Structures 08

Le système nerveux

Introduction

Qu'est-ce que le système nerveux?

Le système nerveux est le terme général regroupant les organes tel que le cerveau, la moelle épinière, les nerfs..., qui sont responsables du bon fonctionnement des activités volontaires et involontaires de notre corps (voies végétatives et motrices). Ils sont notamment responsables des transmissions des influx nerveux; de l'envoi, de la réception et de leurs traitements.
Chez les vertébrés, le système nerveux est divisé en deux parties, il est constitué du système nerveux central (encéphale et moelle épinière), et du système nerveux périphérique (nerfs sensoriels et moteurs).

Voir Annexe 1

Peut-on vivre sans système nerveux?

Oui, c'est tout a fait possible, les corps composés d'une ou quelques cellules ne sont évidemment pas pourvus de système nerveux (comme les bactéries). Il en est de même des éponges qui possèdent pas de système nerveux. Ce sont bien des êtres vivants ce qui montre qu'il est possible de vivre sans système nerveux.

Peut-on vivre sans le cerveau?

Oui, il est possible de vivre sans cerveau. Les bactéries et autres protistes sont capables de vivre alors qu'il ne sont constitué que d'une cellule. Il en est de même pour les pluricellulaires simples comme les cnidaires et les vers plats. On peut d'ailleurs remarquer que seuls les vertébrés sont pourvus d'un cerveau.

Évolution du système nerveux à travers le temps et les espèces

Les éponges représentent aujourd'hui à notre connaissance le seul embranchement d'animaux dépourvu de système nerveux.
Au cours de son évolution, le système nerveux a pris différentes formes. Le système le plus primitif apparait chez les Cnidaires. Leur système nerveux est sous forme de réseau diffus avec des neurones qui sont tous semblables. Cependant, il n'y a pas d'activité associative ni de contrôle d'actions complexes.
Les êtres les plus simples, capables d'une activité associative sont les vers plats (Plathelminthes, exemple Planaire, Ténia). Ces organismes ont deux amas de cellules nerveuses à la hauteur de la tête qui sont capables de s'associer et par conséquent permettent le contrôle d'actions plus complexes. De ces deux amas nerveux se détachent les nerfs périphériques qui vont innerver les muscles. Cette masse de neurones forme un encéphale primitif.
Les changements évolutifs du système nerveux sont une succession de développements à partir de ce système primitif.
Le système nerveux est devenu plus complexe lorsqu'est apparu la céphalisation, c'est-à-dire la formation de faisceau de neurones au niveau de la tête (---> création d'un cerveau).
Chez les invertébrés, le comportement est régi par un encéphale plus complexe et des cordons nerveux ventraux contenant des faisceaux de neurones segmentaires appelé ganglions. Ces nerfs qui relient le système nerveux au reste du corps est appelé système nerveux périphérique (SNP).
Le système nerveux d'un individu est directement lié à son mode de vie. Par exemple, les mollusques ont des mouvements lents voir inexistants donc leur céphalisation est peu importante et leurs organes sensoriels sont relativement simples. Alors que chez les invertébrés, les Céphalopodes ont un système nerveux beaucoup plus complexe et un système sensoriel plus développé. Si ces systèmes sont plus développés, c'est du au fait que leurs vies est plus active, car ce sont des prédateurs.
Chez les vertébrés le système nerveux central est constitué de l'encéphale et de la moelle épinière qui s'étend dorsalement. Contrairement aux autres groupes d'animaux qui ont un système nerveux ventral, celui des Vertébrés se situe dans la partie dorsale de l'animal. Le système nerveux périphérique est constitué de nerfs et de ganglions.

Voir Annexe 2

Evolution du système nerveux au cours du développement embryonnaire

Le système nerveux se forme au cours du développement embryonnaire, cette étape s'appelle la neurulation. Celle-ci met en place des ébauches neuronales, pour aboutir à la formation du tube neuronale, de l'ampoule neuronale et du premier système nerveux. La neurulation est divisée en deux étapes: la neurulation primaire et la neurulation secondaire. Lors de la neurulation primaire, plusieurs étapes s'enchainent. Tout d'abord, la neuralisation, l'apparition de la plaque neuronale, la courbure et l'invagination, la fusion des bourelets et fermeture du tube neuronal et la migration. La neurulation secondaire est dite "caudale". Le système nerveux central chez les chordés est dorsal par rapport au tube digestif. Cette région s'épaissit pour former la plaque neuronale et se referme pour former le tube qui est à l'origine de l'encéphale et de la moelle épinière. Les cellules entre la plaque neuronale et le reste de l'ectoderme forment les cellules de la crête neurale qui sont à l'origine du système nerveux périphérique. Chez les invertébrés, le système nerveux central est ventral par rapport au tube digestif. Il est formé de ganglions qui eux ont été formés par des cellules isolées détachées de l'ectoderme.

Voir Annexe 3

Système nerveux central

Le système nerveux central se divise en 2 parties: la moelle épinière et l'encéphale.

