Module 1 : Système nerveux

Introduction

Le système nerveux est le principal système de communication et de régulation de l’organisme. Il est à l’origine des mouvements et des comportements émotifs de même que de la perception des sensations (tant sur les plans physique qu’émotionnel).

Le présent module porte sur les deux principales divisions fonctionnelles du système nerveux ainsi que sur quelques-uns des éléments structuraux du système nerveux participant à la maîtrise et à la coordination des activités corporelles.

Structure du module

Le présent module se divise en deux chapitres :

Chapitre 1 : Organisation du système nerveux
Chapitre 2 : Neurotransmission

CHAPITRE 1 – ORGANISATION DU SYSTÈME NERVEUX

Objectifs d’apprentissage

Après la lecture de ce chapitre, vous devriez être en mesure d’atteindre les
objectifs suivants :

Énoncer les fonctions générales du système nerveux.
Reconnaître les composantes du système nerveux central et du système nerveux périphérique.
Décrire les principales fonctions des composantes du système nerveux central et du système nerveux périphérique.
Énoncer la fonction des systèmes nerveux somatique et autonome.
Énoncer la fonction des composantes structurales d’un neurone.
Décrire la fonction des trois types de nerfs.
Décrire la fonction des divers types de cellules gliales.

Fonction générale su système nerveux
Le système nerveux est le principal système de communication et de régulation de l’organisme. Il est à l’origine des mouvements, des sensations, du raisonnement, de la mémoire et des émotions. Les principales fonctions du système nerveux englobent la communication, l’intégration et le contrôle des activités motrices (mouvements), sensorielles et comportementales. Le système nerveux coordonne les réponses conscientes et inconscientes de l’organisme aux stimulus.

Globalement, le système nerveux a pour fonction :

de recevoir l’information provenant des milieux externe et interne;
d’analyser et de traiter cette information; et
de déclencher une réponse ou une série de réponses par la transmission d’un influx* nerveux dans les cellules nerveuses interreliées.

Nombre des fonctions du système nerveux surviennent automatiquement en réponse à divers stimulus.

Les actions volontaires sont déclenchées par les aires conscientes supérieures de l’encéphale.

Organisation du système nerveux
Les composantes du système nerveux peuvent être regroupées selon leur structure ou leur fonction.

Sur le plan anatomique, le système nerveux est divisé en deux grandes parties (figure 1.1-1) :

le système nerveux central*; et
le système nerveux périphérique*.

1) Système nerveux central (SNC)
Le SNC est constitué de la moelle épinière et de l’encéphale. L’encéphale traite l’information provenant du milieu extérieur et du reste de l’organisme, prend des décisions et déclenche les comportements appropriés. L’encéphale reçoit l’information nécessaire du système nerveux périphérique. La moelle épinière agit à la manière d’un relais situé entre l’encéphale et la périphérie.

2) Système nerveux périphérique (SNP)
Le SNP désigne l’ensemble des nerfs et du tissu nerveux issus de l’encéphale et de la moelle épinière :

nerfs crâniens – 12 paires de nerfs crâniens émergent directement de l’encéphale;
nerfs rachidiens – 31 paires de nerfs rachidiens (cervicaux, dorsaux, lombaires, sacrés et coccygien) relient l’organisme à la moelle épinière; et
ganglions* – amas de cellules nerveuses associés aux nerfs rachidiens.

Le SNP relie l’encéphale et la moelle épinière aux tissus périphériques, comme les muscles squelettiques et les viscères (organes internes).

Le SNP transmet l’information provenant des organes et du milieu extérieur à l’encéphale, soit directement, soit par l’intermédiaire de la moelle épinière, puis de l’encéphale aux muscles et aux organes. Le système nerveux périphérique relaie l’information au SNC, et transmet ensuite l’information provenant du SNC aux muscles et aux organes.

Le SNP peut à son tour être subdivisé en deux grandes parties :

le système nerveux somatique*; et
le système nerveux autonome*.

Le système nerveux somatique (qui concerne le corps) renferme des nerfs sensitifs (afférents*) et moteurs (efférents*). Les nerfs sensitifs somatiques acheminent l’influx en provenance de la peau, des muscles et des articulations au SNC afin de permettre la perception des sensations dans les diverses parties de l’organisme. Les nerfs moteurs somatiques acheminent l’influx provenant du SNC aux muscles squelettiques du tronc et des membres afin de permettre les mouvements volontaires.

Le système nerveux autonome (autorégulateur) désigne la partie du système nerveux intervenant principalement dans la régulation des viscères (organes internes) et de la musculature lisse, qui contribue pour beaucoup à préparer l’organisme à réagir rapidement aux stimulus du milieu ambiant. Le système nerveux autonome régule des processus automatiques ou involontaires comme la fréquence cardiaque, la dilatation des pupilles, le transit gastro-intestinal et la fonction urinaire. Le système nerveux autonome se compose de deux sous-systèmes distincts hautement interdépendants et s’équilibrant réciproquement :

le système nerveux sympathique* – déclenche l’activité des organes pour qu’ils réagissent rapidement à des stimulus menaçants; prépare l’organisme à une réaction de lutte ou de fuite; et
le système nerveux parasympathique* – remet l’activité organique au repos après la résolution de la situation menaçante (rétablissement et maintien de l’homéostasie).

Par exemple, lorsqu’une personne se trouve dans une situation menaçante, le système nerveux sympathique augmente sa fréquence cardiaque. Une fois la menace dissipée, le système nerveux parasympathique ralentit la fréquence cardiaque.

Il sera question plus en détail du système nerveux central dans le module 2 et du système nerveux périphérique dans le module 3.

Neurones
Le neurone*, ou cellule nerveuse, est l’unité de base du système nerveux. Chaque neurone est un minuscule système de traitement de l’information qui reçoit des messages d’une cellule et les transmet à d’autres cellules.

