خاص بطلبة البيولوجيا

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Le système nerveux autonome
contrôle les fonctions organiques internes (nutrition et maintien de
l’homéostasie). C’est un système qui échappe le plus souvent au
contrôle de la volonté. Il s’oppose au système somatique (relations
avec l’extérieur).


I\ Organisation générale du système nerveux autonome.

Il innerve principalement les
organes internes. Les neurones sensoriels du système nerveux autonome
transmettent les informations venant des fonctions viscérales vers le
système nerveux central. Les motoneurones innervent les muscles lisses
des viscères (muscle cardiaque et glandes).

Cet ensemble se divise en deux sous-systèmes :
- le système orthosympathique,
- le système parasympathique.
Le système orthosympathique est principalement impliqué dans les relations dites d’alerte (à court terme).
Le système parasympathique agit plutôt dans les conditions normales (durables).

A\ Organisation comparée des systèmes moteurs somatiques et autonomes.

B\ Organisation comparée des systèmes orthosympathique et parasympathique.

Ils se différencient par trois critères :
- Origine des neurones préganglionnaires.
- Position des ganglions.
- Neurotransmetteurs agissant sur les organes effecteurs et récepteurs.
1\ Le système orthosympathique.

Les corps cellulaires préganglionnaires se situent près de la moelle épinière thoracique et lombaire.
On a une chaîne ganglionnaire
paravertébrale. Elle est composée de trois ganglions : cœliaque,
mésentérique supérieur et inférieur.
Les neurones post-ganglionnaires quittent ces ganglions pour aller innerver les organes internes.

Cas particulier de la glande médullo-surrénale.
Elle est innervée par le
système orthosympathique et correspond, elle-même, à un ganglion
orthosympathique. Elle permet la libération d’Adrénaline et de
Noradrénaline.

2\ Le système parasympathique.

Les centres nerveux sont
localisés à l’extérieur du neuraxe. Les ganglions sont situés près ou
dans les viscères : le premier neurone est long alors que le second est
très court. Dans ce cas, on a une disposition transmétamérique.
Le système parasympathique possède trois territoires :
- Le
territoire céphalique : les fibres préganglionnaires empruntent au
début le trajet des nerfs crâniens pour s’individualiser et finalement
rejoindre les viscères. Par exemple, le troisième nerf est le nerf
moteur oculaire commun qui innerve la pupille.
- Le
territoire cervico-thoraco-abdominal : il est innervé par un nerf
parasympathique important, le nerf vague (ou pneumogastrique).
- Le
territoire pelvien : les fibres parasympathiques suivent en partie les
nerfs rachidiens pour s’en séparer et innerver les viscères qu’elles
commandent.
· le contingent supérieur innerve la vessie, l’utérus, le rectum et le colon.
· Le contingent inférieur innerve les organes génitaux externes.

Remarque
: certains organes sont innervés par les deux systèmes à la fois. Le
foie et les vaisseaux sanguins le sont seulement par le système
orthosympathique.

C\ Les neurotransmetteurs.


· Les
récepteurs à Acétylcholine : ce sont des récepteurs nicotiniques,
agonistes à l’acétylcholine avec la nicotine et situés sur le neurone
postérieur.
· Les
récepteurs muscariniques : la muscarine est agoniste de
l’acétylcholine. On les trouve sur le muscle final innervé par le
système parasympathique.
· Les récepteurs a1,2 noradrénergiques et b1,2 noradrénergiques : ils sont situés sur les muscles innervés par le système orthosympathique.

Au niveau d’une même cellule, on peut trouver tous les types de récepteurs.

II\ Intégration des systèmes autonomes.

L’intégration s’effectue sur plusieurs niveaux :
- Le
niveau réflexe : les nerfs afférents vont s’articuler sur les nerfs
moteurs par l’intermédiaire d’un interneurone. On a donc un arc réflexe
viscéro-viscéral (on peut aussi trouver des arcs somato-viscéraux). De
nombreuses fonctions autonomes sont contrôlées par des réflexes :
digestion, pression artérielle, sudation.
- Le
niveau supérieur : l’hypothalamus est le régulateur essentiel des
neurones … mais aussi externes en contrôlant ainsi le fonctionnement du
système nerveux autonome.

