Objectifs

• Décrire le neurone et la nature du message nerveux (potentiel de repos, potentiel d'action, codage en fréquence).
• Expliquer la transmission du message au niveau d'une synapse chimique.
• Analyser un arc réflexe.
• Définir une hormone, une glande endocrine, une cellule cible et un récepteur.
• Comparer les deux modes de communication.
• Montrer comment ils s'associent (neurohormones, réponse au danger, axe hypothalamo-hypophysaire).

1. Le neurone et le message nerveux

Le neurone est la cellule du système nerveux. Il comprend un corps cellulaire (avec le noyau), des dendrites qui reçoivent les messages, un long prolongement, l'axone, souvent entouré d'une gaine de myéline, et une arborisation terminale qui transmet le message à d'autres cellules. Un nerf est un faisceau de nombreux axones.

Exerce-toi : place le nom de chaque partie du neurone sur le schéma.

Potentiel de repos et potentiel d'action

Au repos, la face interne de la membrane d'un neurone est chargée négativement par rapport à la face externe : c'est le potentiel de repos, de l'ordre de \(-70\) mV. Il est maintenu par une répartition inégale des ions (plus de \(\ce{K+}\) à l'intérieur, plus de \(\ce{Na+}\) à l'extérieur) entretenue par la pompe \(\ce{Na+}/\ce{K+}\).

Lorsqu'une stimulation est suffisante (elle atteint le seuil), la membrane s'inverse brièvement : c'est le potentiel d'action (PA), qui dure de l'ordre de 1 à 2 ms.

Exemple résolu 1 : lire un enregistrement

Sur une fibre nerveuse, une stimulation faible provoque 4 PA en 20 ms, une stimulation forte 10 PA en 20 ms. Calculer la fréquence des PA dans chaque cas et conclure. Cherche d'abord.

2. La synapse : passage du message d'un neurone à l'autre

Une synapse chimique relie l'arborisation terminale d'un neurone (présynaptique) à une autre cellule (neurone, muscle ou glande, postsynaptique). Le message y est transmis par un neurotransmetteur, par exemple l'acétylcholine à la jonction entre un nerf et un muscle.

3. L'arc réflexe : un circuit nerveux complet

Un réflexe est une réponse involontaire, rapide et stéréotypée à une stimulation. Le circuit suivi est l'arc réflexe :

flowchart LR
A[Etirement du muscle] --> B[Recepteur fuseau neuromusculaire]
B --> C[Neurone sensitif]
C --> D[Moelle epiniere synapse]
D --> E[Motoneurone]
E --> F[Contraction du muscle]

Dans le réflexe rotulien, le neurone sensitif fait synapse directement avec le motoneurone dans la moelle épinière (réflexe monosynaptique). Le cerveau n'est pas indispensable à la réponse, même s'il est informé ensuite.

4. La communication hormonale

• Une hormone est une molécule sécrétée par une glande endocrine (ou des cellules endocrines), déversée dans le sang et qui agit à distance, à très faible concentration.
• Les cellules cibles sont celles qui portent des récepteurs spécifiques de l'hormone, à leur surface ou à l'intérieur de la cellule.
• Le message hormonal est codé en concentration : plus il y a d'hormone dans le sang, plus l'effet est important.

Exemples : insuline (pancréas, baisse de la glycémie), adrénaline (médullosurrénale, préparation à l'effort), testostérone (testicules, caractères sexuels masculins), hormones thyroïdiennes (thyroïde, métabolisme).

Exemple résolu 2 : prouver une communication hormonale

Chez un jeune coq, on enlève les testicules : la crête et les comportements du coq ne se développent pas. Si l'on greffe un testicule dans l'abdomen de l'animal, loin de sa position normale et sans connexion nerveuse, la crête se développe normalement. Que peut-on conclure ? Cherche d'abord.

L'axe hypothalamo-hypophysaire : un chef d'orchestre

L'hypothalamus contient des neurones qui sécrètent des neurohormones dans le sang : ils sont à la frontière des deux systèmes. Par exemple, chez l'homme, la GnRH de l'hypothalamus stimule l'hypophyse, qui libère la LH ; la LH stimule la production de testostérone par les testicules. La testostérone exerce en retour un rétrocontrôle négatif sur l'hypothalamus et l'hypophyse, ce qui stabilise son taux.

flowchart LR
H[Hypothalamus GnRH] --> P[Hypophyse LH]
P --> T[Testicules testosterone]
T -->|retrocontrole negatif| H

5. Comparer et intégrer les deux systèmes

Une réponse intégrée : la réaction au danger

Erreurs fréquentes

• Croire qu'un potentiel d'action est plus grand quand la stimulation est plus forte (sur une fibre, c'est la fréquence qui change).
• Dire que le courant électrique traverse la synapse : le message y devient chimique.
• Confondre nerf (faisceau d'axones) et neurone (une cellule).
• Oublier le récepteur : sans récepteur spécifique, pas d'action de l'hormone.
• Opposer totalement les deux systèmes : les neurohormones et l'adrénaline montrent qu'ils travaillent ensemble.

Cartes mémo

Récapitulatif

• Le message nerveux est une suite de potentiels d'action, codée en fréquence, qui se propage le long des axones.
• À la synapse, il devient chimique : un neurotransmetteur, codé en concentration, agit sur des récepteurs postsynaptiques.
• L'arc réflexe relie un récepteur à un effecteur par un centre nerveux (la moelle épinière pour le réflexe rotulien).
• Le message hormonal circule dans le sang, codé en concentration, et n'agit que sur les cellules cibles possédant le récepteur.
• Rapide et précis d'un côté, plus lent et durable de l'autre, les deux systèmes s'associent : neurohormones, adrénaline, axe hypothalamo-hypophysaire.