La moelle épinière

La moelle épinière ne doit avant tout pas être confondu avec la moelle osseuse qui est le lieu où les cellules du sang sont synthétisées.
La moelle épinière est le prolongement du cerveau et comprennent ensemble le système nerveux central. Elle est, comme le cerveau, enfermée dans une structure osseuse qu'est la colonne vertébrale, de manière à être protégé de quelconques dommages physique, en plus de cela les deux structures du SNC sont plongées dans du liquide céphalo-rachidien qui permet d'absorber une grande partie de potentiel ondes de choc, et de ce fait ces corps subissent moins de dommages.
Dans une vision dépassée, on pensait que la moelle épinière jouait uniquement le rôle de relais de l'information et permettait donc uniquement la transmission des informations générées en périphérie jusqu'au cerveau (et versa), qui lui les traite et les interprète, en fait, la moelle épinière est maintenant à fortiori considérée comme une partie complexe du SNC, il a en effet été observé qu'elle traite et génère elle-même également des signaux nerveux.

La moelle épinière est, comme le cerveau, constitué de matière grise et blanche, sauf qu'ici, la matière blanche y est en périphérie alors que la matière grise est au centre. (Image) Pourquoi ont-elles cette disposition "inversée" par rapport au cerveau? C'est une question de pratique et d'organisation, car l'influx nerveux provient généralement de la périphérie. La matière blanche est constitué d'axones des neurones sensitifs et moteurs, c'est pourquoi la matière blanche doit être le plus en extérieur possible pour capter des signaux ou en émettre. Au centre se trouve la matière grise, où réside les corps cellulaires des neurones qui envoient les signaux au cerveau, c'est pourquoi elles doivent être au centre de la moelle épinière.

De la moelle épinière partent des nerfs spinaux (ou rachidiens), qui sont au nombre de 31 paires chez l'être-humain (image). Ces nerfs présentent toujours deux racines (mixtes); l'une sensitive, permettant la transmission des influx générés par les récepteurs sensoriels (afférent). Et une autre motrice, qui permet la transmission de signaux effecteurs, pour permettre l'utilisation des muscles.

Dès lors qu'on connait la structure de la moelle épinière, on comprends mieux pourquoi une personne ayant subit des dommages tel qu'une section de la moelle épinière sera paralysée ou n'aura plus aucune sensation provenant de la partie en-dessous de la section.

L'encéphale

L'encéphale est subdivisé en trois parties principales, ces trois parties étaient déjà présents chez des poissons il y a 500 millions d'années. Ces trois régions sont: le cerveau postérieur (rhombencéphale), le cerveau moyen (mésencéphale) et le cerveau antérieur (prosencéphale). Chaque partie a son propre rôle à jouer dans le bon fonctionnement du corps.

Voir Annexe 4

Cerveau postérieur (rhombencéphale)

Le cerveau postérieur est directement lié à la moelle épinière et est le composant principal des encéphales primitifs. Il est encore très important chez les poissons ou c'est la plus grande partie de l'encéphale. Il gère l'homéostasie, la coordination des mouvements et des réflexes moteurs. Le rhombencéphale est constitué du bulbe rachidien, du cervelet et du pont. C'est depuis le pont et le bulbe rachidien que partent les axones en direction du cerveau et du cervelet. Le pont a comme fonction de gérer les formations réticulaire(Cf. Chapitre Eveil/Sommeil) et les fonctions autonomes (SN Autonome), le bulbe rachidien gère les certaines fonctions tels que la respiration, l'activité cardiovasculaire, la déglutition, le vomissement et la digestion. Le cervelet a comme fonction de participer au bon fonctionnement de l'équilibre et de la coordination des mouvements, il fournit des informations au cerveaux tels que la position actuelle de chaque membre, le relâchement et la contraction des muscles etc. Chez les gros vertébrés le cervelet est plus évolué que chez les autres animaux, puisque d'une part c'est les plus grands animaux de la terre et plus on est grand plus il faut avoir une bonne coordination pour pouvoir gérer ses membres et d'autre part les vertébrés possèdent beaucoup plus de muscles que les autres espèces donc plus de matière a gérer. Le cervelet semble aussi être très important pour tout apprentissage d'habileté motrice tels que la bicyclette et la nage. Pour le bon fonctionnement de celui-ci il reçoit aussi des informations venant de des yeux et des oreilles.

Cerveau moyen (mésencéphale)

Le cerveau moyen fait le lien entre la moelle épinière et le thalamus. Il est entre autres constitué du tectum optique, qui reçoit et traite les informations visuelles. Le tectum optique est chez certains animaux le seul centre de la vision, alors que chez les mammifères la vision est intégré dans le cerveau.

Cerveau antérieur (prosencéphale)

Le cerveau antérieur est lui-même divisé en deux parties:

• le diencéphale
• le télencéphale (cerveau)

info dans Raven pp.955-956

Quel est le rôle de l'hypothalamus et de l'hypophyse?