En général, les systèmes orthosympathique et parasympathique ont des effets opposés.
· Le
système orthosympathique intervient dans la réponse au stress par une
accélération du rythme cardiaque, de la pression artérielle et par la
mobilisation des réserves énergétiques : il prépare l’organisme à
l’action.
· Le
système parasympathique permet le maintient des ressources corporelles
(diminution du rythme cardiaque et de la pression artérielle). Il
favorise la digestion. è ce système prépare le corps à la relaxation et au repos.I\ Organisation du système nerveux.

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I\ Organisation du système nerveux.

Il est globalement bilatéral et symétrique et est composé en deux parties :
- Le système nerveux central se trouve dans les structures osseuses et est formé par la moelle épinière et par l’encéphale.
- Le système nerveux périphérique
est formé de ganglions et de nerfs. Ces nerfs contiennent des faisceaux
de fibres reliées à la base de l’encéphale par les douze paires de
nerfs crâniens et à la moelle épinière par les 31 paires de nerfs
rachidiens (ou spinaux).

Les fibres allant de la périphérie vers le système nerveux central sont appelées fibres sensorielles afférentes.
Les fibres transportant l’information du système nerveux central vers les effecteurs de la périphérie sont les nerfs moteurs efférents.

On subdivise le système nerveux périphérique en deux composantes :
- Le système nerveux périphérique somatique
reçoit des fibres sensorielles en provenance d’organes sensoriels
variés : de la peau, des muscles, des articulations. Il regroupe aussi
les fibres motrices primaires (principalement) des muscles.
- Le système nerveux périphérique autonome (ou végétatif) : ses fibres innervent les muscles lisses, le cœur et les glandes.

Le système nerveux périphérique fournit l’information au système nerveux central et exécute les commandes motrices de celui-ci.

A\ Les grandes subdivisions du système nerveux central.

Le système nerveux central est découpé en 7 parties principales.

1\ La moelle épinière.

Les neurones sensoriels des
nerfs rachidiens arrivent à la moelle épinière par les racines dorsales
(31 paires de nerfs rachidiens) où leur corps cellulaire se situe dans
les ganglions rachidiens (ou spinaux) de la racine dorsale.
Les neurones quittent la moelle épinière par la racine ventrale et leur corps cellulaire se situe dans la moelle épinière.
La moelle se subdivise en plusieurs parties et elle est limitée au niveau de la première vertèbre lombaire.
Toutes les fibres nerveuses myélinisées se situent à l’extérieure de la moelle et forment la substance blanche.
La substance blanche est constituée de fibres de deux types :
- Les fibres sensorielles afférentes
qui se regroupent en faisceaux (voies). Ce sont des voies ascendantes
qui amènent les informations de la périphérie vers le cerveau.
- Les fibres motrices sont descendantes et regroupées en voies descendantes. Elles transportent les commandes motrices issues du cerveau par les neurones moteurs.

2\ Le myélencéphale (bulbe rachidien).

Il contient de nombreux
noyaux et faisceaux. On y trouve les centres nerveux responsables des
fonctions autonomes (ou végétatives) qui contrôlent les rythmes
cardiaque, pulmonaire et même la digestion.

3 et 4\ Le métencéphale.

Il est constitué de deux structures : le pont et le cervelet.
- Le pont contient le centre des fonctions autonomes (et les noyaux moteurs).
- Le cervelet est
relié au système nerveux central par les pédoncules cérébelleux. Il a
un rôle dans la coordination de la fonction motrice et de l’équilibre.

5\ Le mésencéphale.

Il contrôle le mouvement des
yeux et de la motricité générale. C’est un centre de relais des
informations visuelles et auditives. C’est un centre qui permet aux
mal-voyants de faire certaines activités.
Remarque :
le mésencéphale plus le pont plus le bulbe donne le tronc cérébral.
C’est à ce niveau qu’arrivent les 12 paires de nerfs crâniens. Ces
nerfs transmettent les informations motrices et sensorielles de la tête
et du cou et les informations sensori-motrices qui viennent du système
nerveux périphérique autonome.

