Système nerveux, cerveau

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L'essentiel

Le système nerveux est un système assurant la transmission des influx nerveux à travers des fibres nerveuses (axones, dendrites) connectant entre elles des neurones (cellules nerveuses). L'influx correspond à la libération d'une substance chimique qui est appelée neurotransmetteur, de nature chimique, et avec lequel peuvent interagir des drogues ou l'alcool. Le cerveau assure le traitement et l'analyse des influx, et fournit une réponse adaptée au signal émis par des récepteurs sensoriels : il permet la commande des organes.

La fiche

De même que le courant électrique dans un circuit comportant des dérivations permet de mettre en action un certain nombre d'appareils électriques (il les commande et les contrôle), le système nerveux est un réseau constitué d'organes des sens, de nerfs, du cerveau et de la moelle épinière. Il permet de contrôler le fonctionnement de nos organes, de coordonner tous nos mouvements musculaires, de réguler notre pensée ou nos émotions : il contrôle donc l'information de nature sensorielle et motrice.
Anatomie du système nerveux
Organisation du système nerveux
Le système nerveux central correspond à l'encéphale et la moelle épinière (appelée aussi moelle spinale). Il est formé de neurones (ce sont les cellules nerveuses), qui peuvent établir des connexions entre elles. Ces connexions sont appelées des synapses. Lors d'un influx nerveux (qui est le signal nerveux équivalent au signal électrique), des milliards de synapses sont exploités. Ce réseau a pour rôle de collecter, traiter puis réémettre des signaux nerveux. Il est protégé de l'extérieur par la boîte crânienne osseuse, pour le cerveau, ou par la colonne vertébrale, pour la moelle épinière. Certains tissus protègent aussi les neurones. Ce sont les méninges. Le cerveau inclut aussi le cervelet. Les fibres qui relient la moelle épinière jusqu'au cerveau et qui servent à véhiculer l'information nerveuse, s'appellent des axones (elles sont entourées d'une substance blanche appelée myéline). Le cerveau et la moelle épinière baignent dans un liquide appelé liquide céphalo-rachidien. Un homme adulte possède environ 100 à 200 mL de ce liquide. Il a une action protectrice mécanique et anti-infectieuse.
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L'encéphale humain© rue des écoles
L'encéphale humain
Le système nerveux est responsable du bon fonctionnement des activités humaines comme le déplacement (activité « motrice »). Des capteurs sensoriels (de pression, de température) émettent des signaux qui sont rapatriés jusqu'à la moelle qui collecte la totalité des stimuli sensoriels, par des canaux appelés fibres afférentes. Ces stimuli informent le cerveau de ce qui se passe dans le corps ou dans l'environnement, pour produire une action ou tout simplement mémoriser la situation. Vient ensuite le rétrocontrôle du système nerveux par l'intermédiaire d'un réseau descendant de canaux depuis la moelle : ce sont les canaux efférents qui transportent l'information jusqu'aux organes vitaux ou aux muscles.
Les neurones
Au niveau d'une synapse (zone de contact entre deux neurones ou entre un neurone et un muscle), le signal nerveux correspond à la libération d'une substance chimique appelée neurotransmetteur, depuis l'axone vers le neurone, ce qui provoque est une stimulation électrique des centres nerveux. L'ensemble est équivalent à la transmission d'un signal électrique le long d'un fil électrique.
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Schéma fonctionnel d'une synapse© rue des écoles / Rémi PICARD
Schéma fonctionnel d'une synapse
Un neurone peut aussi être activé par une stimulation électrique (faible) ; cet influx électrique nerveux franchit les synapses reliant deux neurones.
Le neurotransmetteur le plus fréquent s'appelle l'acétylcholine ; il existe plusieurs centaines de molécules reconnues par notre organisme comme des neurotransmetteurs.
L'Homme est le mammifère dont le rapport de la masse du cerveau à celle de sa masse corporelle est le plus grand. L'Éléphant est celui qui possède le plus gros cerveau dans l'absolu. Il y a environ 20 milliards de neurones chez un homme.
Organisation du cerveau
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Le cerveau : une affaire d'organisation© CEA
Le cerveau : une affaire d'organisation
Dans ses fonctions, le cerveau présente une certaine organisation : certaines zones sont plus spécifiquement attachées à un comportement ou à la pensée. Ce sont des zones (ou aires ou lobes) cérébrales.
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L'aire primaire de la sensibilité tactile (homunculus moteur de Penfields)© rue des écoles
L'aire primaire de la sensibilité tactile (homunculus moteur de Penfields)
