Système nerveux

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Anatomie du système nerveux

Tissu nerveux

La majorité du système nerveux est un tissu composé de deux classes de cellules : les neurones et la neuroglie.

Neurones

Les neurones, également appelés cellules nerveuses, communiquent dans le corps en transmettant des signaux électrochimiques. Les neurones ont un aspect assez différent des autres cellules du corps en raison des nombreux longs processus cellulaires qui s’étendent à partir de leur corps cellulaire central. Le corps cellulaire est la partie à peu près ronde d’un neurone qui contient le noyau, les mitochondries et la plupart des organites cellulaires. De petites structures arborescentes, appelées dendrites, partent du corps cellulaire pour capter les stimuli provenant de l’environnement, d’autres neurones ou de cellules réceptrices sensorielles. De longs processus de transmission appelés axones partent du corps cellulaire pour envoyer des signaux vers d’autres neurones ou des cellules effectrices dans le corps.

Il existe 3 classes fondamentales de neurones : les neurones afférents, les neurones efférents et les interneurones.

1. Nerones afférents . Également connus sous le nom de neurones sensoriels, les neurones afférents transmettent des signaux sensoriels au système nerveux central à partir de récepteurs situés dans le corps.
2. Nerones efférents. Également connus sous le nom de neurones moteurs, les neurones efférents transmettent les signaux du système nerveux central aux effecteurs dans le corps tels que les muscles et les glandes.
3. Interneurones. Les anoneurones forment des réseaux complexes au sein du système nerveux central pour intégrer les informations reçues des neurones afférents et pour diriger la fonction du corps par l’intermédiaire des neurones efférents.

Neuroglie

La neuroglie, également connue sous le nom de cellules gliales, agit comme les cellules « auxiliaires » du système nerveux. Chaque neurone du corps est entouré de 6 à 60 neuroglies qui le protègent, le nourrissent et l’isolent. Comme les neurones sont des cellules extrêmement spécialisées, essentielles au fonctionnement de l’organisme et qui ne se reproduisent presque jamais, la neuroglie est essentielle au maintien d’un système nerveux fonctionnel.

Cerveau

Le cerveau, un organe mou et ridé qui pèse environ 3 livres, est situé à l’intérieur de la cavité crânienne, où les os du crâne l’entourent et le protègent. Les quelque 100 milliards de neurones du cerveau constituent le principal centre de contrôle du corps. Le cerveau et la moelle épinière forment ensemble le système nerveux central (SNC), où les informations sont traitées et où les réponses prennent naissance. Le cerveau, siège des fonctions mentales supérieures telles que la conscience, la mémoire, la planification et les actions volontaires, contrôle également les fonctions corporelles inférieures telles que le maintien de la respiration, du rythme cardiaque, de la pression artérielle et de la digestion.

Moelle épinière

La moelle épinière est une longue et fine masse de neurones en faisceau qui transporte l’information à travers la cavité vertébrale de la colonne vertébrale en commençant par le bulbe rachidien du cerveau à son extrémité supérieure et en continuant vers le bas jusqu’à la région lombaire de la colonne vertébrale. Dans la région lombaire, la moelle épinière se sépare en un faisceau de nerfs individuels appelé cauda equina (en raison de sa ressemblance avec la queue d’un cheval) qui se prolonge vers le bas jusqu’au sacrum et au coccyx. La substance blanche de la moelle épinière fonctionne comme le principal conduit des signaux nerveux du cerveau vers le corps. La matière grise de la moelle épinière intègre les réflexes aux stimuli.

Nerfs

Les nerfs sont des faisceaux d’axones dans le système nerveux périphérique (SNP) qui agissent comme des autoroutes de l’information pour transporter les signaux entre le cerveau et la moelle épinière et le reste du corps. Chaque axone est enveloppé dans une gaine de tissu conjonctif appelée endoneurium. Les axones individuels du nerf sont regroupés en groupes d’axones appelés fascicules, enveloppés dans une gaine de tissu conjonctif appelée périneurium. Enfin, de nombreux fascicules sont enveloppés ensemble dans une autre couche de tissu conjonctif appelée l’épineurium pour former un nerf entier. L’enveloppement des nerfs par du tissu conjonctif permet de protéger les axones et d’augmenter la vitesse de leur communication dans le corps.

