Lernzettel: Organisation cellulaire et fonctions du système nerveux

📋 Plan du Cours

1. Types et fonctions des neurones et cellules gliales dans le système nerveux
2. Organisation cellulaire et fonctions principales du neurone
3. Mécanismes de transmission synaptique et types de synapses
4. Propriétés des canaux ioniques et maintien des gradients ioniques membranaires
5. Transport axonal antérograde et rétrograde et protéines motrices associées
6. Classification des neurones selon fonction, structure, forme, effet, longueur d’axone et identité neurochimique
7. Rôles et caractéristiques des principaux types de cellules gliales : astrocytes, microglie, oligodendrocytes, cellules de Schwann et épendymocytes
8. Barrière hémato-encéphalique : structure, fonctions et régulation du milieu cérébral

📖 1. Types et fonctions des neurones et cellules gliales dans le système nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurones : Cellules excitables du système nerveux responsables de la transmission, de l'intégration, du traitement et du stockage de l'information, participant ainsi à la régulation des comportements.
• Plexus choroïde : Un centre intermédiaire entre le SN et le système immunitaire.
• Cellules gliales : Ces échanges sont assurés grâce à une interface sang-cerveau due à la présence de cellules gliales spécialisées 85 Schematic representation of the basal hypothalamus.
• Dans la zone : Localisées dans la zone subventriculaire (3ème ventricule).

📝 Points essentiels

• Les neurones sont des cellules excitables responsables de la transmission de l'information dans le système nerveux.
• Les cellules gliales sont non excitables et assurent la protection et le soutien des neurones.
• Le système nerveux central contient 5 à 10 fois plus de cellules gliales que de neurones.
• Les neurones régulent les comportements par traitement, intégration, transmission et stockage de l'information.
• Spécialisation des neurones et de la glie.

💡 À retenir

Les neurones sont des cellules excitables responsables de la transmission de l'information dans le système nerveux.

📖 2. Organisation cellulaire et fonctions principales du neurone

🔑 Notions clés & Définitions

• Segment initial de l’axone : Zone située au départ de l’axone où est généré le potentiel d’action.
• Cette pompe nécessite l’hydrolyse : Processus par lequel la pompe Na/K utilise l’énergie issue de la décomposition de l’ATP en ADP pour fonctionner.

📝 Points essentiels

• Le neurone reçoit et intègre les stimuli principalement via les dendrites et le soma.
• Le segment initial de l’axone (axon hillock) est le site de génération du potentiel d’action.
• (neurone, muscle, glande) Fonctions du Neurone 1.

💡 À retenir

Le segment initial de l’axone (axon hillock) est le site de génération du potentiel d’action.

📖 3. Mécanismes de transmission synaptique et types de synapses

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse chimique : Jonction neuronale caractérisée par une transmission unidirectionnelle de l'information via la libération de neurotransmetteurs dans une fente synaptique d'environ 25 nm.
• Synapse électrique : Jonction neuronale formée par des jonctions gap, où des connexons composés de connexines s'alignent pour créer un canal hydrophile permettant un passage direct des ions, avec une structure symétrique et un espace intercellulaire réduit d'environ 3 nm.
• Jonction gap : Structure constituée de deux connexons hexamériques, chacun formé de six sous-unités protéiques de connexine, accolés bout à bout sur leur face extracellulaire pour former un canal hydrophile entre deux membranes cellulaires adjacentes.

📝 Points essentiels

• La transmission synaptique chimique est unidirectionnelle et implique la libération de neurotransmetteurs.
• Les synapses chimiques peuvent être axo-somatiques, axo-dendritiques, axo-axoniques ou dendro-dendritiques.
• Les synapses électriques sont formées par des jonctions gap constituées de connexines, permettant un passage direct des ions.
• Les synapses électriques présentent une structure symétrique et un espace intercellulaire réduit (~3 nm).

💡 À retenir

La transmission synaptique chimique est unidirectionnelle et implique la libération de neurotransmetteurs.

📖 4. Propriétés des canaux ioniques et maintien des gradients ioniques membranaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Canal voltage-dépendant : Type de canal ionique dont l'ouverture dépend d'une variation du potentiel membranaire (Vm), permettant le passage d'ions lorsque ce potentiel change.
• Toujours ouvert Ces canaux sont : Canaux ioniques dits de fuite qui restent constamment ouverts et sont essentiellement perméables au potassium (K+) ou à la fois au sodium (Na+) et au potassium (K+).
• Ouvert Ces canaux sont essentiellement : Canaux ioniques qui, lorsqu'ils sont ouverts, présentent une perméabilité principalement au potassium (K+) ou à la fois au sodium (Na+) et au potassium (K+).
• Canaux sont essentiellement perméables : Propriété des canaux ioniques de fuite qui les rend principalement perméables aux ions potassium (K+) ou à la fois aux ions sodium (Na+) et potassium (K+).

