Système nerveux autonome

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Le système nerveux autonome (aussi appelé système nerveux (neuro-)végétatif ou système nerveux viscéral) est la partie du système nerveux responsable des fonctions "automatiques", non soumises au contrôle volontaire[1]. Il contrôle notamment les muscles lisses (digestion, vascularisation...), les muscles cardiaques, la majorité des glandes exocrines (digestion, sudation...) et certaines glandes endocrines. Le système nerveux autonome contient des neurones périphériques mais aussi centraux (cf plus bas).

Il est composé de voies afférentes (composées par les ganglions sensoriels crâniens) relayant les informations sensitives, comme les mesures de la pression artérielle ou de la teneur en oxygène du sang. Ces informations convergent au niveau d'un centre intégrateur, le noyau du tractus solitaire, situé dans le système nerveux central. Celui-ci envoie des informations dans les voies efférentes pour modifier par exemple la dilatation des bronches ou la libération de sucs digestifs.

La partie efférente du système nerveux autonome est divisée en deux composantes aux fonctions antagonistes, le système nerveux orthosympathique et le système nerveux parasympathique. L'appartenance du système nerveux entérique au système nerveux autonome est discutée[2][3].

Terminologie[modifier | modifier le code]

Le maintien de l’équilibre du milieu intérieur, ou homéostasie, implique des interactions complexes entre des aspects physiologiques et comportementaux. C'est Langley qui, en 1903, introduit la notion de système nerveux autonome pour décrire la composante du système nerveux en charge de cette fonction, en opposition à des neurones contrôlant volontairement ou consciemment des fonctions telles que le mouvement d’un membre. Langley décrivait le système nerveux autonome comme essentiellement moteur, régulant les glandes sécrétrices, les muscles cardiaques et les muscles lisses des viscères et des vaisseaux sanguins. Il n’y intégrait pas les fibres afférentes (sensitives) qu’il considérait comme mineures et purement somatiques (relayant principalement les sensations comme la douleur).

Cette vision ancienne d’un système nerveux autonome principalement moteur persiste encore. On sait cependant aujourd’hui que la majorité des fibres contenues dans le nerf vague, par exemple, sont sensitives et relaient les sensations viscérales impliquées dans l’homéostasie. Cette nomenclature a de plus été remise en cause, au profit du terme de système nerveux viscéral (Blessing[4], 1997). Ce terme de système nerveux viscéral est plus approprié car:

  • il caractérise fonctionnellement les neurones qui le composent.
  • le système nerveux viscéral dépend du:

système nerveux central avec, d'une part, la régulation opérée par l'hypothalamus, le tronc cérébral et le système limbique, d'autre part, l'influence des émotions

système nerveux somatique avec les afférences des organes des sens, des extérocepteurs et des propriocepteurs [5]

Organisation[modifier | modifier le code]

Le SNA forme le système nerveux périphérique, conjointement avec le système nerveux somatique et le système nerveux entérique[6].

Comparaison entre les systèmes nerveux autonome et somatique[modifier | modifier le code]

Ce comparatif [7]entre les deux principales composantes du système nerveux périphérique permet de saisir leur spécificité.

Système nerveux somatique système nerveux autonome
voie motrice 1 neurone: le motoneurone (myélinique) 2 neurones: le neurone préganglionnaire (amyélinique) et le neurone ganglionnaire (myélinique)
neurotransmetteurs acétylcholine acétylcholine, noradrénaline, adrénaline
effecteurs innervés muscles squelettiques muscles lisses, muscle cardiaque et glandes
effet toujours stimulateur inhibiteur ou stimulateur (quel que soit le neurotransmetteur ou le récepteur situé sur l'effecteur)

Le SNA peut être divisé en voie sensitive et voie motrice.

Voie sensitive[modifier | modifier le code]

Sur le plan sensoriel, il traite, via des récepteurs sensoriels autonomes, les informations en provenance de la sensibilité viscérale (ou intéroceptive) : pression sanguine, dilatation des intestins...

Il reçoit aussi des messages en provenance des afférences du système nerveux somatique (5 sens, neurones sensitifs somatiques).

Voie motrice[modifier | modifier le code]

La partie motrice est composée des systèmes sympathique et parasympathique[8]. Leurs rôles sont différents : ils exercent généralement des effets antagonistes (mais parfois coordonnés voire synergiques[9]) sur les mêmes organes cibles[10]. Leur organisation ainsi que les neurotransmetteurs libérés sont également différents.