Les neurones sont dotés d’un noyau, d’une membrane et de diverses structures contenues dans le corps cellulaire, au même titre que les autres cellules. Toutefois, contrairement à beaucoup d’autres cellules, les neurones n’ont pas, normalement, la capacité de se régénérer, ce qui explique que des lésions des structures neuronales puissent entraîner des séquelles permanentes. En outre, les neurones ne ressemblent pas aux autres cellules, car ils sont munis de dendrites* et d’axones* émergeant du corps cellulaire.

Les dendrites sont situés à l’extrémité réceptrice du neurone et acheminent l’influx vers le corps de la cellule nerveuse. Selon le type de neurone, les dendrites peuvent se compter par centaines. Dans le corps cellulaire, les influx reçus sont fusionnés pour ne former qu’un seul influx de sortie vers l’axone.

Les axones sont des fibres nerveuses qui transportent l’influx du corps cellulaire aux cellules ou aux tissus cibles; on dit donc des neurones qu’ils ont une structure bipolaire. Les signaux sont reçus à une extrémité de la cellule et l’influx de sortie est transmis à l’autre extrémité.

Chaque neurone a un seul axone. Cependant, selon l’endroit où se trouve le neurone, son axone peut être très court (moins de 1 mm) ou très long (par exemple, aller de la colonne lombaire jusqu’aux orteils). La zone où l’axone émerge du corps cellulaire s’appelle le cône d’implantation de l’axone*. Cette partie du neurone présente la plus forte densité de canaux sodium dépendants d’un potentiel d’action; elle est aussi la partie du neurone la plus facilement excitée.

La plupart des axones sont enrobés d’une couche lipidique isolante appelée gaine de myéline*. La présence de myéline augmente la vitesse de transmission de l’influx électrique le long de l’axone et contribue également à prévenir une perte de charge électrique. La gaine de myéline est ponctuée de noeuds de Ranvier*; ces noeuds sont dépourvus de myéline, mais présentent une forte densité de canaux ioniques dépendants d’un potentiel d’action.

Les neurones sont classés en fonction du sens de propagation de l’influx nerveux (tableau 1.1-1 et figure 1.1-4).

Dans le système nerveux somatique, il y a un seul neurone entre le SNC et l’organe effecteur (par exemple, le muscle squelettique). Dans le système nerveux autonome, on trouve deux neurones entre le SNC et l’organe effecteur (par exemple, les viscères). Les neurones du système nerveux autonome se rencontrent dans un ganglion éloigné avant d’atteindre l’organe cible. Les fibres préganglionnaires* sont des axones qui précèdent le ganglion. Les fibres postganglionnaires*, elles, sont situées après le ganglion (figure 1.1-5).

Nerfs
Les nerfs sont des faisceaux d’axones qui empruntent une voie commune. Pour distinguer le nerf du neurone, on prend souvent l’exemple du fil électrique et du câble. Un neurone peut être apparenté à un fil individuel qui conduit une impulsion électrique, tandis qu’un nerf peut être assimilé à un câble renfermant des centaines ou des milliers de fils électriques. Les nerfs sont visibles à l’oeil nu, mais les neurones peuvent uniquement être observés au microscope.

Les nerfs, tout comme les neurones, sont classés selon le sens dans lequel ils propagent l’influx nerveux (tableau 1.1-2).

nerfs afférents ou sensitifs – propagent l’influx vers le SNC;
nerfs efférents ou moteurs – conduisent l’influx provenant du SNC aux muscles et aux glandes afin de produire une réponse; et
nerfs mixtes – sont composés à la fois de fibres sensitives et motrices.

Névroglie
Outre les neurones, le tissu nerveux est également composé de la névroglie*. La névroglie est le tissu de soutien du système nerveux. Il existe deux différences notables entre les neurones et la . Contrairement aux neurones, la névroglie ne transmet pas l’influx nerveux. Les cellules de la névroglie peuvent se multiplier; la plupart des neurones en sont incapables.

Les cellules de la névroglie sont souvent appelées cellules gliales. On dénombre plusieurs types de cellules gliales (tableau 1.1-3 et figure 1.1-6).

Résumé – Chapitre 1 : Organisation du système nerveux
Le système nerveux est le principal système de communication et de régulation de l’organisme. Ce système complexe est divisé, sur le plan anatomique, en deux grandes parties : le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP). Le SNC est constitué de la moelle épinière et de l’encéphale. Le SNP est formé, pour sa part, des nerfs crâniens, des nerfs rachidiens, des ganglions et des récepteurs périphériques; ces nerfs relient l’encéphale et la moelle épinière aux tissus périphériques.

Le système nerveux périphérique se subdivise à son tour en deux parties : le système nerveux somatique (volontaire) et le système nerveux autonome (autorégulateur). Dans le système nerveux somatique, les nerfs sensitifs (afférents) transmettent de l’information au SNC à partir de la peau, des muscles et des articulations. Les nerfs moteurs (efférents) acheminent l’influx du SNC aux muscles squelettiques du tronc et des membres afin de permettre les mouvements volontaires. Le système nerveux autonome intervient dans l’autorégulation de la fonction viscérale; il se compose du système nerveux sympathique et du système nerveux parasympathique, qui s’équilibrent réciproquement. Le système nerveux autonome régule plusieurs glandes et organes viscéraux, dont la fréquence cardiaque, la dilatation des pupilles, le transit gastro-intestinal et la fonction urinaire.

Le neurone est l’unité fonctionnelle du système nerveux. Chaque neurone contient un corps cellulaire, plusieurs dendrites et un axone.

Les nerfs sont des faisceaux d’axones; ils se répartissent comme suit :

nerfs afférents ou sensitifs;
nerfs efférents ou moteurs; et
nerfs mixtes.

