: cervicales, thoracique, lombaire et sacrée. Les nerfs spinaux sont dénommés d’après le niveaux de la moelle épinière dont ils sont issus,

Organisation segmentaire de la moelle épinière.

L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.

La dilatation cervicale et lombaire

L’innervation des 50 muscles et plus du bras provient entièrement des segments spinaux C3 à T1. De ce fait dans cette région de la moelle épinière, la corne ventrale apparaît légèrement hypertrophiée par rapport aux régions voisines, compte tenu de la densité des neurones contrôlant la musculature du bras. De la même façon il y a une léger hypertrophie des cornes ventrales, en rapport avec les motoneurones commandant la contraction des muscles de la jambe.

Dilatation cervical

Dilatation lombaire

La dilatation cervicale et lombaire

Distributions des motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière

Les motoneurones dans la corne ventrale agit sur 3 types de muscles

• Les muscles axiaux les muscles responsables de mouvements du tronc

• Les muscles proximaux les muscles, l’épaule, du coude, du pelvis et des genoux

• Les muscles distaux les muscles qui produisent les mouvements des mains, des pieds et des doigts

Distributions des motoneurones dans la corne ventrale de la moelle épinière. Les motoneurones de commande des muscles fléchisseurs occupent une position dorsale par rapport à ceux qui commandent les muscles extenseurs. Par ailleurs, les motoneurones de commande de la musculature axiale sont situés dans des régions plus médianes par rapport à ceux contrôlant la musculature distale.

L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.

Les reflexes et programs spinaux

L’unité motrice

Chaque fibre musculaire est innervée par un axone unique. Un motoneurone α et toutes les fibres musculaires qu’il innerve s’appellent l’unité motrice.

Muscle

Fibres musculaires

Axones provenant de la moelle épinière

Les motoneurone contrôlent l’activité musculaire par

• Le type de fibre musculaire activé

• La fréquence de décharge des motoneurones

Les fibres musculaires

Les unités motrices rapides

Elles sont formées de fibres blanches qui se fatiguent rapidement; Les muscles blanc contiennent peu de mitochondries et sont impliqués plutôt dans le métabolisme anaérobie. Ces fibres se contractent rapidement et très fortement, mais elles se fatiguent aussi très rapidement. Chez l’homme les muscles du bras contiennent un grand nombre de ces fibres.

Les unités motrices lentes

Elles sont formées de fibres de couleurs rouge peu fatigables. Les muscles rouges sont caractérisés par la présence de nombreuses mitochondries et d’enzymes spécialisés dans le métabolisme oxydatif énergétique. Ces fibres sont relativement lent quant à leur vitesse de contraction mais peuvent par contre soutenir une contraction continue sans fatigue. Elles sont principalement présentes au niveau des muscles antigravitaires des membres.

Les motoneurones

Les unités motrices rapides

Les motoneurones des unités motrices rapides déchargent plutôt en bouffées de potentiels d’actions à haute fréquence (30 à 60 potentiels d’actions par seconde).

Les unités motrices lentes

Les motoneurones des unités lentes sont caractérisés par une décharge plus régulière, à relativement basse fréquence (10 à 20 potentiels d’actions par seconde).

L’organisation des unités motrices

La plasticité du système neuromusculaire

La plasticité du système neuromusculaire

Le système neuromusculaire est capable de changer et de s’adapter aux changements internes et externes. Les éléments de ce système sont donc capables d’assumer plus qu’un rôle.

Le fait de forcer un motoneurone lent à innerver un muscle rapide entraîne une modification des propriétés du muscle qui, de rapide, devient lent.

Expérience d’innervation croisée

Expérience d’innervation croisée

Les motoneurone contrôlent l’activité musculaire par

• Le type de fibre musculaire activé

• La fréquence de décharge des motoneurones

Un seul potentiel d’action au niveau des motoneurones entraîne une très brève contraction (une contraction phasique) des fibres musculaires.