• Nerfs afférents, efférents et mixtes. Certains nerfs du corps sont spécialisés dans le transport d’informations dans une seule direction, comme une rue à sens unique. Les nerfs qui transportent l’information des récepteurs sensoriels vers le système nerveux central uniquement sont appelés nerfs afférents. D’autres nerfs, appelés nerfs efférents, transportent les signaux uniquement du système nerveux central vers les effecteurs tels que les muscles et les glandes. Enfin, certains nerfs sont des nerfs mixtes qui contiennent à la fois des axones afférents et efférents. Les nerfs mixtes fonctionnent comme des rues à double sens où les axones afférents agissent comme des voies se dirigeant vers le système nerveux central et les axones efférents agissent comme des voies s’éloignant du système nerveux central.
• Nerfs crâniens. S’étendant de la face inférieure du cerveau se trouvent 12 paires de nerfs crâniens. Chaque paire de nerfs crâniens est identifiée par un chiffre romain de 1 à 12 en fonction de son emplacement le long de l’axe antéro-postérieur du cerveau. Chaque nerf porte également un nom descriptif (par exemple, olfactif, optique, etc.) qui identifie sa fonction ou son emplacement. Les nerfs crâniens assurent une connexion directe avec le cerveau pour les organes des sens spéciaux, les muscles de la tête, du cou et des épaules, le cœur et le tube digestif.
• Nerfs rachidiens. S’étendant des côtés gauche et droit de la moelle épinière se trouvent 31 paires de nerfs spinaux. Les nerfs spinaux sont des nerfs mixtes qui transportent des signaux sensoriels et moteurs entre la moelle épinière et des régions spécifiques du corps. Les 31 nerfs rachidiens sont répartis en 5 groupes nommés d’après les 5 régions de la colonne vertébrale. Ainsi, il existe 8 paires de nerfs cervicaux, 12 paires de nerfs thoraciques, 5 paires de nerfs lombaires, 5 paires de nerfs sacrés et 1 paire de nerfs coccygiens. Chaque nerf rachidien sort de la moelle épinière par le foramen intervertébral situé entre une paire de vertèbres ou entre la vertèbre C1 et l’os occipital du crâne.

Méninges

Les méninges sont les enveloppes protectrices du système nerveux central (SNC). Elles sont constituées de trois couches : la dure-mère, la matière arachnoïde et la pia-mère.

• La dure-mère. La dure-mère, qui signifie  » mère coriace « , est la couche la plus épaisse, la plus résistante et la plus superficielle des méninges. Constituée de tissu conjonctif dense et irrégulier, elle contient de nombreuses fibres de collagène résistantes et des vaisseaux sanguins. La dure-mère protège le SNC des dommages extérieurs, contient le liquide céphalo-rachidien qui entoure le SNC et fournit du sang au tissu nerveux du SNC.
• Matrice arachnoïde. La matière arachnoïde, qui signifie  » mère araignée « , est beaucoup plus fine et délicate que la dure-mère. Elle tapisse l’intérieur de la dure-mère et contient de nombreuses fibres fines qui la relient à la pia mater sous-jacente. Ces fibres traversent un espace rempli de liquide appelé espace sous-arachnoïdien entre la matière arachnoïde et la pia mater.
• Pia mater. La pia mater, qui signifie  » tendre mère « , est une couche de tissu fine et délicate qui repose sur l’extérieur du cerveau et de la moelle épinière. Contenant de nombreux vaisseaux sanguins qui alimentent le tissu nerveux du SNC, la pia mater pénètre dans les vallées des sillons et des fissures du cerveau alors qu’elle recouvre toute la surface du SNC.

Le liquide céphalorachidien

L’espace entourant les organes du SNC est rempli d’un liquide clair appelé liquide céphalorachidien (LCR). Le LCR est formé à partir du plasma sanguin par des structures spéciales appelées plexus choroïdes. Les plexus choroïdes contiennent de nombreux capillaires tapissés de tissu épithélial qui filtrent le plasma sanguin et permettent au liquide filtré de pénétrer dans l’espace autour du cerveau.

