Système nerveux
Le système nerveux est un système biologique animal responsable de la coordination des actions avec l'environnement extérieur et de la communication rapide entre les différentes parties du corps. Les êtres vivants dotés d'un système nerveux sont nommés eumétazoaires. Chez les vertébrés, on distingue le système nerveux central (encéphale et moelle épinière) du système nerveux périphérique (nerfs et ganglions). Le système nerveux gère les informations sensorielles, coordonne les mouvements musculaires et régule le fonctionnement des autres organes. Chez les animaux dotés d'un cerveau limbique, il régule également les émotions et chez ceux dotés d'un cerveau cognitif, il est le siège de l'intellect[1].
À l’échelle cellulaire, le système nerveux est défini par la présence de cellules hautement spécialisées appelées neurones. Les neurones ont la capacité, très particulière, de véhiculer un signal électrochimique le long de leur membrane. Ils permettent ainsi la communication rapide entre deux cellules. Ce signal se propage le long de leurs prolongements appelés axone et dendrite, dont la forme peut être très complexe, très étendue et assurer des connexions avec de multiples autres cellules. Ces connexions sont formées au niveau des synapses, lieu où le neurones libère des neurotransmetteurs. Le signal délivré par le neurone peut être excitateur, inhibiteur ou plus subtilement moduler l'activité de la cellule réceptrice.
Les neurones se connectent principalement entre-eux ; ils forment ainsi des réseaux neuronaux complexes. Ces réseaux permettent à l'animal de percevoir et de traiter de multiples informations venant de son environnement pour lui permettre ensuite de se déplacer et d'agir en fonction de la situation.
En plus des neurones, le système nerveux contient des cellules de support appelées cellules gliales, qui apportent un soutien structurel, métabolique et fonctionnel aux neurones.
Le système nerveux est présent chez la majorité des animaux multicellulaires mais varie grandement en termes de complexité[2]. Les seuls animaux multicellulaires à ne pas présenter de système nerveux sont les éponges, les placozoaires et les mesozoaires qui présentent une organisation corporelle simple. Les radiaires présentent un réseau nerveux diffus primitif. À l'exception de quelques vers primitifs, les autres animaux présentent un système nerveux central au niveau de la tête qui se prolonge par une corde nerveuse au centre du corps d'où irradient des nerfs vers le reste du corps. La taille du système nerveux varie de quelques centaines de neurones chez le ver primitif à une centaine de milliards chez l'homme.
Le système nerveux peut faillir en de nombreuses conditions : anomalies génétiques, traumas physiques, intoxications, infections ou simplement par l'effet du vieillissement. Une altération du système nerveux provoque le plus souvent des symptômes graves à cause de l'importance de ce système dans le fonctionnement du corps. La neurologie est la branche de la médecine qui cherche à soigner les pathologies du système nerveux et les neurosciences est la branche pluridisciplinaire scientifique qui est centrée sur son étude.
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Terminologie et vocabulaire [modifier]
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- Système nerveux central (SNC) : portion du système nerveux constituée du cerveau, du tronc cérébral, du cervelet et de la moelle épinière. Il a un rôle de réception, de traitement, d'intégration et d'émission des messages nerveux. L'ensemble du système nerveux central est protégé par une enveloppe osseuse : la boîte crânienne pour l'encéphale et la colonne vertébrale pour la moelle épinière, ainsi que par d'autres enveloppes de tissu protecteur : les méninges.
- Cerveau : l'organe central supervisant le système nerveux. Il est notamment le centre de la pensée consciente.
- Tronc cérébral : Portion de l'encéphale qui fait la jonction entre le cerveau, le cervelet et la moelle épinière. Le tronc cérébral est constitué de haut en bas du mésencéphale, du pont de Varole (ou protubérance annulaire), et du bulbe rachidien (ou medulla oblongata).
- Cervelet : Portion archaïque du cerveau, branchée en parallèle à la face dorsale du tronc cérébral, exerçant les fonctions de maintien de la posture, équilibre, coordination entre les mouvements, mémoire gestuelle.
- Moelle épinière : Elle joue un rôle de transmission des messages nerveux entre le cerveau et le reste du corps mais elle assure aussi une fonction propre d'intégration et d'émission de signaux nerveux, notamment dans les réflexes.
- Système nerveux périphérique : il est constitué des nerfs sensitifs et moteurs issus de la moelle et du tronc cérébral.
- Système nerveux autonome (SNA) : il est constitué des nerfs et ganglions nerveux qui gèrent les fonctions automatiques de régulation (par opposition aux fonctions « conscientes »). On le divise en système nerveux sympathique et système nerveux parasympathique.
Les glandes médullosurrénales sont considérées comme une structure nerveuse appartenant au système sympathique, et sont directement contrôlées par le SNA, bien que leur rôle soit la sécrétion hormonale de catécholamines. - Liquide céphalo-rachidien (LCR) : liquide dans lequel baignent le cerveau et la moelle épinière, d'un volume d'environ 150 mL chez l'homme adulte. Il se renouvelle très rapidement et a des fonctions de protection mécanique, anti-infectieuses, nutritives.