Liste des douze nerfs crâniens :
- 1 : olfactif (sensoriel)
- 2 : optique
- 3 : oculomoteur
- 4 : trodléaire
- 5 : trijumeau
- 6 : abducens
- 7 : fascial
- 8 : vestibulochochléaire
- 9 : glosso-pharyngien (mixte)
- 10 : vague ou pneumogastrique (mixte)
- 11 : spinal
- 12 : hypoglosse.

Les formations réticulées, au
niveau du tronc cérébral forment un ventre où se situe la vigilance qui
caractérise le niveau d’éveil, du sommeil, de l’attention de l’individu.

6\ Le diencéphale.

Le diencéphale comprend deux structures :
- Le thalamus est constitué de nombreux noyaux de relais qui traitent la plupart des informations sensorielles qui atteignent le cortex cérébral.
- L’hypothalamus contient de nombreux noyaux relais qui régulent le système nerveux périphérique autonome et la sécrétion d’hormones grâce à l’hypophyse.
A cause de ces fonctions, l’hypothalamus intervient dans un grand nombre de fonctions de l’organisme (dans presque toutes).

7\ Le télencéphale.

Il est principalement constitué du cortex cérébral (la substance grise de l’encéphale) et de la substance blanche sous jacente à ce complexe. On distingue différentes parties :
- Le striatum
: il fait parti d’un ensemble de centres nerveux, de noyaux gris qui
jouent un rôle dans la régulation des mouvements. Le striatum contient
deux parties, les noyaux codés et le putamen.
- L’hippocampe ; il jouerait un rôle dans la mémoire.
- L’amygdale joue un rôle dans l’émotivité et coordonne les systèmes nerveux et endocriniens.
Remarque : L’hippocampe et l’amygdale forment le système limbique.


8\ Le cortex cérébral.

Le cortex cérébral s’est
développé chez les primates et s’est énormément plissé chez l’homme. On
y observe des sillons (scissures plus ou moins profondes) qui
délimitent des circonvolutions (ou gyrus) cingulaires. Ces sillons délimitent quatre lobes cérébraux : le lobe occipital, le lobe pariétal, le lobe frontal et le lobe temporal.

Remarque : Le lobe limbique : les neurones forment un circuit complexe et participent à la motivation, à la mémoire et aux émotions.

Les lobes sont divisés en aires fonctionnelles qui seront impliquées dans le traitement des informations sensorielles ou des activités motrices.

· Les aires corticales primaires :
- sensorielles
: elles reçoivent les informations sensorielles après quelques relais
et sont consacrées au traitement initial de l’information (visuelle,
auditive, somesthésique). Ces aires se situent au niveau du sillon de Rolando.
- Motrices
(une aire motrice dans chaque hémisphère) : elles contiennent des
neurones qui vont directement agir sur les motoneurones de la moelle
épinière, donc sur le mouvement. Ces aires se situent en avant du sillon de Rolando.

· Les aires corticales d’ordre supérieur :
- sensorielles
: elles reçoivent les informations des aires primaires correspondantes
et vont intégrer et traiter ces informations sur un aspect plus
complexe dans les lobes temporaux et pariétaux.
- Motrices : elles sont dans le lobe frontal,
en avant des aires motrices primaires et envoient à ces aires motrices
primaires des informations élaborées nécessaires à l’exécution d’un
acte moteur.

· Les aires corticales d’association :
Elles sont en majeure partie dans le cortex et entourent les aires d’ordre supérieur.
- sensorielles
: elles intègrent les informations des différents systèmes sensoriels.
Elles permettent des perceptions complexes. Elles se situent dans les lobes temporaux et pariétaux.
- Motrices : elles sont dans le lobe frontal et jouent un rôle dans la planification des mouvements volontaires.
- Limbique : elle est consacrée à la motivation à la mémoire et aux émotions.

è
Les aires primaires du cortex sont consacrées à la réception et à la
perception sensorielle. Elles se projettent sur les aires d’ordre
supérieur qui se connectent avec les aires d’association, elles-même
connectées avec les aires motrices (action sur les motoneurones, donc
sur le mouvement) è d’où un lien entre sensation et action.

B\ Organisation en systèmes fonctionnels.