Le LCR nouvellement créé circule à l’intérieur du cerveau dans des espaces creux appelés ventricules et dans une petite cavité au milieu de la moelle épinière appelée canal central. Le LCR circule également dans l’espace sous-arachnoïdien autour de l’extérieur du cerveau et de la moelle épinière. Le LCR est constamment produit au niveau des plexus choroïdes et est réabsorbé dans la circulation sanguine au niveau de structures appelées villosités arachnoïdiennes.

Le liquide céphalorachidien assure plusieurs fonctions vitales au système nerveux central :

1. Le LCR absorbe les chocs entre le cerveau et le crâne et entre la moelle épinière et les vertèbres. Cette absorption des chocs protège le SNC des coups ou des changements soudains de vitesse, comme lors d’un accident de voiture.
2. Le cerveau et la moelle épinière flottent dans le LCR, réduisant leur poids apparent par la flottabilité. Le cerveau est un organe très grand mais mou qui nécessite un volume élevé de sang pour fonctionner efficacement. Le poids réduit dans le liquide céphalo-rachidien permet aux vaisseaux sanguins du cerveau de rester ouverts et contribue à protéger le tissu nerveux contre l’écrasement sous son propre poids.
3. Le LCR contribue à maintenir l’homéostasie chimique au sein du système nerveux central. Il contient des ions, des nutriments, de l’oxygène et des albumines qui soutiennent l’équilibre chimique et osmotique du tissu nerveux. Le LCR élimine également les déchets qui se forment comme sous-produits du métabolisme cellulaire au sein du tissu nerveux.

Organes des sens

Tous les nombreux organes des sens du corps sont des composants du système nerveux. Ce que l’on appelle les sens spéciaux – la vision, le goût, l’odorat, l’ouïe et l’équilibre – sont tous détectés par des organes spécialisés tels que les yeux, les papilles gustatives et l’épithélium olfactif. Les récepteurs sensoriels des sens généraux, comme le toucher, la température et la douleur, sont présents dans la majeure partie du corps. Tous les récepteurs sensoriels du corps sont connectés à des neurones afférents qui transportent leurs informations sensorielles vers le SNC pour qu’elles soient traitées et intégrées.

Physiologie du système nerveux

Fonctions du système nerveux

Le système nerveux a 3 fonctions principales : sensorielle, d’intégration et motrice.

1. Sensorielle. La fonction sensorielle du système nerveux consiste à recueillir des informations auprès des récepteurs sensoriels qui surveillent les conditions internes et externes de l’organisme. Ces signaux sont ensuite transmis au système nerveux central (SNC) pour être traités par les neurones (et nerfs) afférents.
2. Intégration. Le processus d’intégration est le traitement des nombreux signaux sensoriels qui sont transmis au SNC à un moment donné. Ces signaux sont évalués, comparés, utilisés pour la prise de décision, rejetés ou mis en mémoire selon ce qui est jugé approprié. L’intégration a lieu dans la matière grise du cerveau et de la moelle épinière et est réalisée par les interneurones. De nombreux interneurones travaillent ensemble pour former des réseaux complexes qui fournissent cette puissance de traitement.
3. Moteur. Une fois que les réseaux d’interneurones du SNC évaluent les informations sensorielles et décident d’une action, ils stimulent les neurones efférents. Les neurones efférents (également appelés motoneurones) transportent les signaux de la substance grise du SNC vers les cellules effectrices en passant par les nerfs du système nerveux périphérique. L’effecteur peut être un tissu musculaire lisse, cardiaque ou squelettique ou un tissu glandulaire. L’effecteur libère alors une hormone ou déplace une partie du corps pour répondre au stimulus.

Malheureusement bien sûr, notre système nerveux ne fonctionne pas toujours comme il le devrait. C’est parfois le résultat de maladies comme celles d’Alzheimer et de Parkinson. Saviez-vous que les tests ADN peuvent vous aider à découvrir votre risque génétique d’acquérir certaines affections qui affectent les organes de notre système nerveux ? Alzheimer tardif, maladie de Parkinson, dégénérescence maculaire – consultez notre guide sur les tests ADN de santé pour en savoir plus.