La sommation de ces petites contractions sous l’effet d’une décharge plus intense du motoneurone a pour résultat une contraction musculaire soutenue.

La fréquence de décharge des motoneurones est donc un moyen important par lequel le système nerveux contrôle la contraction musculaire.

La fréquence de décharge des motoneurones:De la contraction musculaire phasique à la contraction soutenue

5 Hz

10 Hz

20 Hz

40 Hz

Contraction musculaire

Activité du motoneurone

Les réflexes spinaux

• le réflexe myotatique

• le réflexe myotatique inverse

• le réflexe de flexion polysynaptique

Le réflexe myotatique

Ce réflexe joue une rôle fondamentale dans les processus antigravitaires.

Quand un muscle est étiré, par exemple sous l’action d’un poids qu’il support, les fuseaux neuromusculaires sont également étirés.

L’étirement du fuseau entraîne la dépolarisation des axones des fibres Ia.

L’augmentation de décharge qui en résulte dans les fibres Ia a pour conséquence d’activer les motoneurones α, qui répondent a leur tour en déchargeant plus fortement. Cette activation des motoneurones provoque alors la contraction du muscle et par conséquent son raccourcissement.

Quand un muscle est étiré, par exemple sous l’action d’un poids qu’il support, les fuseaux neuromusculaires sont également étirés. L’étirement du fuseau entraîne la dépolarisation des axones des fibres Ia.


L’augmentation de décharge qui en résulte dans les fibres Ia a pour conséquence d’activer les motoneurones α, qui répondent a leur tour en déchargeant plus fortement. Cette activation des motoneurones provoque alors la contraction du muscle et par conséquent son raccourcissement.


Un arc réflexe monosynatique

Les fibres Ia et les motoneurones α sur lesquels elles agissent constituent l’arc réflexe monosynaptique; monosynaptique car il se trouve une seule synapse entre l’afférence sensorielle et le motoneurone.

Une boucle de rétroaction négative

Dans une boucle de rétroaction négative, une activité (par ex., l’étirement du muscle) provoque une série de processus qui mènent à la diminution de cette activité.

Le réflexe myotatique est un exemple de rétroaction négative. L’étirement du muscle induit l’action opposée – la contraction du muscle.

Le réflexe d’extension de la jambe

Le réflexe d’extension de la jambe est le circuit monosynaptique qui est testé par les neurologues lorsqu’ils percutent votre tendon situé sous le genou à l’aide d’un petit marteau, provoquant en retour la contraction réflexe du quadriceps.

Réflexe d’extension de la jambe

Motoneurone

Tendon du quadriceps

Afférence Ia

Quadriceps

Fuseau neuromusculaire

Le réflexe myotatique inverse

Le rôle de ce réflexe est de ralentir la contraction musculaire quand la force de contraction augmente, mais ce type de rétrocontrôle proprioceptif pourrait aussi être particulièrement importante lors de la réalisation d’actes moteurs très fins, comme par exemple la manipulation d’objets très fragile nécessitant une force constante mais pas trop forte.

Le réflexe myotatique inverse: Le contrôle de la tension musculaire

Les fibres Ia du fuseau neuromusculaire informent la moelle sur la longueur du muscle alors que les fibres Ib des organes tendineux de Golgi donnent des informations principalement sur la tension du muscle. L’information proprioceptive pour le réflexe myotatique inverse est donc envoyée par les organes tendineux de Golgi.

2. La contraction du muscle par les potentiels d’actions dans les motoneurones.


2. L’activation d’organe tendineux du Golgi. L’envoi des potentiels d’actions vers la moelle par les fibres sensorielles 1b.



