Objectifs

• Décrire l'organisation du système nerveux et la structure d'un neurone.
• Identifier les éléments d'un arc réflexe et expliquer un réflexe inné.
• Expliquer la nature du message nerveux : potentiel de repos, potentiel d'action, codage.
• Comprendre la transmission synaptique et l'intégration par le neurone.
• Distinguer réflexe inné, réflexe conditionné et mouvement volontaire.

1. Organisation du système nerveux

• Le système nerveux central (SNC) : l'encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral), protégé par la boîte crânienne, et la moelle épinière, protégée par la colonne vertébrale.
• Le système nerveux périphérique : les nerfs crâniens et rachidiens qui relient le SNC aux organes des sens, aux muscles et aux glandes.

Un nerf rachidien est relié à la moelle épinière par deux racines : la racine dorsale (porte un ganglion spinal) est sensitive, la racine ventrale est motrice. C'est ce qu'ont montré les expériences de section et de stimulation des racines (expériences de Magendie, XIXe siècle).

Le neurone, unité du système nerveux

Le neurone est une cellule spécialisée : un corps cellulaire contenant le noyau, des dendrites courtes et ramifiées qui reçoivent les messages, un axone qui les conduit, souvent entouré d'une gaine de myéline, et des terminaisons axonales qui transmettent le message à la cellule suivante. La substance grise contient surtout des corps cellulaires ; la substance blanche, surtout des fibres myélinisées.

À toi : place les noms des parties du neurone sur le schéma.

2. Le réflexe inné et l'arc réflexe

Un réflexe est une réponse involontaire, rapide et stéréotypée à une stimulation. Un réflexe inné existe dès la naissance chez tous les individus de l'espèce (réflexe de retrait, réflexe myotatique déclenché par le choc du marteau sous le genou, réflexe pupillaire).

Le trajet suivi par le message nerveux s'appelle l'arc réflexe. Découvre-le étape par étape :

3. La nature du message nerveux

Avec deux électrodes, l'une à la surface, l'autre à l'intérieur de l'axone, on mesure une différence de potentiel :

• Au repos, l'intérieur est négatif par rapport à l'extérieur : c'est le potentiel de repos, de l'ordre de \( -70 \text{ mV} \). Il est dû à une répartition inégale des ions \( \ce{Na+} \) (plus nombreux dehors) et \( \ce{K+} \) (plus nombreux dedans), entretenue par la pompe \( \ce{Na+}/\ce{K+} \).
• Stimulé au-delà d'un seuil, la membrane s'inverse brièvement (environ 1 à 2 ms) : c'est le potentiel d'action. Dépolarisation (entrée de \( \ce{Na+} \)), puis repolarisation (sortie de \( \ce{K+} \)), puis retour au repos.

Le potentiel d'action obéit à la loi du tout ou rien : en dessous du seuil, pas de potentiel d'action ; au-dessus, son amplitude est toujours la même. L'intensité de la stimulation est donc codée par la fréquence des potentiels d'action, pas par leur amplitude.

flowchart LR
A[Potentiel de repos] -->|stimulation au dessus du seuil| B[Dépolarisation entrée de sodium]
B --> C[Repolarisation sortie de potassium]
C --> D[Hyperpolarisation]
D --> A

La vitesse de propagation est plus grande dans les fibres myélinisées (conduction « saltatoire » de nœud de Ranvier en nœud de Ranvier) et dans les fibres de grand diamètre.

Exemple résolu 1 : calculer une vitesse de conduction

On stimule un nerf et on enregistre le potentiel d'action en deux points distants de \( d = 4{,}0 \text{ cm} \). Il arrive au second point \( \Delta t = 0{,}80 \text{ ms} \) après le premier. Calcule la vitesse de conduction. Cherche d'abord.

4. La synapse et l'intégration du message

Une synapse est la zone de contact entre un neurone et une autre cellule (neurone, fibre musculaire). La transmission se fait en plusieurs temps :

La transmission est donc chimique et unidirectionnelle (du présynaptique vers le postsynaptique). Elle entraîne un court délai synaptique. Le message postsynaptique est codé en concentration de neurotransmetteur.

Un neurone reçoit des milliers de synapses, excitatrices ou inhibitrices. Il fait la « somme » des PPSE et des PPSI (sommation spatiale : plusieurs synapses en même temps ; temporelle : une même synapse sollicitée rapidement). Si la somme atteint le seuil au niveau du segment initial de l'axone, il émet des potentiels d'action : c'est l'intégration.

Exemple résolu 2 : analyser une expérience

On applique sur une jonction neuromusculaire un produit qui bloque l'acétylcholinestérase. Que se passe-t-il pour le muscle ? Cherche d'abord.

5. Du réflexe au comportement volontaire

• Réflexe conditionné : acquis par apprentissage. Pavlov a montré qu'un chien associe un stimulus neutre (un son) à un stimulus absolu (la nourriture qui fait saliver). Après plusieurs associations, le son seul déclenche la salivation. Ce réflexe fait intervenir le cortex cérébral ; il s'éteint s'il n'est plus renforcé.
• Mouvement volontaire : décidé et contrôlé consciemment. Il naît dans l'aire motrice du cortex cérébral ; le message descend par la moelle épinière jusqu'aux motoneurones. Les voies motrices se croisent : l'hémisphère gauche commande la moitié droite du corps.

Exemple résolu 3 : interpréter une observation

Après un accident vasculaire cérébral touchant l'aire motrice de l'hémisphère gauche, un patient ne peut plus bouger volontairement la main droite, mais son réflexe de retrait de cette main est conservé. Explique.

Récapitulatif

• Le système nerveux comprend un SNC (encéphale, moelle épinière) et des nerfs ; le neurone en est l'unité.
• Un réflexe inné suit un arc réflexe : récepteur, neurone sensitif, centre nerveux, neurone moteur, effecteur.
• Le message nerveux est une suite de potentiels d'action (tout ou rien) codée en fréquence.
• À la synapse, le message devient chimique (neurotransmetteur) et est codé en concentration ; le neurone intègre PPSE et PPSI.
• Réflexes conditionnés et mouvements volontaires font intervenir le cortex cérébral.