Divisions du système nerveux

Système nerveux central

Le cerveau et la moelle épinière forment ensemble le système nerveux central, ou SNC. Le SNC agit comme le centre de contrôle du corps en fournissant ses systèmes de traitement, de mémoire et de régulation. Le SNC reçoit toutes les informations sensorielles conscientes et subconscientes des récepteurs sensoriels du corps pour rester conscient des conditions internes et externes du corps. À partir de ces informations sensorielles, il prend des décisions sur les actions conscientes et inconscientes à entreprendre pour maintenir l’homéostasie du corps et assurer sa survie. Le SNC est également responsable des fonctions supérieures du système nerveux telles que le langage, la créativité, l’expression, les émotions et la personnalité. Le cerveau est le siège de la conscience et détermine qui nous sommes en tant qu’individus.

Système nerveux périphérique

Le système nerveux périphérique (SNP) comprend toutes les parties du système nerveux en dehors du cerveau et de la moelle épinière. Ces parties comprennent tous les nerfs crâniens et spinaux, les ganglions et les récepteurs sensoriels.

Système nerveux somatique

Le système nerveux somatique (SNS) est une division du SNP qui comprend tous les neurones efférents volontaires. Le SNS est la seule partie du SNP contrôlée consciemment et est responsable de la stimulation des muscles squelettiques du corps.

Système nerveux autonome

Le système nerveux autonome (SNA) est une division du SNP qui comprend tous les neurones efférents involontaires. Le SNA contrôle les effecteurs subconscients tels que le tissu musculaire viscéral, le tissu musculaire cardiaque et le tissu glandulaire.

Il existe 2 divisions du système nerveux autonome dans le corps : les divisions sympathique et parasympathique.

• Sympathique. La division sympathique forme la réponse « combat ou fuite » du corps au stress, au danger, à l’excitation, à l’exercice, aux émotions et à la gêne. La division sympathique augmente la respiration et le rythme cardiaque, libère de l’adrénaline et d’autres hormones de stress, et diminue la digestion pour faire face à ces situations.
• Parasympathique. La division parasympathique forme la réponse « repos et digestion » du corps lorsque le corps est détendu, se repose ou se nourrit. Le parasympathique travaille pour annuler le travail de la division sympathique après une situation stressante. Entre autres fonctions, la division parasympathique travaille à diminuer la respiration et la fréquence cardiaque, à augmenter la digestion et à permettre l’élimination des déchets.

Système nerveux entérique

Le système nerveux entérique (SNE) est la division du SNA qui est responsable de la régulation de la digestion et de la fonction des organes digestifs. Le SNE reçoit des signaux du système nerveux central par l’intermédiaire des divisions sympathique et parasympathique du système nerveux autonome pour l’aider à réguler ses fonctions. Cependant, le système nerveux autonome est en grande partie indépendant du système nerveux central et continue de fonctionner sans aucune contribution extérieure. C’est pour cette raison que l’ENS est souvent appelé le « cerveau de l’intestin » ou le « deuxième cerveau » du corps. L’ENS est un immense système – il existe presque autant de neurones dans l’ENS que dans la moelle épinière.

Potentiels d’action

Les neurones fonctionnent par la génération et la propagation de signaux électrochimiques appelés potentiels d’action (PA). Un PA est créé par le mouvement des ions sodium et potassium à travers la membrane des neurones. (Voir Eau et électrolytes.)