- Nerf : structure anatomique composée de fibres nerveuses, naissant (le plus souvent) de la moelle épinière et se terminant sur sa cible (peau, muscle, organe, ...) ou des organes des sens pour rejoindre le SNC.
Structure [modifier]
Niveau du système nerveux [modifier]
La structure des organismes biologiques qui constituent la biosphère peut être décomposée en plusieurs niveaux d'organisation : atomique, moléculaire, cellulaire, tissulaire, organique, des systèmes, et enfin celui de l'organisme dans sa totalité fonctionnelle.
L'étude scientifique du vivant se fait par des recherches sur les éléments de chacun de ces niveaux, puis par la compréhension des interactions entre ces différents niveaux (voir l'article « Méthode scientifique »).
L'étude du système nerveux permet de comprendre les caractéristiques du contrôle et des régulations réciproques entre l'environnement, l'organisme et le système nerveux. Cette compréhension est une nécessité incontournable car, en dernière analyse, le système nerveux est à l'origine de ce qui constitue l'essentiel de la condition humaine (comportements, émotions, intellect, représentations, valeurs, et culture).
Cellules [modifier]
Cellules nerveuses, formées par une partie principale, le corps de la cellule (péricaryon), duquel sont issus des prolongements, et cellules gliales composent le système nerveux.
Neurone [modifier]
Comme pour toute cellule eucaryote, le corps du neurone comprend un cytoplasme et un noyau. Le cytoplasme est limité par une membrane cytoplasmique. Il contient des filaments que l'on met en évidence par des colorations spéciales et que l'on appelle des neurofibrilles, ces filaments sont en réalité des microtubules. Il contient en outre de nombreuses enclaves (surtout lipidiques) et un organe spécial formé de corpuscules, le réticulum endoplasmique rugueux (ou REG) dont le nombre, la forme et la situation varient suivant la fonction de la cellule ; ce sont les corps de Nissl.
Le noyau ne présente pas de particularité de structure par rapport aux autres cellules. Il est limité par une membrane nucléaire et contient chromatine et nucléoles.
La forme du corps du neurone est cependant variable suivant la région, mais assez constante dans une région déterminée : cellules piriformes au niveau du cervelet, cellules pyramidales au niveau de l'écorce cérébrale.
La taille varie également de 0 à 1 000 micromètres.
Cellule gliale [modifier]
Prolongements de la cellule nerveuse [modifier]
Ils sont constants, c'est en effet grâce à ses prolongements que la cellule nerveuse entre en contact avec les organes qu'elle innerve ou avec les autres neurones. La cellule nerveuse présente deux sortes de prolongements : les dendrites et l'axone.
Dendrites [modifier]
Ce sont des prolongements implantés sur le corps cellulaire qui se présentent sous forme d'arborisations fines et courtes, disposées irrégulièrement et se terminant en de très nombreuses ramifications. Le nombre des dendrites varie selon chaque type de cellule, certaines possédant plusieurs dendrites, un neurone possédant minimum deux dendrites. Le fait essentiel à connaître est que les dendrites, qui sont conductrices de l'influx nerveux, ne peuvent, dans les conditions physiologiques normales, conduire cet influx que dans un seul sens, de l'extrémité des arborisations de la dendrite vers le corps de la cellule (direction dite « cellulipète »). Le sens de conduction de l'influx différencie les dendrites de l'axone.
Axone [modifier]
On lui donne également le nom de cylindraxe. L'axone se présente sous forme d'une tige allongée, de surface lisse, de calibre invariable. Il n'existe qu'un seul axone par cellule nerveuse, alors qu'il peut exister plusieurs dendrites. L'axone est parfois très court, mais sa longueur est parfois considérable : pour les nerfs périphériques par exemple, le neurone moteur est situé au niveau de la moelle épinière et la terminaison de cylindraxe au niveau de la plaque motrice du muscle qu'il innerve, ce qui représente un trajet long parfois de plusieurs décimètres. Le cylindraxe se termine comme les dendrites par des arborisations irrégulières et ramifiées.
Ici encore, le fait essentiel à retenir est que le cylindraxe, tout comme les dendrites, ne conduit les influx nerveux que dans un seul sens, généralement du corps de la cellule nerveuse vers les arborisations terminales de l'axone (direction dite « cellulifuge ») mais il peut potentiellement les conduire dans les deux sens. C'est ce qui se passe pour les neurones sensoriels de la peau, qui ne possèdent pas de dendrites mais un axone avec deux embranchements : un se dirigeant vers la périphérie et les récepteurs sensoriels et un vers le système nerveux central. Le potentiel d'action se propage donc des récepteurs le long du premier embranchement de l'axone dans le sens cellulipète puis passe dans la seconde branche, cette fois-ci dans le sens cellulifuge jusqu'au système nerveux central. Étant donné que dans ce cas de figure, nous n'avons pas un axone et une dendrite, mais un axone ramifié en deux branches, la partie terminale de cet axone peut libérer des neurotransmetteurs dans des synapses dites en passant pour effectuer des actions très rapides suite à la stimulation sensorielle sans attendre une réponse du système nerveux central, nettement plus long à réagir. C'est cette présence de synapses qui permet de dire que nous avons affaire à un axone plutôt qu'à une dendrite.