3. L’activation d’interneurone inhibiteur dans la moelle par l’afférence 1b.

4. L’inhibition du motoneurone par l’interneurone inhibiteur et la relaxation du muscle.

Un arc réflexe polysynatique

Les fibres Ib et les motoneurones α sur lesquels elles agissent dans le réflexe myotatique inverse constituent un arc réflexe polysynaptique. Il y a plus d’une seule synapse entre l’afférence sensorielle et le motoneurone. Une façon de distinguer le réflexe polysynaptique d’un réflexe qui est monosynaptique est de mesurer la séparation temporelle entre la stimulation sensorielle et la contraction musculaire. Plus cette séparation est grande, plus il y a de synapses impliquées dans l’arc.

Le réflexe de flexion polysynaptique

Le réflexe myotatique inverse est un exemple d’un réflexe polysynaptique avec un interneurone inhibiteur. Par contre, le réflexe de fléxion polysynaptique implique un interneurone excitateur. Comme le réflexe myotatique, ce réflexe crée une contraction musculaire. Mais étant donné que le réflexe de flexion est polysynaptique, il prend plus de temps que le réflexe myotatique.

La réflexe de flexion polysynaptique

1) Imaginez une personne marchant inopinément sur une punaise

2) Le percement de la peau est immédiatement transformé en signaux nerveux qui empruntent les nerfs sensitifs

3) Au niveau de la moelle épinière l’information est distribuée aux interneurones. Les interneurones contactent des motoneurones qui envoient des signaux aux muscles de la jambes

4) Les commandes motrices des motoneurones permet la contraction musculaire, et donc de retirer très rapidement le pied de la punaise.

Interneurones excitateurs

Afference nociceptive

Muscles

fleshisseurs

Un réflexe simple

Principaux muscles de l’articulation du coude. Le biceps et le triceps sont deux muscles antagonistes. La contraction du biceps provoque la flexion de l’articulation du coude et celle du triceps, son extension

Les muscles antagonistes

Biceps brachii

Triceps

L’inhibition réciproque

Le mouvement autour d’une articulation nécessite les actions opposées des muscles antagonistes. La flexion de l’articulation du coude doit être accompagnée par la relaxation du triceps en même temps que la flexion du biceps. La contraction d’un muscle pendant un réflexe devrait donc inclure une inhibition de l’antagoniste. Cette inhibition est dénommée l’inhibition réciproque.

L’inhibition réciproque des muscles antagonistes

1. L’étirement du fuseau neuromusculaire active les afférents 1a.

• Le signal sensoriel qui arrive à la moelle excite le motoneurone pour le fléchisseur mais excite la synapse de l’interneurone inhibiteur pour le motoneurone de l’extenseur.

Le contrôle neuronal de la locomotion

Les gens des zones rurales savent qu’un poulet est capable de courir après sa décapitation.

Le contrôle descendant du cerveau n’est pas nécessaire pour la locomotion simple.

Le chat décérébré est capable de marcher sur un tapis roulant suite à une stimulation électrique du tronc cérébral restant.

Le feedback sensoriel n’est pas nécessaire pour la locomotion simple.

Les animaux ayant perdu les signaux entrant de la racine dorsale de la moelle épinière restent capables de produire une activité alternée des fléchisseurs et des extenseurs pour la marche.

Les mesures de EMG chez les animaux ayant perdu les signaux de la racine dorsale montrent qu’ils gardent une activation alternée des fléchisseurs et des extenseurs au bon moment du cycle de locomotion.

Question: Où est donc stocké le programme central de locomotion?

Réponse: La moelle épinière.

Le patron répété de la locomotion est produit par des groupes de neurones autonomes de la moelle épinière appelés « générateurs centraux de rythme ». Comme le nom l’indique, ces neurones sont capables de produire de l’activité rythmique correspondant aux gestes de la locomotion sans avoir besoin d’un feedback cortical ou sensoriel. La plupart de notre information concernant ces générateurs centraux de rythme viennent des animaux pour lesquels on peut isoler la moelle épinière et les muscles associés du reste de l’animal afin d’observer leur comportement coordonné.