📝 Points essentiels

• Les canaux de fuite, toujours ouverts, sont principalement perméables au K+ ou à la fois au Na+ et K+.
• Les canaux voltage-dépendants s’ouvrent en réponse à une variation du potentiel membranaire (Vm).
• Les canaux ioniques ne transportent jamais d’ions contre leur gradient de concentration.
• Axone Conduit les PA Terminaisons nerveuses Transmission Synaptique 8 Receive and integrate inputs Conducts action potential Axon hillock Generates action potential Transmits target cell receives and integrates inputs 9 10 Synapses chimiques
• Synapses axo-somatiques
• Synapses axo-dendritiques
• Synapses axo-axoniques
• Synapses dendro-dendritiques 11 A la fois entre glie, glie-neurone, neurone-neurone Entre neurone-neurone, neurone-cellule non neuronale 12 13 La transmission de l’information dans une synapse chimique Transmission de l’information possible que dans une seule direction 14 15 Plusieurs types de stimuli provoquent l’ouverture d’un canal ionique Canal chimio- dépendant Ouverture par fixation d'un ligand spécifique (ex : synapse chimique) Ouverture par modification du voltage membranaire Ex Canal Na+ (potentiel action) les + fréquents mécano- dépendants Canal voltage- dépendant Ouverture par une variation des propriétés mécaniques de la membrane (ex: une déformation) Un canal ne transporte jamais d’ion contre son gradient 16 Les protéines transmembranaires sont responsables de l’activité électrophysiologique des Cellules.

💡 À retenir

Les canaux ioniques et la pompe Na/K collaborent pour maintenir les gradients ioniques essentiels à l'excitabilité neuronale.

📖 5. Transport axonal antérograde et rétrograde et protéines motrices associées

🔑 Notions clés & Définitions

• Kinésine et Dynéine : Protéine motrice qui déplace des vésicules le long des microtubules de l'axone dans le sens antérograde, à une vitesse de 100 à 400 mm par jour.
• Appareil de Golgi : granuleux Principaux constituants d’une cellule eucaryote animale « type » Peroxysomes Appareil de Golgi Ribosome Cytosquelette 4 5 6 4.
• Transporté vers l’extérieur : le Na est transporté vers l’extérieur et le K vers l’intérieur.

📝 Points essentiels

• Le transport antérograde rapide transporte des vésicules le long des microtubules à une vitesse de 100 à 400 mm par jour.
• Le transport antérograde lent transporte principalement des protéines du cytosquelette à une vitesse de 0,1 à 2 mm par jour.
• Le transport rétrograde rapide ramène des corps pluri-vésiculaires vers le soma pour dégradation et signalisation, à une vitesse de 100 à 400 mm par jour.
• La kinésine est la protéine motrice associée au transport antérograde, tandis que la dynéine est associée au transport rétrograde.
• • LE TRANSPORT RÉTROGRADE RAPIDE • Il consiste en un transport de corps pluri-vésiculaires (100-300 nm) le long des microtubules de l'axone à une vitesse de 100 à 400 mm par jour.

💡 À retenir

Le transport axonal implique des mécanismes distincts avec des vitesses variables, utilisant la kinésine pour le transport antérograde rapide et lent, et la dynéine pour le transport rétrograde rapide, assurant le déplacement ciblé de vésicules et corps pluri-vésiculaires.

📖 6. Classification des neurones selon fonction, structure, forme, effet, longueur d’axone et identité neurochimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurones sensoriels : Neurones fonctionnels spécialisés dans la réception et la transmission des stimuli sensoriels vers le système nerveux central.
• Identité Neurochimique : Caractéristique des neurones définie par les neurotransmetteurs ou marqueurs chimiques qu'ils utilisent, tels que glutamatergique, cholinergique, dopaminergique ou GABAergique.
• Classification des Neurones : Neurones modulateurs 46 Classification des Neurones 1.

📝 Points essentiels

• Les neurones sont classés en fonction de leur rôle (sensoriels, motoneurones, interneurones).
• La morphologie distingue unipolaires, bipolaires et multipolaires selon le nombre de prolongements.
• La forme (pyramidale, étoile, basket, granulaire) et l’effet (excitateurs, inhibiteurs, modulateurs) permettent une classification supplémentaire.
• La vitesse de conduction dépend du diamètre et de la myélinisation de l’axone, avec un diamètre plus gros et la myélinisation accélérant la conduction.
• L’identité neurochimique inclut des types comme glutamatergique, cholinergique, dopaminergique, GABAergique.
• Neurones locaux ou interneurones 47 48 Afférences Primaires
• Vitesse de Conduction – gros diamètre: rapide – myélinisée: rapide 49 En fonction du diamètre de l’ Axone
• Afférances sensorielles – Taille: gros  petit – Aa, Ab, Ad, C
• C: small, non myélinisée – douleur & température Ab: gros myélinisée - toucher 50 Classification des Neurones 1.
• Longueur et diamètre des axones a.

💡 À retenir

La diversité neuronale se comprend par une classification multiple basée sur leur fonction, morphologie, forme, effet, longueur d’axone et identité neurochimique.