La névroglie est un ensemble de cellules présentes dans le tissu nerveux. Les cellules gliales qui la composent ne transmettent pas l’influx nerveux. Dans le SNC, la névroglie comprend les astrocytes, les microgliocytes, les oligodendrocytes et les cellules épendymaires. Dans le SNP, les cellules de Schwann et les cellules satellites sont des types de névroglie.

Autoévaluation – Chapitre 1 : Organisation du système nerveux

Énumérez les trois principales fonctions du système nerveux.
1 _______________________________
2 _______________________________
3 _______________________________

Le SNC est formé :
a. de l’encéphale et de la moelle épinière.
b. de l’encéphale, de la moelle épinière et des muscles squelettiques.
c. des systèmes nerveux somatique et autonome.
d. de corps cellulaires, d’axones et de dendrites.

L’encéphale reçoit l’information dont il a besoin du système nerveux _____________________.

Les nerfs qui acheminent au SNC l’influx provenant de la peau, des muscles et des articulations sont dits _________________________.

Les nerfs qui permettent le contrôle conscient des muscles squelettiques sont dits _________________________.

Le ______________________ est la subdivision du système nerveux intervenant dans l’autorégulation des organes viscéraux.

Le système nerveux parasympathique et le système nerveux sympathique sont les deux subdivisions du système nerveux ___________________.

Les neurones diffèrent des autres cellules de l’organisme en ce que chaque neurone possède :
a. un noyau contenu dans le corps cellulaire.
b. une membrane cellulaire.
c. des ramifications émergeant du corps cellulaire.
d. diverses structures logées à l’intérieur de la cellule.

On appelle _____________ les fibres nerveuses qui transportent l’influx hors du corps cellulaire d’un neurone.

D’ordinaire, combien d’axones un neurone possède-t-il?
___________________

Les nerfs sont des faisceaux d’axones qui empruntent une voie commune.
a. Vrai
b. Faux

Quels sont les trois types de nerfs?
1 _____________________
2 _____________________
3 _____________________

Quelles cellules gliales agissent à la manière de phagocytes?
a. Les astrocytes
b. Les microgliocytes
c. Les oligodendrocytes

En quoi les neurones et la névroglie diffèrent-ils?
_________________________________
_________________________________

Corrigé de l’Autoévaluation – Chapitre 1 : Organisation du système nerveux

1) Recevoir l’information provenant des milieux externe et interne
2) Analyser et traiter cette information
3) Déclencher une réponse

a. de l’encéphale et de la moelle épinière.

périphérique

sensitifs (afférents)

moteurs (efférents)

système nerveux autonome

autonome

c. des rmificaitons émergeant du corps cellulaire

axones

Un seul

a. vrai

1) Afférents (sensitifs)
2) Efférents (moteurs)
3) Mixtes (afférents et efférents)

b. Les microgliocytes

La névroglie ne transmet pas l’influx nerveux; les neurones, si. Les cellules de la névroglie peuvent se multiplier; la plupart des neurones en sont incapables.

CHAPITRE 2 – NEUROTRANSMISSION

Objectifs d’apprentissage

Après la lecture de ce chapitre, vous devriez être en mesure d’atteindre les objectifs suivants :

Expliquer le mode de transmission d’un influx nerveux.
Décrire le rôle des neurotransmetteurs dans la synapse.
Décrire la fonction des principaux neurotransmetteurs.

Neurotransmission
La neurotransmission désigne la transmission d’un influx électrique le long de l’axone d’un neurone vers des cellules ou des tissus cibles; cet influx se déplace le long de la membrane de l’axone. La membrane laisse passer certaines particules chargées (ions) et s’oppose à l’entrée d’autres particules. Les propriétés électriques de la membrane peuvent être divisées en quatre phases que voici :

1) Repos (membrane polarisée)
Au repos ou à la phase de potentiel de repos (c’est-à-dire lorsque le neurone n’est pas stimulé), la face interne de l’axone a une charge négative par rapport à la face externe; on dit alors de la membrane qu’elle est polarisée. Le principal ion extracellulaire contribuant au potentiel de repos est le sodium (Na+), tandis que le principal ion intracellulaire est le potassium
(K+). Des gradients ioniques de concentration sont maintenus par l’action de pompes ioniques qui font sortir le Na+ et entrer le K+ à travers la membrane cellulaire. Ces différents types d’ions et leurs gradients chimiques entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane cellulaire produisent un courant électrique local qui détermine le potentiel de repos (figure 1.2-1, no 1.)

2) Potentiel d’action (membrane dépolarisée)
La stimulation d’une partie de l’axone modifie la perméabilité de la membrane, ce qui permet aux ions sodium de pénétrer en grand nombre dans l’axone. Il s’ensuit alors une inversion locale de la polarité, et on dit de la cellule qu’elle est dépolarisée. Commence alors la formation de l’impulsion électrique, aussi appelée potentiel d’action* (figure 1.2-1, no 2).

3 ) Potentiel d’action (onde électrochimique)
Le potentiel d’action d’une portion de l’axone stimule le potentiel d’action de la portion suivante de l’axone, et ainsi de suite, se propageant de proche en proche, à la manière d’une onde électrochimique (figure 1.2-1, no 3).

Cette onde se déplace dans une seule direction, car un nouveau potentiel d’action ne peut se former que dans une région de l’axone qui est en phase de repos (polarisée).

Les potentiels d’action ne surviennent que lorsque le déplacement des ions chargés positivement dans les canaux ioniques se fait vers l’intérieur. Cette phase correspond au seuil d’excitabilité. Tant que le stimulus se situe au-dessus de ce seuil, le potentiel d’action a lieu; une augmentation de l’intensité du stimulus n’entraîne pas de potentiels d’action plus marqués. La propriété des potentiels d’action selon laquelle ces derniers atteignent d’emblée une amplitude maximale ou ne surviennent pas du tout est parfois appelée « loi du tout ou rien ».