Contrôle central du mouvement

Cortex moteur, Tronc cérébral, moelle épinière

Exécution du mouvementLe plus bas

Cortex moteur, cerveletDéfinition des paramètres du

mouvements Intermédiaire

Aires associatives du cortex

cérébral, ganglions de la base Définition des stratégies motrices

Supérieur

StructuresFonctionNiveau

Le cortex cérébrale

Cervelet

Aspect externe du cerveau: vue latérale

Cortex cérébrale

Tronc cérébral

Des termes de repère pour le cortex cérébrale

Sillon centralGyrus postcentral (Cortex

somatosensoriel)

(Cortex moteur) Gyrus précentral

Gyrus temporal supérieur

(Cortex auditif)

Scissure de Sylvius

Lobe pariétalLobe frontal

Lobe temporal

Lobe occipital

Lobe FrontalSe trouve antérieur au sillon centralImpliqué dans le raisonnement, planification, mouvement (cortex moteur), émotions, et résolution de problèmes.

Lobe PariétalSe trouve postérieur au sillon centralImpliqué dans la perception de stimuli associés au toucher, la pression, la température, et la douleur.

Lobe TemporalSe trouve au-dessous et latéralement par rapport a la Scissure de Sylvius.Impliqué dans la mémoire (hippocampe) et dans la perception et la reconnaissance de stimuli auditifs.

Lobe OccipitalSe trouve à l’arrière du cerveau, derrière le lobe pariétal et le lobe temporal. Impliqué dans de nombreux aspects de la vision.

L’anatomie du cortex cérébraleIl y a trois types d’aires corticales définis par rapport à leur fonction :

• Les aires motrices – envoient les commandes moteurs

• Les aires sensorielles – reçoivent les signaux sensorielles

• Les aires associatives – intègrent l’information venant de tous les aires sensorielles

Cortex moteur primaire

Aire motrice supplémentaire

Aire prémotrice

Aires motrices

Cortex visuel

Cortex somatosensoriel

Cortex auditif

Aires sensorielles

Aires associatives

substance grise (cortex cérébral; néocortex)

substance blanche

Substance grise – colorée par les noyaux

Substance blanche – colorée par la myéline des axones

corps calleux

Sillon cérébral longitudinal

Une coupe coronale des hémisphères cérébraux

Un principe important dans l’organisation du système nerveux: L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.

L’organisation somatotopique du cortex moteur chez l’homme

Quand le neurochirurgien Penfield examinait la surface corticale des patients épileptiques avec une électrode, il a observé que les mouvements restreints du corps pouvaient être provoqués en stimulant des endroits spécifiques du cortex moteur. La représentation spatiale du corps sur la carte corticale suivait l’organisation topographique du corps.

L’organisation somatotopique du cortex moteur chez l’homme

Plus de neurones et de muscles associés au pouce qu’aux orteils. Plus la surface corticale consacrée à une partie du corps est grande, plus fine sont les mouvements de cette partie.

Les aires motrices du cortex

• Cortex moteurs primaire (M1)Seuil bas pour déclencher l’activation musculaire. Se déclenche pendant les contractions musculaires.

• Aire prémotrice (APM)Contrôle de la musculature proximale. A un rôle dans la programmation motrice. Se déclenche avant le début du mouvement.

• Aire motrice supplémentaire (AMS) Contrôle de la musculature distale. Un rôle dans la programmation motrice. Se déclenche avant le début du mouvement.

Les Ganglions de la Base

Noyau caudé

Ganglions de la Base

Putamen

Globus pallidus

Les ganglions de la base

Pathologies associées aux ganglions de la base• La maladie de Parkinson

Cette pathologie est caractérisée par une hypokinésie c.à.d. par une réduction considérable de la capacité de réaliser des mouvements. Cette maladie est associée à une dégénérescence de la voie neuronale liant la substance noire au striatum.