• Potentiel de repos. Au repos, les neurones maintiennent une concentration d’ions sodium à l’extérieur de la cellule et d’ions potassium à l’intérieur de la cellule. Cette concentration est maintenue par la pompe sodium-potassium de la membrane cellulaire qui pompe 3 ions sodium hors de la cellule pour 2 ions potassium qui sont pompés dans la cellule. La concentration en ions entraîne un potentiel électrique de repos de -70 millivolts (mV), ce qui signifie que l’intérieur de la cellule a une charge négative par rapport à son environnement.
• Potentiel de seuil. Si un stimulus permet à suffisamment d’ions positifs de pénétrer dans une région de la cellule pour qu’elle atteigne -55 mV, cette région de la cellule ouvrira ses canaux sodiques dépendant du voltage et permettra aux ions sodium de diffuser dans la cellule. -55 mV est le potentiel de seuil des neurones car c’est la tension de « déclenchement » qu’ils doivent atteindre pour franchir le seuil et former un potentiel d’action.
• Dépolarisation. Le sodium porte une charge positive qui entraîne une dépolarisation (charge positive) de la cellule par rapport à sa charge négative normale. La tension de dépolarisation de tous les neurones est de +30 mV. La dépolarisation de la cellule est le PA qui est transmis par le neurone sous forme de signal nerveux. Les ions positifs se propagent dans les régions voisines de la cellule, initiant un nouveau PA dans ces régions lorsqu’elles atteignent -55 mV. Le PA continue à se propager le long de la membrane cellulaire du neurone jusqu’à ce qu’il atteigne l’extrémité d’un axone.
• Repolarisation. Après avoir atteint la tension de dépolarisation de +30 mV, les canaux ioniques de potassium dépendant du voltage s’ouvrent, permettant aux ions potassium positifs de diffuser hors de la cellule. La perte de potassium ainsi que le pompage des ions sodium hors de la cellule par la pompe sodium-potassium ramène la cellule au potentiel de repos de -55 mV. A ce stade, le neurone est prêt à démarrer un nouveau potentiel d’action.

Synapses

Une synapse est la jonction entre un neurone et une autre cellule. Les synapses peuvent se former entre 2 neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice. On trouve deux types de synapses dans l’organisme : les synapses chimiques et les synapses électriques.

• Synapses chimiques. À l’extrémité de l’axone d’un neurone se trouve une région élargie de l’axone connue sous le nom de terminal de l’axone. La borne axonale est séparée de la cellule suivante par un petit espace appelé fente synaptique. Lorsqu’un PA atteint l’extrémité de l’axone, il ouvre des canaux ioniques calciques dépendant du voltage. Les ions calcium amènent les vésicules contenant des substances chimiques appelées neurotransmetteurs (NT) à libérer leur contenu par exocytose dans la fente synaptique. Les molécules de neurotransmetteurs traversent la fente synaptique et se lient aux molécules réceptrices de la cellule, formant ainsi une synapse avec le neurone. Ces molécules réceptrices ouvrent des canaux ioniques qui peuvent soit stimuler la cellule réceptrice pour former un nouveau potentiel d’action, soit empêcher la cellule de former un potentiel d’action lorsqu’elle est stimulée par un autre neurone.
• Synapses électriques. Les synapses électriques se forment lorsque 2 neurones sont reliés par de petits trous appelés jonctions gap. Les jonctions lacunaires permettent au courant électrique de passer d’un neurone à l’autre, de sorte qu’un PA dans une cellule est transmis directement à l’autre cellule à travers la synapse.

Myélinisation

Les axones de nombreux neurones sont recouverts d’un revêtement d’isolation appelé myéline afin d’augmenter la vitesse de conduction nerveuse dans tout le corps. La myéline est formée par 2 types de cellules gliales : les cellules de Schwann dans le SNP et les oligodendrocytes dans le SNC. Dans les deux cas, les cellules gliales enroulent plusieurs fois leur membrane plasmique autour de l’axone pour former une épaisse couche de lipides. Le développement de ces gaines de myéline est appelé myélinisation.

La myélinisation accélère le mouvement des PA dans l’axone en réduisant le nombre de PA qui doivent se former pour qu’un signal atteigne l’extrémité d’un axone. Le processus de myélinisation commence à accélérer la conduction nerveuse au cours du développement fœtal et se poursuit jusqu’au début de l’âge adulte. Les axones myélinisés apparaissent blancs en raison de la présence de lipides et forment la substance blanche de l’intérieur du cerveau et de l’extérieur de la moelle épinière. La substance blanche est spécialisée dans le transport rapide des informations dans le cerveau et la moelle épinière. La matière grise du cerveau et de la moelle épinière sont les centres d’intégration non myélinisés où l’information est traitée.