📖 7. Rôles et caractéristiques des principaux types de cellules gliales : astrocytes, microglie, oligodendrocytes, cellules de Schwann et épendymocytes

🔑 Notions clés & Définitions

• Microglie : Composante immunitaire du système nerveux central capable de phagocytose et d'activation en forme amiboïde lors d'inflammation ou de toxicité neuronale.
• Cellules de Schwann : Cellules gliales du système nerveux périphérique qui myélinisent les axones et facilitent la régénération axonale après une lésion.

📝 Points essentiels

• Les astrocytes assurent un soutien mécanique et métabolique, régulent la concentration ionique, réalisent le reuptake des neurotransmetteurs et participent à la formation de la cicatrice gliale.
• Les oligodendrocytes myélinisent les axones du système nerveux central et sécrètent des neurotrophines telles que NGF, BDNF et neurotrophine-3.
• Les épendymocytes bordent les ventricules, produisent et font circuler le liquide céphalo-rachidien, et participent au transport hormonal via les tanycytes.
• Oligodendrocytes Myélinisation des axones du SNC 76 Types de cellules gliales 77 In vivo In vitro Oligodendrocytes sécrètent des neurotrophines tels que le nerve growth factor (NGF), brain derived neurotrophic factor (BDNF) et la neurotrophine-3 (Dai et al., 2003), ayant une action trophique sur les neurones adjacents.

💡 À retenir

La diversité des cellules gliales reflète leurs fonctions spécialisées dans le soutien mécanique et métabolique, la myélinisation, la protection immunitaire et la régulation du microenvironnement neuronal.

📖 8. Barrière hémato-encéphalique : structure, fonctions et régulation du milieu cérébral

🔑 Notions clés & Définitions

• Apport permanent : La nécessité d'un approvisionnement continu en oxygène et glucose par le sang, indispensable au fonctionnement neuronal car le neurone ne stocke pas de glucose sous forme de glycogène.
• Jonctions serrées : Présence de jonctions serrées entre les cellules endothéliales 2.
• Barrière hémato-encéphalique : Propriétés de la barrière hémato-encéphalique 95 BHE: Fonctions
• Maintien d’un environnement cérébral stable – larges fluctuations à la périphérie
• Barrière – Contre les toxines – Neurotransmetteurs & autres molécules chimiques
• Régule les nutriments – Glucose, acides amines essentiels, électrolytes, acides gras, Oxygène, CO2, alcool, drogues, médicaments, Protéines, urée, etc… 96 Les protéines transmembranaires sont responsables de l’activité électrophysiologique des Cellules.

📝 Points essentiels

• La BHE est formée par des jonctions serrées entre cellules endothéliales, limitant la perméabilité.
• La BHE maintient un environnement cérébral stable en filtrant toxines, neurotransmetteurs et molécules chimiques.
• La perméabilité sélective dépend de la solubilité lipidique et du poids moléculaire des substances.
• La BHE possède des transporteurs spécifiques comme GLUT-1 pour le glucose et des récepteurs pour la transferrine (transport du fer).
• La BHE régule l’apport de nutriments essentiels et protège le cerveau contre les fluctuations périphériques.
• Perméabilité sélective aux molécules basée sur leurs solubilité lipidique et poids moléculaire 3.
• Présence de marqueurs spécifiques Richesse en trasporteurs de glucose (GLUT-1) et le récepteur à la transferrine (transport du fer).

💡 À retenir

La BHE est formée par des jonctions serrées entre cellules endothéliales, limitant la perméabilité.

📊 Tableaux de Synthèse

Types de neurones selon fonction et structure

Type	Fonction	Morphologie	Neurochimie
Neurones sensoriels	Réception stimuli	Bipolaires, unipolaires	Glutamatergique, cholinergique
Neurones moteurs	Contrôle musculaire	Multipolaires	Cholinergique, GABAergique
Interneurones	Transmission locale	Multipolaires	GABAergique, glutamatergique

Transport axonal et protéines motrices

Type de transport	Mécanisme	Vitesse	Rôle
Antérograde	Kinésine	Rapide	Transport vésicules
Rétrograde	Dynéine	Rapide	Transport débris, neurotrophines

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confondre neurones excitables et cellules gliales non excitables.
2. Confusion entre synapse chimique et électrique.
3. Mélanger mécanismes de transport antérograde et rétrograde.
4. Oublier la perméabilité sélective de la barrière hémato-encéphalique.
5. Confondre canaux voltage-dépendants et canaux de fuite.
6. Mélanger la classification morphologique et fonctionnelle des neurones.
7. Confondre la structure et la fonction des jonctions gap.

✅ Checklist Examen

1. Revoir la différence entre neurones et cellules gliales.
2. Étudier les types de synapses et leur mode de transmission.
3. Mémoriser les mécanismes de transport axonal.
4. Comprendre la composition et la fonction de la barrière hémato-encéphalique.
5. Savoir la classification des neurones selon leur morphologie.
6. Connaître les propriétés des canaux ioniques.
7. Identifier les principaux types de cellules gliales.
8. Revoir la régulation du milieu cérébral par la BHE.