1\ Conduite simple

Les aires associatives ont
besoin d’informations visuelles, sur la forme, la dimension, la texture
et le mouvement de l’objet mais aussi d’informations somesthésiques
comme la position des membres dans l’espace.
Ces différentes informations permettent alors d’agir en fonction de la trajectoire.
Les informations sensorielles
vont planifier les différentes commandes motrices, qui sont transmises
au système moteur primaire qui va coordonner les muscles pour un
mouvement fin de la main et du bras et réguler la posture du corps pour pouvoir maintenir l’acte moteur.
Pour initier un mouvement, il faut l’intervention des systèmes de motivation (système limbique)
qui sont capables d’intégrer de nombreuses informations sur l’état
intérieur de l’organisme en fonction desquelles ils influencent le
système moteur (somatique et autonome).

2\ Organisation des systèmes fonctionnels.

L’organisation suit quatre principes.

a\
Chaque système comprend des centres relais organisés en voies
afférentes (sensorielles) et efférentes (motrices). On a une
organisation hiérarchique ou séquentielle. Les neurones se relaient au
niveau d’hyper structures du système nerveux central : noyaux de relais
(moelle épinière plus encéphale).
Au niveau des noyaux de relais, l’information commence à être intégrée.
Remarque : les interneurones vont permettre une modification de l’information.

b\ Les voies distinctes parallèles.

Les systèmes sensoriels
(visuels) possèdent des voies séparées différentes et parallèles pour
traiter les textures, formes, tailles, couleurs afin de définir des
mouvements adéquats.
On a la même chose pour le système moteur qui permet un contrôle précis des mouvements ou de la posture.

c\ Organisation topographique.

L’arrangement spatial des cellules réceptrices sensorielles est préservé tout au long des voies sensorielles.
Pour le système somesthésique, deux cellules vont se projeter au niveau du thalamus, puis au niveau du lobe cortical.
La carte topographique du corps est réalisée selon les différents niveaux de traitement jusqu’au cortex : c’est la somatotopie (organisation en système).
La plupart des systèmes fonctionnels croisent la ligne médiane du corps.

d\ Croisement de la ligne médiane.

Toutes les voies sont
symétriques par rapport à la ligne médiane du corps et presque toutes
la croisent vers le côté opposé (centre latéral) à différents niveaux è c’est la décussation.
L’information sur un côté
sera traitée par l’hémisphère opposé. Les mouvements volontaires
prennent naissance du côté opposé à leur côté d’action.


II\ Les systèmes sensoriels.

Ils sont issus des organes
sensoriels de la périphérie. On a d’abord la sensation puis la
perception des informations au niveau cortical.

A\ Principes généraux.

1\ Principales modalités sensorielles.




- vision
- audition
- olfaction
- gustation
- somesthésie
- équilibrage




Chaque modalité comporte des
sous modalités. Avec la gustation, on trouve comme sous modalités les
sensations de sucré, de salée, d’amer et d’acide.

2\ Organisation des systèmes sensoriels.

Dans chaque système
sensoriel, la sensation apparaît quand les facteurs environnementaux
stimulent les cellules correspondantes à une modalité. Les cellules
nerveuses, spécialisées, sont appelées récepteurs sensoriels.






a\ Codage de l’information.

Quelque soit la modalité, le
sens, une stimulation va provoquer une variation de différence de
potentiel transmembranaire du récepteur (potentiel de récepteur). La première étape de codage du stimulus est appelée transduction sensorielle.
On a alors la génération d’un
ou plusieurs potentiels d'action qui se propage(nt) sur la première
fibre sensorielle (fibre primaire).

b\ Codage des paramètres de stimulation.

La stimulation est codée en fonction de son intensité, de sa durée et de sa localisation.
· L’intensité est liée à la fréquence de décharge des potentiels d'action.

· La durée : les récepteurs s’adaptent tous à une stimulation prolongée (l’adaptation sera lente ou rapide).


· localisation
: chaque cellule peut être activée par un espace sensoriel (ou champ de
réception). La taille des ces champs est proportionnelle : plus ils
sont petits plus la résolution sera grande.
Les neurones sensoriels
primaires convergent vers un second neurone sensoriel (neurone
sensoriel secondaire). Ce dernier donne la somme de réception des deux
neurones primaires. Les champs ne sont pas tous homogènes.