Similitudes entre les systèmes sympathique et parasympathique[modifier | modifier le code]

La voie efférente du SNA, qui innerve les différents organes, est constituée de deux neurones l'un à la suite de l'autre, le corps cellulaire du premier étant situé dans la substance grise du système nerveux central ou SNC. Il s'agit du neurone préganglionnaire et son axone sort du SNC pour rejoindre un ganglion dans lequel il entre en contact avec un second neurone. Ce contact est créé par une synapse. Ce neurone, dit ganglionnaire ou postganglionnaire envoie son axone vers l'organe cible, avec qui il forme une seconde (et dernière) synapse. Cependant, le qualificatif "post" ganglionnaire n’est pas correct vis-à-vis du neurone car celui-ci dépend de la localisation du corps cellulaire, et non pas celle de l’axone.

De plus, les axones des neurones sympathiques et parasympathiques forment des réseaux nommés plexus . On les trouve dans le thorax, l'abdomen et le pelvis. Des axones de neurones sensitifs autonomes, ainsi que des ganglions sympathiques font également partie des plexus.

Différences entre les systèmes sympathique et parasympathique[modifier | modifier le code]

De manière schématique, la structure du système sympathique est plus complexe.

Localisation des 2 corps cellulaires[modifier | modifier le code]

La localisation des corps cellulaires de ces neurones est différente entre les systèmes sympathique et parasympathique.

  1. Les neurones préganglionnaires parasympathiques sont situés dans le tronc cérébral et la corne latérale de la moelle sacrée. Quant à eux, les neurones préganglionnaires sympathiques sont situés dans la corne latérale de la moelle épinière thoracique et lombaire.
  2. Les neurones ganglionnaires parasympathiques sont situés en périphérie de l'organe cible (dans un ganglion dit intramural). Alors que les neurones ganglionnaires sympathiques sont situés:
  • soit dans des ganglions dits paravertébraux (ou rachidiens), de chaque côté de la colonne vertébrale, formant la chaîne paravertébrale des ganglions sympathiques ( ou tronc sympathique ). Ils sont au nombre de trois.
  • soit dans des ganglions dits prévertébraux, en avant de la colonne vertébrale, formant la chaîne prévertébrale des ganglions sympathiques. Plus précisément, ils sont situés en avant des grosses artères. On en compte quinze.
Trajet des axones[modifier | modifier le code]

Les différences de trajet des axones découlent des différences de localisation des corps cellulaires citées ci-dessus. En premier lieu, comme les ganglions du système parasympathique sont situés dans ou près de l'organe cible, l'axone du neurone préganglionnaire est long. Comparativement, l'axone du neurone ganglionnaire est court. À propos du système sympathique, comme ses ganglions sont situés à proximité de la colonne vertébrale, l'axone du neurone préganglionnaire est court. Cette proximité du rachis a pour conséquence une distance importante avec l'effecteur. Par conséquent, l'axone du neurone ganglionnaire est long.

Si l'on s'intéresse maintenant non plus à la longueur des axones mais à leur trajet proprement dit, la plus grande complexité du système sympathique apparait. En effet, au niveau du système parasympathique, l'axone du neurone préganglionnaire fait synapse avec le neurone ganglionnaire (situé dans le ganglion, qui est monotype). Par contre, au niveau du système sympathique, l'axone du neurone préganglionnaire a 3 trajets possibles:

  1. il fait synapse avec le neurone ganglionnaire dans le premier ganglion qu'il atteint (toujours un ganglion de la chaîne paravertébrale car cette dernière communique, en la précédant, avec la chaîne prévertébrale)
  2. il fait synapse avec le neurone ganglionnaire dans un ganglion paravertébral, situé à l'étage supérieur ou inférieur de son émergence
  3. il fait synapse avec le neurone ganglionnaire dans un ganglion prévertébral. Il traverse auparavant un ganglion paravertébral, mais sans y faire un synapse.

Au sujet du système sympathique, les fibres entrant et sortant dans les ganglions paravertébraux forment des rameaux communicants. Les nerfs entrants, formés les axones myélinisésdes neurones ganglionnaires, forment ce que l'on appelle des rameaux communicants blancs. En effet, la myéline apparait blanche, si l'on n'effectue aucune coloration particulière. Les nerfs sortants, formés par les axones amyéliniques des neurones ganlionnaires, forment ce que l'on nomme des rameaux communicants gris (sans myéline, ils apparaissent gris). Il n'y a pas de rameaux communicants dans le système parasympathique.

Divergence[modifier | modifier le code]

Au niveau du système nerveux parasympathique:

  • un neurone préganglionnaire innerve quatre ou cinq neurones ganglionnaires
  • un neurone ganglionnaire innerve un seul effecteur

Au niveau du système nerveux sympathique:

  • un neurone préganglionnaire innerve environ une vingtaine de neurones ganglionnaires
  • un neurone ganglionnaire innerve plusieurs effecteurs

Cette différence de ramification des axones explique en partie les différences d'étendue des effets des systèmes sympathique et parasympathique.