Exemple : les fonctions de déplacement (zones motrices) sont principalement situées vers l'avant du cerveau, au niveau du front. Les fonctions associées à la sensibilité tactile (main, visage, bouche, etc.) sont elles aussi regroupées dans une aire définie.
Approche biocellulaire du système nerveux
Structure du neurone
Comme n'importe quelle autre cellule du corps humain, une cellule nerveuse comprend un noyau entouré de cytoplasme. Sa taille est de l'ordre de 5 à 100 microns. Un neurone se prolonge par des axones ou des dendrites. Ces fibres sont de longueur diverse, mais certaines sont longues de plusieurs dizaines de centimètres (certains nerfs doivent aller d'un muscle à la moelle épinière). Les axones conduisent l'information nerveuse des neurones (influx) vers les organes ou les muscles. Comme une seule information peut être envoyée à la fois, un neurone ne possède qu'un seul axone, mais plusieurs dendrites. Les dendrites conduisent l'information dans le sens inverse, des organes ou muscles vers les neurones.
Interférences : drogue, alcool
La dépendance psychique incite la personne dépendante à rechercher les effets produits par l'assimilation de la drogue. La dépendance physique correspond à une accoutumance à la prise répétée de substances (alcool, etc.). L'organisation interne de l'organisme, notamment son équilibre, est modifiée.
L'absence de drogue déséquilibre l'organisme : c'est le symptôme de manque. Du point de vue interne, la drogue perturbe le bon fonctionnement des synapses, qui correspondent à la jonction entre neurones (axone/dendrite). Ce déséquilibre dans les messages électriques perturbe le comportement et l'humeur du sujet. Les substances chimiques peuvent aussi perturber la structure des cellules nerveuses.
L'alcool passe par l'œsophage, l'estomac et l'intestin. Le sang conduit l'alcool jusqu'au foie, qui élimine 95 % environ de l'alcool. Cependant, au-delà d'une certaine quantité, le foie peut être engorgé et ne peut plus accélérer son rythme de fonctionnement ; l'alcool se propage alors à tous les organes, comme le cœur, les poumons, les reins, les poumons mais aussi le cerveau. L'éthanol joue alors le rôle de substance psychoactive et agit sur le système nerveux central. L'alcoolisme aigu est l'ivresse; l'alcoolisme chronique est la dépendance.
Du stimulus physique à la commande chimique
Tous les organes associés aux sens présentent la même organisation : ils sont constitués de cellules appelées cellules sensorielles, qui sont spécialisées dans la perception d'un unique stimulus (stimuli au pluriel), par exemple au niveau d'un récepteur sensoriel.
Par exemple, pour percevoir le stimulus associé à une différence de pression, nous sommes dotés d'un corpuscule appelé corpuscule de Pacini. Ce corpuscule ne peut pas être exploité dans une autre partie du corps, par exemple dans les yeux pour la vision. Une fois stimulé, ce récepteur sensoriel envoie un message nerveux qui est transmis jusqu'aux centres nerveux et au cortex cérébral où il sera analysé dans des régions cérébrales elles aussi spécialisées. La sensation sera perçue comparativement à d'autres déjà ressenties grâce à la mémoire, mais uniquement au moment de l'analyse.
Les messages nerveux produits par les récepteurs sensoriels stimulés sont des messages électriques transmis aux centres nerveux par le biais des fibres nerveuses. Les fibres jouent donc le rôle de « câbles électriques ». Un ensemble de plusieurs fibres nerveuses est un nerf.
Une fois transmis jusqu'au cortex cérébral, les messages nerveux sont envoyés dans une partie sensitive du cortex, puis analysés et décryptés, dans des régions du cerveau bien spécialisées. L'appareil locomoteur est précisément constitué de l'interaction entre le système nerveux et les muscles qu'il régit.
Le cerveau produit ensuite une réponse spécifique après analyse, à partir des aires motrices.
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Les hémisphères cérébraux© rue des écoles
Les hémisphères cérébraux
Par exemple, après la perception d'une brûlure sur la main, le cerveau commande le retrait de la main exposée à la chaleur.
Sous l'impulsion de certains neurones commandant des glandes, notre organisme délivre des molécules hormonales dans le sang. Généralement, cette action se produit dans l'hypothalamus (exemple : ocytocine).

Zoom sur…

La vache folle
Il y a quelque temps, le secteur agroalimentaire a été secoué par la crise dite de la « vache folle », concernant les bovins, et à terme les hommes à cause de leur consommation. Cette maladie dégénérative du système nerveux, est dûe à un virus pathogène (prion) que les bovins peuvent se transmettre. Depuis peu, il existe un traitement reposant sur une manipulation génétique visant à immuniser les bovins : il s'agit de modifier le gène présent chez tous les bovins mais sans lequel les prions ne peuvent pas se développer. Grâce à cette mutilation préventive, les bovins testés se sont développés normalement.
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