• La chorée de Huntington

Une maladie héréditaire, progressive et mortelle, caractérisée par des mouvements hyperkinétiques et des dyskinésies c.à.d. des mouvements anormaux. Les examens anatomo-pathologiques révèlent des pertes neuronales très sévères dans le noyau caudé, le putamen et le globus pallidus.

Le cervelet

Le cervelet joue un rôle important dans l’apprentissage moteur

Le cervelet joue un rôle important surtout dans les mouvements inconscients très coordonnés tels que ceux nécessaires à faire du vélo. Les patients avec des lésions au cervelet ont des déficits d’exécutions de mouvements, par exemple, des tremblements pendant leurs mouvements. Contrairement aux patients atteints de la maladie de Parkinson, ces tremblements ne se manifesent pas pendant le repos. De plus, ils estiment mal la force nécessaire (trop ou pas assez) pour prendre des objets.

Vue latérale

Coupe médiosagittal

6. Cervelet cervelet

Les voies motrices descendant

Voies motrices descendantComment le cerveau communique-t-il avec les motoneurones de la moelle épinière? Les axones des neurones issus du cerveau empruntent deux systèmes majeurs pour atteindre la moelle épinière. L’un de ces deux systèmes emprunte la colonne latérale; l’autre la colonne ventromédian.

Système ventromédian

Système moteur latéral

Voies motrices descendant


Le système latéral est impliqué dans la réalisation des mouvements volontaires de la musculature distale; il est sous le contrôle direct du cortex cérébral.

Le système ventromédian est impliqué dans le contrôle de la posture et de la locomotion, et il se trouve sous la dépendance du tronc cérébral.


Système moteur latérale

• Faisceau corticospinal

• Faisceau rubrospinal


• Faisceau réticulospinal bulbaire

• Faisceau réticulospinal pontique

• Faisceau vestibulospinal

• Faisceau tectospinal

Le faisceau – un groupe d’axones

Coupe médiosagittal

1. Hemisphère cerebral

2. Le corps calleux

3. Thalamus

4. Mésencéphale

5. Pont

6.

7. Bulbe

1.

2.

3.

4. Mésencéphale

5. Pont

6.

7. Bulbe

Tronc cérébral

Le tronc cérébral est formé du méséncephale, le pont et le bulbe. Un dommage au tronc cérébral se traduit le plus souvent par la mort. Les fonctions autonomes associées à ce secteur, telles que la respiration, la digestion, le rythme cardiaque, la tension artérielle, l’éveil, etc., sont nécessaires à la survie de la personne.

Système moteur latérale

La voie corticospinale

1. Hemisphère cerebral – cortex moteur

2.

3.

4. Mésencéphale

5.

6.

7. Bulbe

8. Moelle Epiniere


La voie corticospinal prend son origine au niveau du cortex cérébral et représente dans le système nerveux la voie la plus longue et l’une des plus importantes (106 axones).

A la jonction entre le bulbe et la moelle épinière la voie corticospinale présente une décussation. Ceci signifie que le cortex moteur droite commande les mouvements de la partie gauche du corps et que de la même manière, le cortex gauche commande la musculature de la partie droite du corps.

Le faisceau corticospinal croise d’un côté à l’autre au niveau bulbaire



La voie vestibulospinale

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7. Bulbe

Le faisceau vestibulospinal prend son origine au niveau des noyaux vestibulaires bulbaires (7)

Le faisceau vestibulospinal agit pour maintenir la tête en position correcte par rapport aux épaules pendant que le corps se déplace dans l’espace. Le faisceau vestibulospinal prend son origine au niveau des noyaux vestibulaires bulbaires (7) qui relaient l’information sensorielle issue des récepteurs vestibulaires de l’oreille interne. Ce système est important pour l’équilibre, la posture et la stabilité de la tête.

La voie vestibulospinale

La voie tectospinale

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4. Mésencéphale

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7.

Le faisceau tectospinal prend son origine au niveau du colliculus supérieur du mésencéphale, recevant des informations directement depuis la rétine.