4 ) Repolarisation
Après la dépolarisation, l’ouverture des canaux potassium permet l’expulsion hors de l’axone des ions potassium chargés positivement. On assiste ainsi au retour d’une charge négative sur la face interne de l’axone, et la cellule est repolarisée (figure 1.2-1, no 4).

5) Hyperpolarisation
Comme les canaux potassium se ferment lentement, le potentiel de la membrane va au-delà du potentiel de repos. L’axone devient alors hyperpolarisé. Durant cette phase, la cellule nerveuse est moins sensible à une autre stimulation.

L’ouverture de canaux chlorure chargés négativement par certains messagers chimiques permet l’entrée des ions chlorés dans l’axone, ce qui provoque également une hyperpolarisation. Du coup, le seuil de survenue d’un potentiel d’action s’élève, et la cellule est moins sensible à la dépolarisation (figure 1.2-1, no 4).

Enfin, la pompe sodium-potassium, qui utilise l’énergie cellulaire sous forme d’ATP* (adénosine-triphosphate), évacue l’excès d’ions sodium hors de la cellule et ramène les ions potassium à l’intérieur de cette dernière. La concentration initiale d’ions sodium et d’ions potassium est alors rétablie de part et d’autre de la membrane de la cellule nerveuse (figure 1.2-1, no 5).

6) Période réfractaire
Pendant un potentiel d’action, un deuxième stimulus ne peut générer un autre potentiel d’action, peu importe son intensité. On dit alors que la membrane est dans sa période réfractaire absolue.

Après la période réfractaire absolue, un deuxième potentiel d’action peut être amorcé si le stimulus est notablement plus fort que le seuil d’excitabilité. On parle alors de période réfractaire relative.

Saviez-vous que…?
Le seuil de survenue d’un potentiel d’action est ordinairement d’environ – 55 mV (millivolts). À mesure que les ions sodium affluent dans la cellule, le potentiel de la membrane passe de –55 mV à +30 mV.

Synapse
Chaque neurone est une cellule à part entière. Les terminaisons situées à l’extrémité de l’axone relient le neurone à d’autres neurones. Les terminaisons axonales ont une forme arrondie caractéristique; il s’agit d’espèces de renflement appelés boutons synaptiques. La jonction entre les terminaisons axonales d’un neurone et les dendrites d’un autre neurone, que doit traverser l’influx nerveux, se nomme synapse* (fente synaptique). Un neurone présynaptique achemine une impulsion vers une synapse. Une impulsion quitte une synapse en empruntant un neurone postsynaptique (figure 1.2-2).

Les vésicules situées dans les terminaisons des neurones présynaptiques sont remplies de neurotransmetteurs*, messagers chimiques spécialisés stockés et libérés en réponse à un stimulus nerveux.

Lorsque le potentiel d’action voyageant le long de l’axone atteint les terminaisons axonales présynaptiques, il entraîne l’ouverture des canaux calcium dépendants d’un potentiel d’action, ce qui facilite la fusion des vésicules présynaptiques avec la membrane et la libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Les neurotransmetteurs se fixent à des récepteurs* situés sur le dendrite de la cellule réceptrice (neurone postsynaptique), si bien qu’une onde électrochimique se produit dans ce neurone. Ce processus de transmission de l’influx des neurones présynaptiques aux neurones postsynaptiques se poursuit jusqu’à ce que l’impulsion électrique arrive à destination. En résumé, l’impulsion électrique se propage d’un neurone à l’autre grâce à la libération de messagers chimiques, ou neurotransmetteurs, dans la synapse.

Après son interaction avec le récepteur de la cellule réceptrice, le neurotransmetteur est soit détruit par des enzymes, soit recapté par les vésicules présynaptiques, puis stocké en vue d’un usage
ultérieur.

Ce ne sont pas tous les récepteurs touchés par les neurotransmetteurs qui laissent passer l’impulsion électrique. De nombreuses synapses sont en fait inhibitrices et empêchent la cellule réceptrice de transmettre à son tour l’influx. Un seul neurone peut être doté de nombreuses synapses excitatrices et inhibitrices; c’est l’interaction constante entre ces deux types de récepteurs qui détermine si un neurone donné transmet ou non l’influx reçu.

Outre les récepteurs postsynaptiques, il existe aussi des récepteurs présynaptiques, situés ceux-là sur les boutons synaptiques de certains neurones. Ces récepteurs surveillent la concentration des neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Ce sont eux qui émettent des signaux régissant la synthèse, la libération et la destruction des neurotransmetteurs. On les appelle autorécepteurs*.

Ce phénomène électrochimique complexe, qui survient dans des milliards de neurones, assure la régulation des fonctions du système nerveux. Il existe malheureusement un certain nombre de mécanismes qui peuvent entraver la bonne marche de ce processus.

Saviez-vous que…?
Le fugu (poisson-lune ou poisson-globe) contient une neurotoxine appelée tétrodotoxine, qui peut être mortelle en cas d’ingestion. Cette toxine interrompt les potentiels d’action en bloquant les canaux sodium. Au Japon, le fugu est considéré comme un met délicat, mais très peu de cuisiniers savent l’apprêter pour qu’il ne présente aucun danger. Les chefs doivent détenir une licence spéciale pour inscrire le fugu à leur menu.

Des anomalies peuvent survenir lorsque des neurotransmetteurs spécifiques :

ne sont pas synthétisés du tout;
sont synthétisés en quantités insuffisantes;
sont synthétisés en quantités excessives;
ne sont pas en mesure de produire l’effet voulu sur les récepteurs en raison d’une baisse du nombre de ces récepteurs ou de leur sensibilité;
ne sont pas détruits ni recaptés assez rapidement par les vésicules présynaptiques.