Un tableau synthétise les différences entre les systèmes sympathique et parasympathique:

système parasympathique système sympathique
Situation du neurone préganglionnaire Noyaux du tronc cérébral; S2 à S4 T1 à L2
Types de ganglion Un seul, près de l'effecteur ou dans celui-ci Deux: ganglion paravertébral et prévertébral, proches de la colonne bertébrale
Etendue des ramifications
  • un axone préganglionnaire fait synapse avec quelques neurones ganglionnaires
  • un axone ganglionnaire fait synapse avec un organe effecteur
  • un axone préganglionnaire fait synapse avec de nombreux neurones ganglionnaires
  • un axone ganglionnaire fait synapse avec plusieurs organe effecteur
Distribution Tête, viscères du tronc (thorax, abdomen, pelvis); quelques vaisseaux sanguins Corps entier

Neurotransmetteurs et récepteurs[modifier | modifier le code]

Le message nerveux transite entre les deux neurones sous forme électrique, sauf au niveau des synapses où il est véhiculé de manière chimique par les neurotransmetteurs.

Au niveau de la synapse neurone préganglionnaire-neurone ganglionnaire[modifier | modifier le code]

Toutes les fibres préganglionnaires, du système parasympathique et du système sympathique, sont cholinergiques, c'est-à-dire qu'elles vont libérer de l'acétylcholine (ACh) au niveau du ganglion (de la synapse). Les récepteurs au niveau de ces ganglions sont des récepteurs nicotiniques, ils sont dits nicotiniques car la nicotine est une substance qui va mimer l'action de l'ACh (c'est donc un agoniste) . Une fois libérée dans la synapse, l'ACh sera dégradée très rapidement et aura donc une action courte.

Le neurotransmetteur utilisé pour les relais préganglionnaires, au niveau du système parasympathique ou du système sympathique, est donc le même : l'acétylcholine. Elle agit sur des récepteurs nicotiniques, situés au niveau du ganglion. En revanche, les neurotransmetteurs des neurones ganglionnaires ne seront pas les mêmes si l'on se trouve au niveau du système parasympathique ou du système sympathique, et ils ne vont pas agir sur les mêmes récepteurs.

Au niveau de la synapse neurone ganglionnaire-effecteur[modifier | modifier le code]

Dans le cas du système parasympathique, les neurones ganglionnaires libèrent aussi de l'ACh, mais elle va agir cette fois-ci sur un autre type de récepteur qui sont les récepteurs muscariniques, situés au niveau de l'organe cible. Les récepteurs muscariniques ont deux types d'effets possibles : soit un effet inhibiteur (avec les potentiels postsynaptiques inhibiteurs), soit un effet excitateur (avec les potentiels postsynaptiques excitateurs).
Au niveau du système sympathique, les neurones ganglionnaires vont libérer de la noradrénaline (et non de l' adrénaline) qui va agir sur des récepteurs adrénergiques. Ces généralités connaissent cependant deux exceptions:

  1. au niveau des glandes sudoripares, où la transmission est cholinergique. L'ACh va agir sur des récepteurs muscariniques qui se trouvent au niveau des glandes sudoripares.
  2. au niveau des glandes surrénales. Elles sont stimulées directement par les axones des neurones préganglionnaires, qui sont donc cholinergiques. Les glandes surrénales possèdent des récepteurs muscariniques. Ce sont les glandes surrénales elles-mêmes qui font office de ganglion. Quand elles sont stimulées, elles vont libérer de l'adrénaline (et non de la noradrénaline) dans le sang.

Pour résumer, quand le neurotransmetteur est l'Ach, le récepteur est nicotinique sur le neurone ganglionnaire, et le récepteur est muscarinique sur l'effecteur. Quand le neurotransmetteur est une catécholamine, ce qui est possible seulement entre le neurone ganglionnaire et l'effecteur, le récepteur est adrénergique.

C'est la fixation sur les récepteurs des organes cibles (muscariniques ou adrénergiques) des neurotransmetteurs qui va agir sur les différents organes cibles (vessie, poumon, œil...: cf. tableau).