Territoire cutané [modifier]
La peau, plus grand organe du corps humain, est innervée par le système neurologique afférent ou centripète. Chacune de ses 240 branches cutanées détecte les stimuli tactiles. Elles sont organisées en territoire de distribution cutanée. Des surfaces communes à tous les sujets sont qualifiées d'autonome. D'autres plus vastes, et donc qui se chevauchent, sont qualifiées de territoire maximale de distribution cutanée[3].
Voies intéroceptives [modifier]
C'est le système nerveux autonome, ou système neurovégétatif, dirige et coordonne les fonctions de l'organisme de manière automatique et involontaire. Le système nerveux autonome est formé de deux parties appelées systèmes ortho et parasympathique. Ils sont, en général, antagonistes par les réponses sur les organes cibles. Les nerfs ortho- et parasympathiques transportent des sensations viscérales par des neurones afférents et commandent les fonctions viscéro-motrices et sécrétrices par les neurones efférents. La physiologie du système neurovégétatif consiste à assurer de manière adaptée à l'environnement les fonctions vitales: respiration, pression artérielle, thermorégulation, digestion, excrétion et résistance au stress. En général, les deux systèmes s'opposent par leurs actions; ainsi, le cœur est modéré en permanence par le système parasympathique et accéléré par le système orthosympatique.
Voies pyramidales [modifier]
Le faisceau pyramidal (ou cortico-spinal) contrôle la motricité « volontaire » des vertébrés et joue un rôle important dans les mouvements fins (mouvements guidés visuellement, par exemple : prise d'objet). La lésion spécifique de ces fibres nerveuses (au niveau de la moelle épinière) induit certains déficits moteurs comme :
- une perte des coordinations visuo-motrices (comme l'évitement d'obstacles) ;
- une diminution de la précision du placement des membres sur le sol (ex : marcher sur une échelle).
En revanche, les voies pyramidales ne sont pas indispensables à la réalisation de programmes moteurs automatiques comme la locomotion.
D'un point de vue anatomique, le faisceau pyramidal est constitué des axones efférents du cortex moteur. Ces fibres passent par la capsule interne (où elles forment des petites protubérances de section triangulaire, d'où le terme pyramidal) et accèdent à la moelle épinière et se projettent sur les motoneurones (la voie finale commune) qui activent les muscles.
Fonctions [modifier]
Action conjointe du système nerveux et du système hormonal [modifier]
La distinction entre système nerveux et système hormonal est quelquefois floue, notamment à cause des neurohormones : ce sont des molécules produites par des neurones sous le contrôle d'impulsions nerveuses mais déversées dans le sang. Beaucoup de neurohormones sont produites dans l'hypothalamus et déversées dans le sang dans la neurohypophyse (Exemple : ocytocine, vasopressine...).
Aires motrices et sensorielles et plasticité cérébrale [modifier]
La partie du système nerveux dédiée à l'action des muscles forme, avec le squelette et le système musculaire, l'appareil locomoteur.
Développement [modifier]
Pathologies [modifier]
Même si le système nerveux ne figure pas parmi la liste des organes du corps humain, certaines maladies peuvent fréquemment s'y attaquer, tel la sclérose en plaques, une pathologie assez courante après la quarantaine, chez l'homme. Certaines maladies, beaucoup plus rares, tels la Sclérose latérale amyotrophique, la myélite transverse ou même le Syndrome de Guillain-Barré peuvent aussi endommager celui-ci, entraînant des conséquences beaucoup plus graves, dont des paralysies atteignant tous les muscles du corps. Malheureusement, il n'y a pas encore de traitements disponibles pour ce genre de maladies.
Notes et références [modifier]
- G.Chapouthier, J.J.Matras, Introduction au fonctionnement du système nerveux (codage et traitement de l'information), Editions MEDSI, Paris, 1982
- (en) Nervous System, Columbia University Press
- Spicher, C.J., Desfoux, N. & Sprumont, P. Atlas des territoires cutanés du corps humain; Esthésiologie de 240 branches. Montpellier, Paris: Sauramps Médical, 2010.(ISBN 978-2-84023-669-6)[1]
Voir aussi [modifier]
Articles connexes [modifier]
Liens externes [modifier]
- Schéma détaillé du système nerveux
- La cellule nerveuse Cégep de Sainte-Foy, Québec (présentation de 67 diapositives, 3,2 Mo) [PDF]
- Anatomie fonctionnelle du système nerveux, Cégep de Sainte-Foy, Québec (présentation de 68 diapositives, 3,8 Mo) [PDF]
- Modélisation piagétienne du système nerveux humain
- Sistema nervioso artificial