En outre, s’il se produit une légère variation de la quantité d’ions calcium ou d’ions potassium dans la région synaptique (les électrolytes* qui participent à la transmission du potentiel d’action et qui stimulent la libération des neurotransmetteurs par les vésicules), un nombre moindre de vésicules seront activées, et la transmission risque de ne pas se produire.

Ces anomalies peuvent engendrer des troubles neurologiques, comme des convulsions* et des mouvements anormaux. À titre d’exemple, on associe la maladie d’Alzheimer à un déficit en acétylcholine (ACh)* – un neurotransmetteur – et la maladie de Parkinson*, à un déficit en dopamine*. Des anomalies des systèmes de neurotransmetteurs favorisent également des troubles psychiatriques comme la dépression*, le trouble bipolaire* ou d’autres perturbations de la pensée, de l’humeur ou du comportement. Le présent cours porte exclusivement sur divers troubles neurologiques. On traite des troubles psychiatriques dans le cours consacré à la psychiatrie.

La plupart des médicaments agissant sur le système nerveux exercent leur effet dans la synapse en modifiant la quantité de neurotransmetteurs participant au transfert d’information entre les neurones. La figure 1.2-3 et le tableau 1.2-1 portent sur l’action des médicaments dans la synapse. En général, une seule de ces actions intervient dans une synapse.

Classes de neurotransmetteurs
Les neurotransmetteurs peuvent être regroupés selon leur structure chimique. Outre les neurotransmetteurs classiques, de nombreuses molécules modulent la neurotransmission, mais ne sont pas considérées comme de véritables neurotransmetteurs. Ces substances sont appelées neuromodulateurs. Certains neurotransmetteurs activent la neurotransmission; ce sont des neurotransmetteurs excitateurs. D’autres diminuent la neurotransmission; ce sont des neurotransmetteurs inhibiteurs.

Il existe deux catégories de récepteurs de neurotransmetteur :

récepteurs ionotropiques* – Ces récepteurs forment des canaux ioniques (canaux ioniques dont l’ouverture dépend de la liaison du ligand). Lorsque des neurotransmetteurs interagissent avec cette catégorie de récepteurs, on dit que la transmission s’opère rapidement, car les propriétés électriques de la cellule sont modulées immédiatement;
récepteurs métabotropiques* – Ces récepteurs sont couplés à des messagers secondaires qui déclenchent la transmission de signaux intracellulaires modifiant le métabolisme de la cellule. On les appelle également récepteurs couplés à la protéine G (GPCR). Lorsque des neurotransmetteurs interagissent avec cette catégorie de récepteurs, la transmission s’effectue lentement, car les propriétés électriques de la cellule ne sont pas modulées immédiatement (à terme, il y aura modulation parce que la plupart des envois de signaux modifient le degré d’activité des canaux ioniques).

Chaque neurotransmetteur possède de nombreux types de récepteurs, mais tous les types ne sont pas présents dans les mêmes régions de l’encéphale ou les mêmes organes cibles. Nous reviendrons plus longuement sur des sous-types de récepteurs spécifiques dans les sections traitant de pharmacologie plus loin dans le cours.

Certains neurotransmetteurs agissent à la fois dans le SNC et le SNP. L’acétylcholine est le neurotransmetteur du système nerveux somatique qui agit sur tous les muscles responsables des mouvements du corps (muscles somatiques). Les deux grandes subdivisions du système nerveux autonome, soit le système nerveux sympathique et le système nerveux parasympathique, participent à l’innervation de la plupart des organes et produisent des effets opposés. L’effet net de ces deux systèmes sur un organe donné correspond à ce qu’on appelle le tonus au repos (tableaux 1.2-2 et 1.2-3).

En règle générale, une cellule nerveuse ne libère qu’un seul type de neurotransmetteur, mais certains neurones présynaptiques peuvent en libérer plus d’un. Il semblerait que les différences en matière de fréquence de stimulation nerveuse régissent probablement le choix du neurotransmetteur qui sera libéré.

Saviez-vous que…?
Au-delà de 100 substances peuvent agir comme neurotransmetteur ou comme neuromodulateur. Cela dit, on a étudié les effets d’à peine plus d’une vingtaine de ces substances.

En 1921, le biologiste allemand Otto Loewi remportait le prix Nobel pour la découverte de l’acétylcholine, première substance agissant comme neurotransmetteur.

Les effets des neurotransmetteurs sont le fruit de leurs interactions avec les récepteurs situés à la surface de la cellule réceptrice. On croit que la forme et la charge électrique du neurotransmetteur et de son récepteur sont à la base de la spécificité de leur interaction.

Chaque neurotransmetteur exerce habituellement une action caractéristique (excitatrice ou inhibitrice, rapide ou lente, de courte ou de longue durée), mais il peut parfois agir différemment en différents lieux. Par exemple, l’acétylcholine a un effet excitateur dans l’encéphale, mais elle a un potentiel inhibiteur dans certaines régions du SNP, par exemple celle du coeur.

Comme nous l’avons déjà mentionné, une fois l’effet du neurotransmetteur produit, ce dernier cesse d’agir en raison de sa dégradation ou de son recaptage (figure 1.2-4).

Bien qu’il soit généralement admis que chaque neurone ne libère qu’un seul neurotransmetteur, il peut porter les récepteurs d’une gamme de neurotransmetteurs. Cela permet à un neurone donné de recevoir des influx de nombreux autres neurones, chacun pouvant avoir un effet différent sur le neurone récepteur.

Neurotransmetteurs cholinergiques
L’un des neurotransmetteurs les mieux connus est l’acétylcholine (ACh). Synthétisée par une enzyme, la choline acétyltransférase, à partir de deux précurseurs, la choline et l’acétylcoenzyme A, l’acétylcholine est dégradée par deux autres enzymes, l’acétylcholinestérase* et la cholinestérase plasmatique*.

