Les principes de la communication nerveuse

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1. Qu'est-ce que le système nerveux ?
• Le système nerveux assure les fonctions de relation, c'est-à-dire la sensibilité et la motricité, qui constituent l'interface entre l'organisme et son milieu. Le système nerveux central reçoit, analyse et mémorise les informations qu'il reçoit des milieux extérieur et intérieur par l'intermédiaire de nerfs sensitifs issus de récepteurs sensoriels.
Par ailleurs, il contrôle les comportements en activant les muscles appropriés par l'intermédiaire de nerfs moteurs. Chez l'homme, le système nerveux est le support anatomique de la conscience, de la réflexion et du langage. Il permet ainsi à l'organisme de s'adapter en permanence aux contraintes de son environnement.
• Les comportements les plus élémentaires, les réflexes, se produisent involontairement et de façon stéréotypée car le câblage simple des circuits neuronaux qui leur correspond est déterminé génétiquement. À l'inverse, les comportements plus complexes nécessitent un apprentissage, rendu possible par les capacités de mémorisation et la plasticité du système nerveux.
• Le système nerveux participe aux fonctions de nutrition assurant le fonctionnement végétatif de l'organisme. Il le fait par l'intermédiaire de deux systèmes antagonistes :
  • le système (ortho)sympathique qui agit essentiellement par l'intermédiaire des nerfs issus de la chaîne ganglionnaire paravertébrale ;
  • le système parasympathique qui agit essentiellement par l'intermédiaire du nerf pneumogastrique.
2. Comment est organisé le système nerveux ?
• Le système nerveux est divisé en système nerveux central et système nerveux périphérique. Le système nerveux central, correspondant à l'axe cérébrospinal ou névraxe, est formé de l'encéphale, logé dans la boîte crânienne, et de la moelle épinière, contenue dans le canal rachidien de la colonne vertébrale.
• L'encéphale est lui-même formé des hémisphères cérébraux (le cerveau au sens strict), du cervelet et du bulbe rachidien. Il contient quelque 100 milliards de neurones dans un volume d'environ 1 400 cm3. Il est à l'origine de quelques réflexes, notamment végétatifs, mais est surtout le centre de la sensibilité consciente et de la motricité volontaire.
• Ainsi, les aires sensorielles du cortex cérébral élaborent des représentations conscientes de l'environnement, tandis que les aires corticales motrices programment et commandent les comportements moteurs complexes. Ces derniers résultent des messages émis par les motoneurones corticaux qui commandent les motoneurones médullaires contrôlant eux-mêmes les muscles squelettiques.
• La moelle épinière, qui prolonge le bulbe rachidien, est à la fois un centre réflexe et une zone de transit des messages entre la périphérie et l'encéphale. Les nerfs appartiennent au système nerveux périphérique et sont formés de fibres nerveuses, prolongements de neurones (axones et dendrites). Les fibres nerveuses sensitives véhiculent les messages afférents vers le système nerveux central, tandis que les fibres nerveuses motrices véhiculent les messages efférents vers la périphérie, notamment vers les muscles.
3. Quels circuits neuronaux sont impliqués dans le réflexe myotatique ?
• Les réflexes constituent les comportements les plus simples. Ce sont des réactions motrices involontaires, stéréotypées et innées en réponse à un stimulus déterminé. Ainsi, la posture est contrôlée essentiellement par le réflexe myotatique, contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement. Ce réflexe ajuste en permanence le tonus des muscles squelettiques (activité tonique) permettant le maintien de la position du corps dans l'espace, sous le contrôle du cerveau.
• Tout réflexe met en jeu cinq éléments : un récepteur, une voie afférente, un centre nerveux, une voie efférente et un effecteur. Les principaux récepteurs impliqués dans le maintien de la posture sont les fuseaux neuromusculaires, récepteurs d'étirement situés dans les muscles : lorsque le muscle est étiré, les fuseaux neuromusculaires donnent naissance à des messages nerveux afférents propagés vers la moelle épinière par des neurones sensitifs, les neurones en T.
Les terminaisons nerveuses de ces neurones font synapse avec les motoneurones alpha dans la corne ventrale de la substance grise de la moelle épinière. Les motoneurones alpha commandent la contraction musculaire et constituent la voie finale commune de la motricité somatique, qu'elle soit réflexe ou volontaire.
• On appelle unité motrice l'ensemble constitué par un motoneurone alpha et les fibres musculaires qu'il contrôle. Tout relâchement du muscle est corrigé rapidement et inconsciemment par l'activité des motoneurones alpha. Le réflexe myotatique constitue l'exemple le plus simple de circuit nerveux car il ne comporte que deux neurones, un neurone sensitif et un neurone moteur. Il faut noter cependant que les motoneurones alpha intègrent en permanence une diversité de signaux provenant non seulement du muscle lui-même mais aussi des muscles antagonistes et de l'encéphale.
4. Quelle est la nature des messages nerveux ?
• Les messages nerveux résultent de l'activité électrique des neurones : ils sont propagés le long de leurs prolongements, dendrites et axones, qui constituent les fibres nerveuses réunies dans les nerfs.
• Toute cellule vivante présente un potentiel de membrane, à savoir une différence de potentiel électrochimique entre les deux faces de la membrane plasmique de l'ordre de −70 mV, entretenue par le métabolisme énergétique de la cellule. Les neurones et les fibres musculaires sont des cellules excitables : elles répondent à divers stimulus physiques ou chimiques par un potentiel d'action, brusque inversion du potentiel de repos qui se propage alors le long de la membrane sans modification de son amplitude, à des vitesses de l'ordre de quelques mètres par seconde.
Les potentiels d'action qui circulent le long des fibres nerveuses constituent les signaux élémentaires des messages nerveux. L'information est codée par leur fréquence : plus le neurone est actif et plus sa fréquence de décharge est élevée.
5. Comment le fonctionnement des muscles antagonistes est-il coordonné ?
• Les mouvements du squelette dépendent de muscles antagonistes. Ainsi, les mouvements dus aux muscles fléchisseurs s'opposent à ceux dus aux muscles extenseurs. Tout mouvement nécessite simultanément le relâchement du muscle fléchisseur antagoniste dont la contraction empêcherait justement le mouvement.
• Les motoneurones alpha commandant la contraction des muscles squelettiques sont les mêmes que ceux impliqués dans le maintien du tonus musculaire. Ces neurones sont connectés par des synapses :
  • aux neurones en T des ganglions rachidiens ;
  • à des interneurones médullaires et à des neurones de l'encéphale dont les axones descendent à travers la substance blanche de la moelle épinière.
• Les messages nerveux produits par la stimulation des fuseaux neuromusculaires sont propagés par l'axone des neurones en T non seulement jusqu'aux motoneurones du muscle extenseur, mais aussi jusqu'à des interneurones inhibiteurs qui contrôlent le fonctionnement des motoneurones du fléchisseur.
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Coordination des muscles antagonistes
Coordination des muscles antagonistes
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