La cellule nerveuse II
L'architecture
du neurone
Les
différents types de neurones
Les
cellules de soutien
Neurones
excitateurs versus neurones inhibiteurs
Bref
voyage au niveau moléculaire
Les figures et légendes ci-dessous
sont tirées du livre "Neurosciences.
À la découverte du cerveau". Avec l'aimable autorisation
des auteurs: M.F. Bear, B.W. Connors, et M.A. Paradiso.
L'architecture du neurone
Avant d'expliciter la fonction de la cellule nerveuse, il est utile de s'arrêter
quelques instants sur sa forme caractéristique. Comme toutes les cellules, elle
possède un corps cellulaire, ou soma, mais, contrairement à ces dernières, des
ramifications s'étendent depuis ce corps cellulaire selon une structure arborescente.
On distingue deux types de prolongements:
- l'information provenant des neurones en amont est transmise par l'intermédiaire
des dendrites, on parle alors de signaux d'entrée ou « Inputs».
- l'information quitte le neurone par l'intermédiaire de l'axone pour être
transmise à un ou plusieurs neurones en aval, on parle dans ce cas de signaux
de sortie ou « Outputs ».
Un neurone maintient un contact avec de nombreuses autres cellules nerveuses ;
ces contacts sont appelés des synapses, en moyenne, on comptabilise 10 000 connexions
pour une cellule nerveuse. Le signal qui se propage à l'intérieur des ramifications
nerveuses est de nature électrique, mais, à la synapse, les messages qui doivent
transiter d'un neurone à l'autre sont envoyés, le plus souvent, par l'intermédiaire
d'un messager chimique. Ces substances, appelées neurotransmetteurs, jouent un
rôle très important pour notre santé: quand elles sont relâchées en trop grande
quantité, il en découle de nombreux dysfonctionnements. Par exemple, l'abus de
stupéfiant va modifier le fragile équilibre chimique à la synapse, en l'occurrence,
le taux de neurotransmetteurs relâché et ce processus est à la base de l'accoutumance.
Un neurone reçoit un flot d'informations continu et il doit à tout instant juger
de l'importance des messages reçus avant de transmettre lui-même la synthèse des
informations reçues plus loin. On dit que le neurone "intègre" l'ensemble
des messages électriques reçus par l'intermédiaire de ses dendrites. Ce processus
d'intégration est localisé dans le soma. Si l'information est jugée suffisamment
conséquente, le neurone va en avertir ses voisins au moyen d'un
potentiel
d'action, sinon, il restera silencieux et le flot de l'information s'arrêtera
là.
Figure 2.14. Axone et collatérales d'axone.
Un peu à la manière d'un fil électrique,
l'axone véhicule les messages nerveux à distance, dans le système nerveux. Le
sens
de la transmission de l'information nerveuse est indiqué par les flèches.
Les différents types de neurones
On distingue plusieurs classifications de neurones selon le nombre de neurites,
leur forme anatomique, leur fonction et le type de neurotransmetteurs qu'ils
sécrètent.
Distinction selon le nombre de neurites
- 1 neurite: neurone unipolaire
- 2 neurites: neurone bipolaire
- n neurites: neurone multipolaire
Distinction anatomique (3 exemples)
- Les cellules pyramidales se trouvent dans la matière grise
ou cortex cérébral.
- Les neurones en étoiles se trouvent également dans le cortex
cérébral.
- Les cellules de Purkinje sont des cellules aux ramifications très nombreuses
et diffuses que l'on retrouve exclusivement dans le cervelet.
Distinction selon leur fonction
- Les neurones sensoriels sont directement reliés aux organes
des sens et sont responsables de faire transiter l'information sensorielle
(on dit aussi information ascendante) vers le cerveau.
- Les motoneurones ou neurones moteurs se
chargent de faire transiter les ordres provenant du cerveau (on dit également
information descendante) en direction des muscles.
- Les interneurones sont représentés par tous les neurones
qui ne sont ni sensoriels ni moteurs mais qui font la jonction entre ces deux
types de neurones.
Figure 2.19. Classification des neurones
sur la base du nombre de leurs neurites.
Les cellules de soutien
L'architecture neuronale est soutenue par un aggloméra de cellules qualifiées
de cellules gliales ou cellules de soutien. En voici les principaux
constituants:
- Les astrocytes s'occupent de réguler la concentration de
diverses substances contenues dans le milieu cellulaire. On pense également
qu'ils ont un rôle important pour seconder les neurones dans le traitement
de l'information.