Dans le système nerveux autonome, les neurones cholinergiques englobent :

tous les neurones sympathiques et parasympathiques préganglionnaires;
les neurones sympathiques postganglionnaires qui innervent la plupart des glandes sudoripares; et
toutes les fibres parasympathiques postganglionnaires.

L’acétylcholine est le principal transmetteur du système parasympathique et a des effets importants dans l’encéphale, notamment en agissant sur la fonction mnésique.

Comme nous l’avons mentionné précédemment, l’acétylcholine est le neurotransmetteur qui agit sur tous les muscles responsables des mouvements du corps (muscles somatiques). Elle est synthétisée dans les neurones moteurs de la moelle épinière, transportée aux terminaisons des nerfs périphériques, puis libérée par les vésicules; c’est à ce moment qu’elle excite les muscles somatiques.

L’acétylcholine joue différents rôles dans le système nerveux périphérique :

effet excitateur – par exemple, dans les muscles somatiques et les muscles lisses;
effet inhibiteur – par exemple, diminue l’activité du centre rythmogène du coeur, ce qui a pour effet de ralentir la fréquence cardiaque (SNA); et
stockage de l’énergie par le truchement de la digestion (SNA).

La diversité de ces effets met en évidence le fait que chaque neurotransmetteur n’est pas restreint à un seul type de comportement, même s’il est nettement associé à des régions spécifiques du système nerveux.

Neurotransmetteurs adrénergiques
Le système nerveux sympathique postganglionnaire est généralement qualifié d’adrénergique. Le principal neurotransmetteur aux jonctions neuroeffectrices sympathiques (libéré par les fibres sympathiques postganglionnaires) est la noradrénaline*. Les neurones qui libèrent la noradrénaline sont dits « adrénergiques ».

La noradrénaline, l’adrénaline* et la dopamine entrent dans la famille chimique des catécholamines*; avec la sérotonine*, elles forment la classe des monoamines.

1) Noradrénaline
Dérivée d’un acide aminé, la tyrosine, la noradrénaline (NA) est transformée en une succession de substances intermédiaires avant d’en arriver à son précurseur immédiat, la dopamine. L’effet de la noradrénaline est inactivé en grande partie par deux enzymes, la catéchol-O-méthyltransférase (COMT)* et la monoamine-oxydase (MAO)*.

À l’instar de l’acétylcholine, la NA est un neurotransmetteur qui joue un rôle important dans les systèmes nerveux central et périphérique en produisant un effet sur les organes effecteurs.

Saviez-vous que…?
Il existe de multiples récepteurs de la noradrénaline. On peut les classer en récepteurs alpha et bêta, qui se subdivisent eux-mêmes en récepteurs alpha₁ et alpha₂, de même que bêta₁ et bêta₂. Différents sous-types de ces récepteurs peuvent en outre se trouver sur les neurones tant présynaptiques que postsynaptiques. Le récepteur alpha₂présynaptique agit à la manière d’un autorécepteur qui freine la libération de la noradrénaline lorsque celle-ci s’y lie.

2) Adrénaline
L’adrénaline est synthétisée à partir de la noradrénaline. Contrairement à cette dernière, cependant, elle est surtout présente dans le système nerveux périphérique. Par exemple, dans le système nerveux sympathique, l’adrénaline mobilise l’organisme en réponse à une menace, à un besoin de stimulation ou à un état de stress (réaction de lutte ou de fuite).

Dopamine
Dans les neurones dopaminergiques, la tyrosine, un acide aminé, est convertie en L-dopa* (lévodopa), à son tour convertie en dopamine par une enzyme de décarboxylation. Les neurones employant la dopamine en guise de neurotransmetteur sont dits « dopaminergiques ».

L’action de la dopamine est interrompue par son recaptage ou sa dégradation par deux enzymes, la COMT et la MAO.

La dopamine se retrouve dans l’encéphale et dans les nerfs contrôlant les tissus périphériques, comme certains vaisseaux sanguins. Dans le SNC, la dopamine est associée à diverses activités cérébrales, comme le contrôle des mouvements corporels, l’humeur, les comportements motivés et les fonctions neuro– endocrines (par exemple, la sécrétion de prolactine est entravée par la dopamine). Une carence en dopamine peut être responsable de troubles de la fonction motrice, comme la maladie de Parkinson.

Saviez-vous que…?
On connaît plusieurs types de récepteurs dopaminergiques; ces récepteurs ont un effet régulateur sur la transmission neuronale de la dopamine. On peut les trouver sur les neurones présynaptiques, où ils agissent comme autorécepteurs, ou sur les neurones postsynaptiques. Il existe cinq types de récepteurs dopaminergiques : D1, D2, D3, D4 et D5. Le récepteur le plus étudié est le récepteur D2, car il est stimulé par les agonistes de la dopamine employés dans le traitement de la maladie de Parkinson et inhibé par les antagonistes de la dopamine dans le traitement de la schizophrénie.

Sérotonine (5-Hydroxytryptamine ou 5-HT)
La sérotonine (5-HT) est synthétisée à partir d’un acide aminé, le tryptophane, par une enzyme, la tryptophane-hydroxylase. Les neurones faisant appel à la sérotonine pour la neurotransmission sont dits « sérotoninergiques ».

Les monoamines-oxydases mettent fin par leur action enzymatique aux effets de la sérotonine. Le recaptage constitue également un mécanisme important coupant court à l’activité de la 5-HT.

La sérotonine exerce un certain nombre d’effets sur l’organisme. Elle se retrouve dans les plaquettes* sanguines, dans la muqueuse du tube digestif, dans l’encéphale et dans les muscles lisses du système cardiovasculaire.

Si les neurones sérotoninergiques de l’encéphale sont relativement peu nombreux, ils semblent néanmoins tenir une grande part dans la régulation de l’humeur, le comportement, la thermorégulation, le sommeil, la faim, le comportement sexuel et la perception de la douleur.