Le colliculus supérieur du tectum du mésencéphale est essentiel pour la réalisation des mouvements saccadiques très précis des yeux permettant de maintenir l’orientation du regard dans une direction choisie.

La voie tectospinale

Les voies réticulospinal pontine et bulbaire

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5. Pont

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7. Bulbe

Les faisceaux réticulospinaux d’origine pontique et bulbaire prennent leur origine au niveau de la formation réticulée dans le tronc cérébral

Système sensoriel somatique

Les récepteurs sensorielsPour chacun des sens, des récepteurs sensoriels permettent de percevoir les stimuli provenant, entres autres, du milieu extérieur. Ces récepteurs constituent l’interface entre le milieu extérieur et le système nerveux

Par ex

L’oeil – les photorécepteurs

L’oreille – les récepteurs auditif

La peau et muscles – les récepteurs sensoriels somatiques

Le nez – les récepteurs olfactifs

Les récepteurs sensoriels transforment l’énergie de l’environnement en énergie électrique du système nerveux. Les types d’énergie transformés par les récepteurs sont les suivants

• l’énergie de la lumière – système visuel

• l’énergie mécanique – système somatosensoriel, système auditif• l’énergie chimique – système olfactif et système gustatif

Le système sensoriel somatique répond en fait à plusieurs types de stimuli

• le sens du toucher

• la perception de la température

• la position du corps dans l’espace – les propriocepteurs

• la douleur

Le sens du toucher

La peau peut être soumise à des vibrations, elle peut être pressée, piquée ou peut recevoir des coups, et ses poils peuvent être rasés ou tirés. Nous pouvons ressentir et distinguer entre ces stimulations différentes grâce à l’existence d’une variété de récepteurs mécaniques avec des caractéristiques de réponse différentes.

Les récepteurs sensoriels de la peau

Récepteur de Merkel

Corpuscule de Meissner

Corpuscule de Pacini

Corpuscule de Ruffini

Les récepteurs sensoriels du système somatique

• Ce sont des mécanorécepteurs – c.-à-d., sensibles à des stimuli mécaniques

• Le centre du récepteur est constitué de terminaisons nerveuses amyéliniques. Ces terminaisons nerveuses présentent sur leur membrane des canaux ioniques mécanosensibles.

• Ils sont unipolaires

CANAL IONIQUE Protéine située dans la membrane cellulaire, formant un canal que des ions spécifiques empruntent pour entrer et sortir de la cellule. Les canaux ioniques sont sélectifs - ils permettent à certains ions de passer et en empêchent d’autres.

CANAL IONIQUE

Les canaux ioniques ne restent pas constamment ouverts. Sous l’effet d’un stimulus, le canal pourrait s’ouvrir. Suivant le type de protéine, le stimulus peut être :

• un signal électrique• une stimulation mécanique • la fixation d’un agent chimique (par ex neurotransmetteur)

Classification des neurones selon le nombre de neurites

Unipolaire

Bipolaire

Multipolaire

Les récepteurs sensoriels de la peau

En accord avec la diversité des sensations, les différents types de mécanorécepteurs répondent préférentiellement à l’une ou à l’autre des stimulations. Elles se distinguent entre eux par :

• Leur aptitude à répondre à des stimulations répétées

• Leur réponse en fonction de fréquence de la stimulation

• La dimension de leur champ récepteur.

L’aptitude à répondre à des stimulations répétées

• Récepteur à adaptation rapide Les récepteurs qui répondent rapidement à la stimulation. Cependant, si cette stimulation est maintenue, ils arrêtent de se déclencher (l’adaptation), par ex corpuscule de Meissner ou de Pacini

• Récepteur à adaptation lenteIls gérèrent des réponses plus soutenues lorsque la stimulation est maintenue par ex récepteur de Merkel ou Terminaison de Ruffini

La vitesse d’adaptation de différents types de récepteurs sensoriels somatiques

Déplacement du stimulateur

Décharge axonal

Vibration et corpuscules de Pacini

La sélectivité des mécanorécepteurs dépend d’abord de la structure des terminaisons nerveuses qui lui sont associées.