- Les cellules de Schwann et les oligodendrocytes sont des
cellules particulières qui forment une gaine isolante, composée de myéline
qui s'enroulent autour des fibres nerveuses. Cet espèce d'isolation biologique
sert à optimiser la vitesse de conduction de l'information le long de l'axone.
- La microglie est un type de cellule qui s'occupe en quelque
sorte de "faire le ménage", c'est-à-dire de libérer le milieu extracellulaire
de tous les déchets cellulaires environnants.
Figure 2.23. Représentation d'un oligodendrocyte.
Comme les cellules de
Schwann au niveau des nerfs périphériques, les oligodendrocytes sont à l'origine
de la gaine de myéline formée autour d'un très grand nombre d'axones du système
nerveux central et de la moelle épinière. La gaine de myéline est interrompue
à
intervalles réguliers par les noeuds de Ranvier.
Neurones excitateurs versus neurones inhibiteurs
Lorsque deux neurones sont connectés l'un à l'autre, on les distingue selon
le sens de transit de l'information: le neurone présynaptique,
c'est-à-dire, le neurone situé avant la synapse transmet l'information au neurone
postsynaptique, soit le neurone situé en aval de la synapse. Selon
qu'il soit excitateur ou inhibiteur, le neurone présynaptique va imposer deux
comportements opposés au neurone postsynaptique:
- un neurone excitateur qui décharge va activer le neurone
postsynaptique;
- un neurone inhibiteur qui décharge va empêcher le neurone
postsynaptique de décharger.
Bref voyage au niveau moléculaire
La structure ou cytosquelette du neurone est formée de longues
molécules relativement robustes, principalement de l'actine
et des microtubules qui sont responsables de soutenir l'architecture
de la cellule nerveuse.
Les mitochondries représentent un type d'organelles importantes
que l'on trouve principalement dans le soma de toutes les cellules. Elles jouent
un rôle crucial puisqu'elles sont capables de puiser de l'énergie dans l'oxygène
que nous inhalons et de la transformer en énergie vitale pour la survie du neurone.
La présence de longues ramifications, appelées neurite lorsqu'on
ne distingue pas l'axone des dendrites, implique que la cellule nerveuse doit
pouvoir faire transiter différents facteurs du soma aux extrémités des neurites.
Ce transite porte le nom de transport axoplasmique et il joue
un rôle fondamental, notamment pour l'axone qui ne peut pas synthétiser de protéines
et qui doit donc se faire envoyer ces dernières par le soma. Pour que la communication
soit correctement établie, il faut que les messages puissent transiter dans
les deux sens. On parle de transport axoplasmique antérograde lorsque les molécules
transitent du soma aux extrémités et de transport rétrograde dans le sens contraire.
Figure 2.26. Implication des microtubules dans
le transport
axomplasmique. Le matériel à transporter est incorporé dans la
membrane de vésicules particulières qui vont migrer du soma vers la
partie terminale des axones grâce à l'action d'une protéine, la kinésine,
se déplaçant le long des microtubules par un processus dépendant
de l'ATP.
La membrane cellulaire, dite aussi
membrane phospholipidique,
sépare le
milieu intracellulaire du
milieu extracellulaire.
Sa fonction de barrière imperméable joue un rôle critique pour le bon fonctionnement
de la cellule nerveuse. Elle est formée d'une double couche phospholipidique.
Ce sont des molécules dont une extrémité est polaire (groupe phosphate qui attire
l'eau) alors que l'autre extrémité est non-polaire (repousse l'eau, comme l'huile
par exemple). Imbriqués dans cette membrane, on trouve des
canaux ioniques.
Cet aguillage de protéines forme une sorte de tunnel reliant l'intérieur de l'extérieur
de la cellule. Une caractéristique fondamentale de ces canaux est qu'ils peuvent
s'ouvrir et se refermer, pour ne laisser pénétrer ou s'échaper dans la cellule
que certaines substances spécifiques. C'est la raison pour laquelle un neurone
peut être perméable à certains ions et pas à d'autres.
Figure 3.7. Structure du canal ionique membranaire.
Les canaux ioniques
sont constitués par des protéines insérées dans la membrane
qui s'assemblent
entre elles pour former un pore. Dans cet exemple, le canal
est constitué .
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