Acides aminés neurotransmetteurs
1) Acide gamma-aminobutyrique (GABA)
Le GABA est le produit de la synthèse de l’acide glutamique, un acide aminé, par une enzyme, la décarboxylase glutamique. Son action est interrompue par son recaptage ou sa dégradation enzymatique par la GABA-transaminase.

Le GABA régit le débit des influx neurochimiques en ouvrant les canaux chlorés qui causent une hyperpolarisation de la membrane neuronale. Du coup, il y a inhibition ou blocage de la propagation de l’influx nerveux. Certains médicaments – dont les benzodiazépines et les anticonvulsivants – augmentent l’activité du GABA.

Le GABA est le neurotransmetteur inhibiteur le plus répandu dans l’encéphale et peut être responsable de la transmission dans 25 à 40 % de toutes les synapses cérébrales.

Le GABA tient un rôle clé dans divers troubles neurologiques et psychiatriques.

2) Acide glutamique
L’acide glutamique (glutamate) est un important neurotransmetteur excitateur du SNC. Une suractivation des synapses libérant l’acide glutamique amène une entrée massive d’ions calcium dans les neurones, ce qui peut se solder par la mort des cellules (excitotoxicité).

On croit que ce mécanisme de mort cellulaire est particulièrement important dans les troubles neurologiques aigus, comme l’accident vasculaire cérébral et le traumatisme du SNC.

Les antagonistes de l’acide glutamique sont employés à des fins thérapeutiques dans le traitement de la sclérose latérale amyotrophique* et de la démence*.

Neuropeptides neurotransmetteurs ou neuromodulateurs
Les neuropeptides sont des protéines formées de molécules de plus grande taille que la noradrénaline et l’acétylcholine, qui sont constituées de très petites molécules.

Certains neuropeptides sont à la fois des hormones périphériques et des neuromodulateurs qui agissent sur l’encéphale. Ainsi, les enképhalines, les endorphines et la substance P participent à la perception de la douleur. L’angiotensine II*, elle, stimule la soif lorsque le niveau de liquides de l’organisme diminue, faisant pour cela intervenir le système rénine-angiotensine-aldostérone, qui règle la teneur en sodium et en eau de l’organisme.

Saviez-vous que…?
Un neuromodulateur est une substance autre qu’un neurotransmetteur que libère un neurone dans une synapse et qui peut moduler l’excitabilité cellulaire.

Une neurohormone est une substance élaborée et sécrétée par des neurones dans la circulation sanguine, le liquide céphalorachidien ou les espaces intercellulaires du système nerveux.

Un neuropeptide est formé d’une courte chaîne d’acides aminés (endorphines, enképhalines, vasopressine, etc.) présents dans le tissu cérébral.

Purines
L’adénosine-triphosphate (ATP) est un nucléotide purinique. Elle peut être libérée avec l’acétylcholine, la dopamine et la noradrénaline. L’adénosine-triphosphate exerce un effet inhibiteur dans les muscles lisses intestinaux et peut-être dans l’encéphale.

Saviez-vous que…?
La bactérie Clostridium botulinum produit une toxine qui bloque la libération d’acétylcholine à la jonction neuromusculaire, ce qui paralyse les muscles. Un dérivé de la toxine botulique (Botox) est employé en chirurgie plastique esthétique pour l’obtention d’une paralysie des muscles cutanés qui atténue les rides.

Résumé – Chapitre 2 : Neurotransmission
La neurotransmission désigne la transmission d’un influx électrique le long de l’axone d’un neurone vers des cellules ou des tissus cibles. Un stimulus est perçu par les dendrites; dès que le stimulus se situe au-dessus du seuil d’excitabilité de la cellule, un potentiel d’action a lieu et l’influx se déplace vers le corps cellulaire, puis le long de l’axone. Ce déplacement s’opère dans une seule direction, dépolarisant la membrane au fur et à mesure.

Une stimulation électrochimique se produisant aux boutons synaptiques entraîne la libération par les vésicules synaptiques de neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Les neurotransmetteurs libérés par les vésicules situées dans les neurones présynaptiques règlent la propagation de l’impulsion électrique d’un neurone à l’autre, ou d’un neurone à un muscle ou à un organe effecteur.

Le neurotransmetteur parvient à un récepteur postsynaptique situé sur le dendrite d’une cellule réceptrice et y déclenche un processus excitateur ou inhibiteur. L’excitation perpétue l’acheminement du stimulus dans le neurone récepteur; l’inhibition empêche l’influx nerveux de se déplacer dans le neurone suivant.

Des récepteurs présynaptiques (autorécepteurs) situés sur les boutons synaptiques de certains neurones surveillent la concentration des neurotransmetteurs dans la fente synaptique. Ces autorécepteurs émettent des signaux régissant la synthèse, la libération et la destruction des neurotransmetteurs.

Dans le présent chapitre, il a été question des groupes de neurotransmetteurs ci-après, chacun jouant un rôle bien précis tant à l’intérieur du système nerveux que dans divers muscles et tissus glandulaires :

cholinergiques – par exemple, l’acétylcholine;
adrénergiques – par exemple, la noradrénaline et l’adrénaline;
dopaminergiques – par exemple, la dopamine;
sérotoninergiques – par exemple, la sérotonine;
acides aminés – par exemple, le GABA et l’acide glutamique;
neuropeptides – par exemple, les enképhalines, les endorphines, la substance P et l’angiotensine II; et
purines – par exemple, l’adénosine et l’adénosine-triphosphate.