Par exemple, le corpuscule de Pacini est organisé sur la base d’une capsule formée d’une série de 20 à 70 couches concentriques de tissue.

Si nous retirons la capsule du corpuscule de Pacini isolé, la terminaison nerveuse ainsi mise à nu devient moins sensible aux vibrations, mais devient, par contre, beaucoup plus sensible aux pressions maintenues.

Sensibilité à la fréquence

Les corpuscules de Pacini sont particulièrement sensibles aux vibrations de fréquence entre 200 et 300 Hz alors que les corpuscules de Meissner répondent plutôt autour de 50 Hz

Sensibilité à la fréquence

Champ récepteurUn champ récepteur est une zone sensorielle qui, lorsqu’elle est stimulée, modifie l'activité d'un neurone.

Les corpuscules de Meissner et les récepteurs de Merkel présentent des champs récepteurs de petite taille, de seulement quelques millimètres, alors que les corpuscules de Pacini et ceux de Ruffini ont des champs récepteurs plus larges pouvant couvrir jusqu’à un doigt entier ou même la moitié de la paume de la main.

Discrimination sensorielle

Le niveau de discrimination entre deux points varie d’un rapport d’au moins 1 à 20 entre les différentes parties du corps. C’est au niveau de l’extrémité des doigts que le pouvoir discriminatif est le plus élevé.

Pour rendre compte de cette faculté extrême de discrimination de l’index, il faut savoir que

3) c’est au niveau de l’extrémité des doigts que se trouve la plus forte densité en mécanorécepteurs;

5) les extrémités des doigts possèdent principalement des mécanorécepteurs à champ récepteur restreint.

3) les régions de cerveau impliquées dans le traitement de l’information sensorielle venant de cette partie de la peau sont beaucoup plus importantes relativement, que pour d’autres parties du corps.

Les afférences somatosensorielles

Les axones qui transfèrent l’information issue des récepteurs sensoriels à la moelle épinière sont les afférences somatosensorielles. Les propriétés de ces axones, et en particulier leur diamètre, dépendent des récepteurs sensoriels auxquels ils sont associés.

Les afférences somatosensorielles

• axones I a,b – propriocepteurs du muscle

• axones Aβ – mécanorécepteur de la peau pour le sens du toucher

• axones Aδ – récepteur de la peau pour la douleur et la température

• axones C - récepteur de la peau pour la douleur, la température et les démangeaisons.

Ia, b Aβ Aδ C

Les afférences somatosensorielles envoient des signaux vers le cerveau par des nerfs spinaux mixtes

Les neurones sensoriels, qui relaient l’information relative au sens du toucher de la peau, pénètrent dans la moelle épinière au niveau de la corne dorsale, puis se divisent. Certaines branches de l’axone se terminent au niveau de la corne dorsale et font synapse avec les interneurones. Les autres branches cheminent vers le cerveau.

Voies des colonnes dorsales-lemnisque médian

C’est la voie principale qui véhicule les informations relatives au toucher et à la proprioception de la périphérie au cortex.

La branche ascendant des fibres Aβ représentant les fibres sensorielles de gros diamètre, pénètre au niveau de la colonne dorsale de la moelle épinière.

Les axones des colonnes dorsales se terminent à la jonction entre le bulbe et la moelle épinière.


A niveau du tronc cérébral l’information sensorielle est encore représentée uniquement ipsilatéralement. Mais les axones au niveau de bulbe décussent. A partir de ce moment-là, le système sensoriel somatique d’une cote du cerveau est impliqué dans le traitement des informations sensorielles issues de l’autre cote du corps (coté contralatéral).