Les champs hétérogènes vont inhiber le neurone de deuxième ordre.
Plus les champs sont grands, plus ils sont complexes.
Toutes les voies sensorielles préservent les relations spatiales de ces récepteurs.
Somatotopie à Somesthésie. Rétinotopie à Vision. Tonotopie à Audition.
c\ Les organes des voies sensorielles.

Les informations sont codées
puis véhiculées par les voies sensorielles pour atteindre le cortex
primaire, aux modalités correspondantes à leur origine. Dans les aires
primaires, on a un niveau important de la perception de la stimulation.
Ces informations seront mémorisées et pourront participer au contrôle
des mouvements, dans le maintien de l’éveil, dans la formation d’une
image corporelle.

B\ Le système somesthésique.

Il se distingue des autres
systèmes sensoriels car il est distribué dans l’ensemble de l’organisme
alors que les autres sont regroupés dans des organes sensoriels.

1\ Les récepteurs.


- muscles
- articulations
- tendons
Position relative des membres



2\ Les voies de projection principales.

On a deux voies principales et parallèles qui transmettent la sensibilité somesthésique.

a\ La voie des colonnes dorsales (lemniscales).

Elles transportent les
informations tactiles, proprioceptives (informations sur la position du
corps et des membres dans l’espace) du système somesthésique. Les
informations transitent par trois relais : un au niveau du bulbe rachidien, un autre au niveau du thalamus et le dernier au niveau du cortex cérébral.

b\ Les faisceaux antérolatéraux (système spinothalamique).

Ces faisceaux transportent
l’information thermique et nociréceptive vers le second relais du
thalamus puis vers le troisième relais au niveau de l’aire
somesthésique primaire.


III\ Le système moteur.

Ils s’organisent sur plusieurs niveaux.

A\ Les activités réflexes (au niveau de la moelle épinière).

On appelle arc réflexe une connexion sensori-motrice. Stimulus



Récepteurs sensoriels


Voie afférente (neurone sensoriel)




Voies efférentes
(motoneurones)
Muscles squelettiques




Réponse motrice


On a deux types de réflexes :
- Monosynaptique
: c’est un réflexe rapide (réflexe myotatique) qui entraîne la
contraction d’un muscle à son propre étirement. Le récepteur sensoriel
se situe dans le muscle (il est intrinsèque). On a alors un contrôle
fin de la longueur du muscle.
- Polysynaptique : l’information passe par deux ou plusieurs synapses. Il a un rôle de protection. C’est un réflexe ipsilatéral de flexion dont le récepteur est extrinsèque (à l’extérieur du muscle).

Les réflexes sont sans arrêt
contrôlés par les structures supra-spinales qui agissent sur les
motoneurones ou par l’intermédiaire des interneurones de la moelle
épinière.



B\ Les activités posturales.

Les activités posturales
permettent de lutter contre les effets de la gravité afin de maintenir
l’équilibre du corps. Elles ont une activité permanente par le tonus
musculaire.
Le réflexe myotatique occupe une place prépondérante au niveau du tronc cérébral.

1\ Les formations réticulées bulbaires et pontiques.

Le niveau du tonus musculaire dépend de l’équilibre des influx excitateurs et inhibiteurs.
Ces formations réticulées
reçoivent de nombreuses informations sensorielles en provenance
d’autres neurones. Elles jouent un rôle important au niveau de la
vigilance (activité excitatrice) et entraînent alors une augmentation
du tonus musculaire.
Une activité inhibitrice entraînera, elle, une diminution de ce tonus musculaire.

2\ Les noyaux vestibulaires bulbaires.

Ils contrôlent l’activité
posturale par une action excitatrice au niveau des motoneurones. Ils
interviennent pendant les ajustements posturaux de compensation (quand
le déséquilibre est déjà établi). Les informations sont en provenance
des récepteurs sensoriels à l’équilibration (labyrinthe ou vestibule).
Les noyaux vestibulaires
bulbaires sont capables de réagir à un changement de position par
rapport au tronc ou de position dans l’espace.

C\ Les mouvements volontaires.

Un acte moteur conscient est commandé à partir des aires corticales motrices.

1\ Les aires corticales motrices.

a\ Les aires motrices primaires.