Effets sur différents organes[modifier | modifier le code]

Tissu cible Organe cible[11] Effet de la stimulation sympathique Effet de la stimulation parasympathique
Muscle cardiaque Cœur Augmentation de la fréquence et de la force de contraction Diminution de la fréquence, diminution de la force de contraction des oreillettes uniquement
Muscle lisse Vaisseaux sanguins Constriction Dilatation des vaisseaux péniens et clitoridiens
Poumons Dilatation des bronches Constriction des bronches, sécrétion de mucus
Tube digestif Diminution de la motricité, contraction des sphincters, inhibition des sécrétions digestives Augmentation de la motricité, relaxation des sphincters, stimulation des sécrétions digestives
Vessie Relâchement Contraction (évacuation)
Œil Dilatation de la pupille (mydriase), accommodation pour la vision a distance Contraction de la pupille (myosis), accommodation pour la vision de près
Organes génitaux Orgasme, éjaculation Érection (suite à l'action sur les vaisseaux péniens et clitoridiens)
Glande Foie Glycogénolyse Pas d'effet
Adipocytes Lipolyse Pas d'effet
Pancréas exocrine Inhibition de la sécrétion exocrine Stimulation de la sécrétion exocrine
Glandes sudoripares Sécrétion de la plupart de glandes Sécrétion de quelques glandes
Glandes salivaires sécrétion d'un faible volume de salive, riche en mucus Sécrétion d'un grand volume de salive, riche en enzymes
Médullosurrénale Sécrétion d'adrénaline et de noradrénaline Pas d'effet
Pancréas endocrine Inhibition de la sécrétion d'insuline, stimulation de la sécrétion de glucagon Stimulation de la sécrétion d'insuline et inhibition de la sécrétion de glucagon

Différents rôles[modifier | modifier le code]

Description[modifier | modifier le code]

Le système nerveux autonome contrôle les fonctions respiratoire, digestive et cardiovasculaire : il agit sur la motricité et les sécrétions viscérales, les glandes exocrines et endocrines et la vasomotricité. Son territoire moteur inclut donc l'ensemble des muscles lisses.

  • Le système sympathique est associé à la mobilisation de l'énergie en période de stress, il est dit ergotrope. Les effets sympathiques sont la dilatation de pupilles et des bronchioles, l'augmentation du rythme cardiaque et respiratoire et de la pression sanguine. L'action du système sympathique est permanente mais primordiale en situation d'urgence.
  • Le système nerveux parasympathique est dit trophotrope (repos et digestion), il économise l'énergie et maintient les activités de base à leurs niveaux copilotes.

Explications[modifier | modifier le code]

Il s'agit ici d'éclairer non pas l'origine des effets, mais les différences dans manière dont ils sont produits, comparativement entre les systèmes sympathique et parasympathique.

Premièrement, dans le système sympathique, un neurone préganglionnaire fait synapse avec plus de neurones ganglionnaires que dans le système parasympathique. De plus, au niveau du système sympathique, un neurone ganglionnaire innerve davantage d'effecteurs que dans le système parasympathique. Cette différence de divergence explique que le système sympathique sollicite plus l'organisme dans son ensemble que le système parasympathique.

Deuxièmement, en plus de cette explication macroscopique, par l'espace, de différences d'effet, il existe une explication microscopique, par la durée. En effet, alors que l'acétylcholine est rapidement dégradée, la noradrénaline reste longtemps dans la fente synaptique. D'où une stimulation plus prolongée des effecteurs par le système sympathique, encore amplifiée par la sécrétion sanguine de catécholamines effectuée par la médullosurrénale.

Pathologies[modifier | modifier le code]

Le dérèglement du système nerveux autonome entraine une dystonie ou dysautonomie neurovégétative.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Une modulation volontaire des fonctions respiratoires et du rythme cardiaque est cependant possible. Elle peut être effectuée, par exemple, par la relaxation ou chez les apnéistes.
  2. Gerard J. Tortora et Sandra Reynolds Grabowski, Principes d'Anatomie et de Physiologie, Canada, De Boeck Université,‎ 2001, 1119 p. (ISBN 2804137929), p. 401
  3. Jacques Berthet, Dictionnaire de Biologie, Belgique, Bruxelles, De Boeck,‎ 2006, 1034 p. (ISBN 9782804127985), p.849
  4. (en) William Walter Blessing, The Lower Brainstem and Bodily Homeostasis., New York, Oxford University Press,‎ 1997
  5. Principes d'Anatomie et de Physiologie, p. 577
  6. On néglige la situation dans la moelle épinière ( donc dans le système nerveux central ) des neurones préganglionnaires.
  7. Principes d'Anatomie et de Physiologie, pp. 576-578
  8. Principes d'Anatomie et de Physiologie, p. 400
  9. Hervé Guénard, Physiologie Humaine, France, Pradel,‎ 2009, 607 p. (ISBN 9782913996762), p.418
  10. Il faut noter que le système sympathique agit seul sur la médullosurrénale, les reins, la majorité des vaisseaux sanguins, les glandes sudoripares et les muscles érecteurs des poils.
  11. Sherwood L., Physiologie humaine 2e édition, éditions De Boeck, 2006.