Autoévaluation – Chapitre 2 : Neurotransmission

Vrai ou Faux?
1) Un dysfonctionnement neuronal peut entraîner des troubles neurologiques ou psychiatriques. Vrai Faux
2) Toutes les synapses sont excitatrices. Vrai Faux
3) Les neurotransmetteurs sont libérés par les vésicules synaptiques lorsqu’une onde électrochimique atteint la terminaison de l’axone. Vrai Faux

Définissez le potentiel d’action
_____________________________________
_____________________________________

Vrai ou Faux?
1) Certains neurotransmetteurs peuvent agir à la fois dans les systèmes nerveux périphérique et central. Vrai Faux
2) Les neurones individuels libèrent habituellement un certain nombre de neurotransmetteurs différents. Vrai Faux
3) La dégradation enzymatique peut mettre fin à l’effet des neurotransmetteurs. Vrai Faux
4) Le recaptage par les vésicules synaptiques peut mettre fin à l’effet des neurotransmetteurs. Vrai Faux
5) Les neurotransmetteurs exercent leur effet en interagissant avec les récepteurs. Vrai Faux

Énumérez cinq anomalies pouvant survenir dans des systèmes de neurotransmetteurs.
1) _________________________________
2) _________________________________
3) _________________________________
4) _________________________________
5) _________________________________

Associez la description de la colonne A au bon neurotransmetteur de la colonne B.

Le(s)quel(s) des neurotransmetteurs ci-après est (sont) inactivé(s) par la MAO?
a. L’acétylcholine
b. La dopamine
c. Le GABA
d. L’acide glutamique
e. La noradrénaline
f. La sérotonine

Le(s)quel(s) des neurotransmetteurs ci-après entre(nt) dans la famille chimique
des catécholamines?
a. L’acétylcholine
b. La dopamine
c. Le GABA
d. L’acide glutamique
e. La noradrénaline
f. La sérotonine

Corrigé de l’autoévaluation – Chapitre 2 : Neurotransmission

1) Vrai
2) Faux
Une synapse peut être excitatrice ou inhibitrice.
3) Vrai

Un potentiel d’action est une impulsion électrique produite lorsqu’un neurone envoie de l’information le long d’un axone, à partir du corps cellulaire. Un potentiel d’action est déclenché par la dépolarisation de la cellule nerveuse.

1) Vrai
2) Faux
En général, chaque neurone ne libère qu’un seul type de neurotransmetteur, mais certains neurones présynaptiques peuvent aussi libérer d’autres substances neuromodulatrices.
3) Vrai
4) Vrai
5) Vrai

1) Ne sont pas synthétisés du tout.
2) Sont synthétisés en quantités insuffisantes.
3) Sont synthétisés en quantités excessives.
4) Il y a baisse du nombre de récepteurs ou de leur sensibilité.
5) Ne sont pas détruits ni recaptés assez rapidement par les vésicules présynaptiques.

1) f. neuropeptide
2) e. acide glutamique
3) c. sérotonine
4) d. acétylcholine
5) b. adrénaline
6) a. dopamine
7) g. GABA

b. La dopamine
e. La noradrénaline
f. La sérotonine

b. La dopamine
e. La noradrénaline

Examen

Le système nerveux autonome fait partie du système nerveux ______________________.

La réaction de lutte ou de fuite est déclenchée par la division ______________________ du système nerveux autonome.

Le(s)quel(s) des énoncés ci-après est (sont) vrai(s) à propos de l’axone d’un neurone?
a. Possède une membrane spéciale qui laisse pénétrer certaines particules chargées (ions) et en empêche d’autres de passer.
b. Correspond au corps cellulaire du neurone.
c. Ne participe pas à la transmission des influx nerveux.
d. Peut présenter de la myéline sur sa surface externe.

Un nerf afférent ou sensitif achemine les influx nerveux :
a. vers le SNC.
b. depuis le SNC.

La jonction entre le dendrite d’un neurone et la terminaison axonale d’un autre neurone s’appelle ______________________.

L’impulsion électrique voyageant le long d’un neurone s’appelle _____________________.

Quelle structure cellulaire stocke et libère des neurotransmetteurs?
_____________________________
_____________________________

Associez la description de la colonne A au bon neurotransmetteur de la colonne B. Les neurotransmetteurs de la colonne B peuvent servir plus d’une fois. Les descriptions de la colonne A peuvent convenir à plus d’un neurotransmetteur.

Corrigé de l’examen

périphérique

sympathique

a. Possède une membrane spéciale qui laisse pénétrer certaines particules chargées (ions) et en empêche d’autres de passer.
d. Peut présenter de la myéline sur sa surface externe.

a. vers le SNC.

synapse

potentiel d’action

Les neurotransmetteurs sont stockés et libérés par les vésicules situées dans les terminaisons axonales des neurones présynaptiques.

1) b. sérotonine
2) d. dopamine
3) e. acétylcholine
4) b. sérotonine
c. noradrénaline
d. dopamine
5) a. GABA

Références

Chapitre 1 : Organisation du système nerveux

Vander, Sherman et Luciano. Human Physiology: the mechanism of body functions, chapitre 6, Structure and function of the nervous system, 10e édition, McGraw-Hill, 2004.

Chapitre 2 : Neurotransmission

Goodman & Gilman. The Pharmacological Basis of Therapeutics, chapitre 6, Neurotransmission, 11e édition, McGraw-Hill, 2006.

Mathews GG. NEUROBIOLOGY Molecules, Cells and Systems. Accessible à l’adresse http://www.blackwellpublishing.com/matthews/animate.html. Animations montrant l’ouverture et la fermeture des canaux ioniques durant un potentiel d’action, la propagation du potentiel d’action, la fusion des vésicules synaptiques et la libération des neurotransmetteurs, ainsi que la comparaison des effets directs et indirects des neurotransmetteurs.

Vander, Sherman et Luciano. Human Physiology: the mechanism of body functions, chapitre 6, Structure and function of the nervous system, 10e édition, McGraw-Hill, 2004.

Module 1 : Système nerveux

Modal title