Tous les muscles y sont
représentés. Ces aires sont organisées de façon somatotopique (la
représentation est fonction des muscles).
Si l’on stimule un point, on a une contraction du muscle correspondant opposé.
Cette aire motrice est donc associée à l’exécution des mouvements.

b\ Les aires motrices d’ordre supérieur.

On distingue l’aire prémotrice (ou cortex prémoteur) et l’aire motrice supérieure (AMS).
Elles sont aussi organisés de
façon somatotopique mais moins fine. Si l’on stimule l’aire prémotrice,
on peut obtenir la contraction de tout un membre.
è
Les arcs moteurs sont plus ou moins complexes. Les deux premières aires
interviennent dans la programmation d’un mouvement. L’aire motrice
supérieure est nécessaire pour concevoir et appréhender ce mouvement.




2\ Les voies motrices principales.

On a deux grands systèmes parallèles qui vont transmettre les commandes des aires motrices.

a\ Le système direct.

Il est constitué de deux voies principales :
· Cortico-bulbaire : elle contrôle la motricité volontaire des muscles de la face.
· Cortico-spinale (voie pyramidale)
: elle contrôle la motricité volontaire de tous les autres muscles du
corps. Elle est divisée en deux faisceaux cortico-spinaux, latéral et
ventral.

b\ Le système indirect.

Il existe un système indirect, la voie cortico-rubro-spinale, qui effectue un relais au niveau du noyau gris, dans le mésencéphale. Il sert à affiner le mouvement.

3\ Contrôle des mouvements volontaires.

Ce contrôle s’effectue à partir de trois sources d’informations :
- voie sensorielle : informations permanentes sur la position du corps et des muscles
- informations venant du cervelet
- informations venant des noyaux gris.

a\ Les informations sensorielles.

Ces informations viennent
directement des récepteurs sensoriels ou des aires corticales
sensorielles primaires d’ordre supérieur et associatif.
Le cortex pariétal postérieur est une grande source d’informations.
è On a donc une adaptation des commandes motrices en fonction des circonstances.

b\ Les informations du cervelet.

Le cervelet régule aussi l’exécution des mouvements pendant qu’il y a lieu.
Il reçoit de nombreux afférents, de la moelle épinière et du cortex
moteur : il reçoit la copie du programme moteur donné par les aires
motrices.
Le cervelet recueille aussi des informations sensorielles somesthésiques et du labyrinthe.

On a trois grandes régions du cervelet.

a\ Le cervelet spinal.

Il est constitué du vermis et des hémisphères intermédiaires. Il reçoit les informations sensorielles (somesthésiques) et supervise les postures (cf. l’exécution des mouvements volontaires).
Il compare les commandes motrices avec les résultats de l’exécution de l’acte moteur et peut éventuellement modifier cette commande.
L’action se fait par :
- voie directe : du cervelet vers le tronc cérébral (la moelle épinière).
- voie plus longue : du cervelet vers le cortex cérébral moteur puis à la moelle épinière.

b\ Le cervelet cérébral.

Il est constitué par la zone latérale des hémisphères. Cette zone établie surtout des relations avec le cortex cérébral moteur (relations bilatérales) lors de la programmation.

g\ Le cervelet vestibulaire.

Il correspond au lobe flocculo-nodulaire. Il reçoit les informations du labyrinthe et visuelles. Il est impliqué dans toutes les réactions posturales ainsi que dans les mouvements conjugués de la tête et des yeux. Il est aussi organisé somatopiquement.

c\ Le noyau gris de la base.

Il comprend trois gros noyaux : le noyau coudé, le putamen (ces deux structures forment le télencéphale) et le pallidum.
Ces noyaux sont reliés entre eux et à d’autres structures comme le subthallamus (qui appartient au diencéphale) et à une substance noire (qui fait parti du mésencéphale).

Ces structures font
intervenir de nombreux neurones transmetteurs. Elles sembleraient
sélectionner les mouvements les plus adaptés dans une condition donnée.
La maladie de Parkinson (lenteur et pauvreté des mouvements) est le problème d’une voie allant de la substance noire au striatum (avec, comme neurotransmetteur : la dopamine).
La maladie de Huntington entraîne un excès de mouvements imprévisibles à cause de la dégénérescence des cellules du striatum.