Ipsilatérale – sur le même coté du corpsContralatérale – sur le coté du corps opposé


Neurones du cortex sensoriel

Moelle epiniere

Bulbe

Les axones des voies des colonnes dorsales-lemnisque médian croisent d’un côté à l’autre au niveau bulbaire

1. Cortex somatosensoriel

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3. Thalamus

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7. Bulbe


Le thalamusLes axones issus des neurones des noyaux des colonnes dorsales traversent le bulbe et ses axones se terminent dans le thalamus. En fait aucun type d’information sensorielle n’atteint directement le cortex sans relais thalamique (à l’exception de l’information olfactive).

1.

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3. Thalamus (« porte au cortex)

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Le thalamus

Les neurones du thalamus projettent vers le cortex somatosensoriel primaire. Le cortex somatosensoriel est localisé au niveau du lobe pariétal. Le cortex somatosensoriel consiste en :

Le cortex somatosensoriel primaire S1 – aires 1, 2, 3a, 3b

Le cortex somatosensoriel secondaire S2

Le cortex pariétal postérieur – aires 5, 7

Cortex somatosensoriel

Les aires du cortex somatosensoriels• Ses neurones répondent de façon intense aux stimuli somatosensoriels (mais pas aux autres types d’informations sensorielles)

• Les lésions de ces aires affectent les sensations somatiques

• La stimulation électrique de cette aire cortical évoque des sensations sensorielles somatiques.

Complexité d’information

Primaire → Secondaire → AssociativeS1 S2 Pariétal

Un principe important dans l’organisation du système nerveux: L’organisation de la représentation du corps dans le système nerveux suit l’organisation topographique du corps lui-même.

Somatotopie du cortex somatosensoriel

La carte somatotopique• La carte n’est pas toujours continue

• La carte ne reproduit pas à l’échelle les différentes parties du corps humain. La représentation corticale relative de chacune des parties du corps est corrélée avec la densité et l’importance des informations sensorielles issue de chacune d’entre elles.

Pour rendre compte de cette faculté extrême de discrimination de l’index, il faut savoir que les régions de cerveau impliquées dans le traitement de l’information sensorielle venant de cette partie de la peau sont beaucoup plus importantes relativement, que pour d’autres parties du corps.

L’organisation laminaire du cortex cérébral

substance grise (cortex cérébral; néocortex)

substance blanche

Substance grise – colorée par les noyau

Substance blanche – colorée par le myéline des axones

L’organisation laminaire du cortex cérébral Dans le néocortex les corps cellulaires des neurones sont répartis en six couches – Les couches de cellules sont numérotées en chiffres romains I, II, III, IV, V et VI commençant à la pie-mère vers la substance blanche.

Les méninges

Le SNC composé de la partie du système nerveux enfermée dans le crâne et la colonne vertébrale, n’est pas en contact direct avec l’os qui l’entoure. Il est protégé par trois membranes appelées méninges. Ces trois membranes sont

la dure-mère l’arachnoïde la pie-mère

La pie-mère est séparée de la membrane arachnoïdienne par un espace rempli de liquide – le liquide céphalorachidien (LCR).

Système ventriculaire

Le cerveau comprend des cavités remplies de liquides, et le réseau des canaux situés à l’intérieur du cerveau forme le système ventriculaire. Ce liquide est le liquide céphalorachidien (LCR).

les ventricules

Les faisceaux réticulospinaux d’origine pontique et bulbaire

Le faisceau réticulospinal pontique exerce une action facilitatrice sur les réflexes antigravitaires aux niveau de la moelle épinière. Son action se traduit par une facilitation de l’activité des muscles extenseurs des membres inférieurs.

Le faisceau réticulospinal d’origine bulbaire exerce des effets inverse: il libère des muscles antigravitaires des activités réflexes.

L1 – Introduction à la Neuroanatomie et la …clemgogo.free.fr/Introduction_a_la_Neuroanatomie_et_la... · Anatomie de la moelle épinière (somas des neurones sensoriels) (axones

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