Réflexes

Les réflexes sont des réponses rapides et involontaires à des stimuli. Le réflexe le plus connu est le réflexe rotulien, qui est vérifié lorsqu’un médecin tape sur le genou d’un patient lors d’un examen physique. Les réflexes sont intégrés dans la matière grise de la moelle épinière ou dans le tronc cérébral. Les réflexes permettent au corps de réagir très rapidement à des stimuli en envoyant des réponses aux effecteurs avant que les signaux nerveux n’atteignent les parties conscientes du cerveau. Cela explique pourquoi les gens éloignent souvent leurs mains d’un objet chaud avant de réaliser qu’ils ont mal.

Fonctions des nerfs crâniens

Chacun des 12 nerfs crâniens a une fonction spécifique au sein du système nerveux.

• Le nerf olfactif (I) transporte les informations olfactives vers le cerveau à partir de l’épithélium olfactif situé dans le toit de la cavité nasale.
• Le nerf optique (II) transporte les informations visuelles des yeux vers le cerveau.
• Les nerfs oculomoteur, trochléaire et abducens (III, IV et VI) travaillent tous ensemble pour permettre au cerveau de contrôler le mouvement et la mise au point des yeux. Le nerf trijumeau (V) transporte les sensations du visage et innerve les muscles de la mastication.
• Le nerf facial (VII) innerve les muscles du visage pour faire des expressions faciales et transporte les informations gustatives des 2/3 antérieurs de la langue.
• Le nerf vestibulocochléaire (VIII) conduit les informations auditives et d’équilibre des oreilles au cerveau.
• Le nerf glossopharyngien (IX) transporte les informations gustatives depuis le 1/3 postérieur de la langue et aide à la déglutition.
• Le nerf vague (X), parfois appelé nerf vagal du fait qu’il innerve de nombreuses zones différentes,  » se promène  » dans la tête, le cou et le torse. Il transporte des informations sur l’état des organes vitaux vers le cerveau, délivre des signaux moteurs pour contrôler la parole et délivre des signaux parasympathiques à de nombreux organes.
• Le nerf accessoire (XI) contrôle les mouvements des épaules et du cou.
• Le nerf hypoglosse (XII) déplace la langue pour la parole et la déglutition.

Physiologie sensorielle

Tous les récepteurs sensoriels peuvent être classés par leur structure et par le type de stimulus qu’ils détectent. Structurellement, il existe 3 classes de récepteurs sensoriels : les terminaisons nerveuses libres, les terminaisons nerveuses encapsulées et les cellules spécialisées. Les terminaisons nerveuses libres sont simplement des dendrites libres à l’extrémité d’un neurone qui s’étendent dans un tissu. La douleur, la chaleur et le froid sont tous perçus par des terminaisons nerveuses libres. Une terminaison nerveuse encapsulée est une terminaison nerveuse libre enveloppée dans une capsule ronde de tissu conjonctif. Lorsque la capsule est déformée par le toucher ou la pression, le neurone est stimulé et envoie des signaux au SNC. Des cellules spécialisées détectent les stimuli provenant des cinq sens spéciaux : la vision, l’audition, l’équilibre, l’odorat et le goût. Chacun des sens spéciaux possède ses propres cellules sensorielles uniques – comme les bâtonnets et les cônes dans la rétine pour détecter la lumière pour le sens de la vision.

Fonctionnellement, il existe 6 grandes classes de récepteurs : mécanorécepteurs, nocicepteurs, photorécepteurs, chimiorécepteurs, osmorécepteurs et thermorécepteurs.

• Mécanorécepteurs . Les mécanorécepteurs sont sensibles aux stimuli mécaniques comme le toucher, la pression, les vibrations et la pression sanguine.
• Nocicepteurs. Les nocicepteurs répondent à des stimuli tels que la chaleur extrême, le froid ou les lésions tissulaires en envoyant des signaux de douleur au SNC.
• Photorécepteurs. Les photorécepteurs de la rétine détectent la lumière pour fournir le sens de la vision.
• Chémorécepteurs. Les chémorécepteurs détectent les substances chimiques présentes dans le sang et assurent les sens du goût et de l’odorat.
• Osmorecepteurs. Les osmorécepteurs surveillent l’osmolarité du sang pour déterminer les niveaux d’hydratation du corps.
• Thermorécepteurs. Les thermorécepteurs détectent les températures à l’intérieur du corps et dans son environnement.

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