Hypothalamus fait partit du système nerveux, mais pas l'hypophyse. L'hypothalamus est étroitement lié à l'hypophyse qui fait partit de la structure de l'encéphale. (en parler) L'hypophyse intervient dans toutes les régulations du corps. Elle est située dans l'encéphale et commande l'activité des autres glandes endocrines. Il a une structure double, glandulaire-type et neuroglandulaire en contact avec l'hypothalamus. Les régulations neuronales et nerveuses sont liées. Le système nerveux a une influence sur le système endocrinien et vice-versa. Dans le système nerveux, des neurotransmetteurs (molécules proches des hormones) entrent en action, ils agissent sur les synapses et le système endocrinien. Le système nerveux est beaucoup plus rapide que le système endocrinien car il agit par influx nerveux. L'hypothalamus est stimulé par les voies nerveuses, hormonales ou directe. Il a pour rôle de stimuler ou d'inhiber l'hypophyse. L'hypophyse quant à lui, s'occupe de la stimulation des hormones et donc des organes.

Système nerveux périphérique

Le système nerveux périphérique (SNP) s'occupe de la transmission des informations reçues par le système nerveux central (SNC). Le SNP est impliqué dans la régulation des mouvements et du milieu interne chez les vertébrés. Il est composé de nerfs crâniens et de nerfs spinaux. Les nerfs crâniens proviennent de l'encéphale pour finir dans les organes de la tête et du tronc. Les nerfs spinaux partent de la moelle épinière et continuent jusqu'aux parties du corps situées plus bas que la tête. Ces deux types de nerfs contiennent des axones de neurones sensitifs et moteurs. Le SNP se divise en deux: le système nerveux somatique et le système nerveux autonome.

Voir Annexe 5

Qu'est ce qu'un neurone sensoriel?

Un neurone sensoriel est aussi appelé neurone afférent parce qu'il émet un signal. Son corps cellulaire se situe dans les organes sensoriels tel que les yeux, les oreilles, la surface de la peau, etc... Les neurones afférents interceptent les informations concernant l'environnement extérieur ainsi que les modifications de l'état du corps. Ils envoient des informations sous forme d'influx nerveux générées par les organes sensoriels au SNC pour qu'il y ait traitement et intégration de ceux-ci.

Qu'est ce qu'un neurone moteur?

Un neurone moteur, appelé aussi neurone éfferent, se situe dans le cerveau et dans la moelle épinière, c'est-à-dire dans la zone interne (substance grise). Les neurones éfferents stimulent les muscles et les glandes. Ils transmettent les impulsions nerveuses en dehors du SNC.

Le système nerveux somatique

Le système nerveux somatique fait parti du système nerveux périphérique il est une des division fonctionnelle de ce système. Il contrôle les mouvements volontaires du corps grâce aux muscles squelettiques par opposition au système nerveux végétatif (ou autonome). Il perçoit les stimuli reçus par les récepteurs spécifiques. Il assure l'équilibre entre l'organisme et son milieu. Ce système est constitué de fibres efférentes responsables de la contraction musculaire ainsi que de fibres afférentes qui reçoivent les informations venant de l'environnement externe de l'organisme ( voies afférentes, sensitives,...). Un seul neurone assure ce lien entre le système nerveux et l'organe effecteur. Ce neurone inerve le muscle squelettique et engendre toujours une contraction musculaire. Il est responsable des réflexes et a le contrôle spinal du mouvement.

Le système nerveux autonome

Le système nerveux autonome est la partie du système nerveux responsable des fonctions automatiques telles que la digestion, la sudation, excrétion... Il est composé de neurones périphériques mais aussi centraux. Il contrôle les fonctions respiratoires, digestives et cardiovasculaire. Il régule la motricité, les sécrétions des organes, les glandes exocrines et endocrines ainsi que la vasomotricité. Au niveau sensoriel, il traite les informations venant de la sensibilité viscérale telle que la pression sanguine, la dilatation des intestins...

L'homéostasie est l'aptitude d'un système à se maintenir dans un certain état d'équilibre. L'équilibre dans l'organisme est maintenu grâce à des rétroactions (feed-back). La régulation est un phénomène actif, mais il existe aussi un phénomène passif de régulation simple au niveau des cellules, la diffusion. Maintenir l'organisme en état d'équilibre est nécessaire et se fait par des régulations qui passent par le système nerveux et le système endocrinien. Les fluctuations du monde extérieur peuvent modifier l'organisme, par exemple les changements de température. C'est pourquoi grâce aux régulations, l'organisme maintient ses constantes du milieu interne par une variation des paramètres physiologiques (par exemple, la teneur en oxygène dans le sang). Il faut donc faire varier certains paramètres dans le but de garder un milieu interne constant. Le milieu interne ne comporte pas le tube digestif, les poumons ni les reins, il est composé de cellules, du liquide interstitiel,...

Le système nerveux autonome appelé aussi système nerveux végétatif est divisé en deux parties: Le système sympathique et le système parasympathique. Ces deux systèmes sont coordonné par le bulbe rachidien et le cerveau postérieur. La voie motrice effectrice passe par deux neurones moteurs. Le premier neurone appelé neurone préganglionnaire est situé dans le SNC et envoi un axone dans le ganglion autonome où il entre en contact synaptique avec le deuxième neurone appelé postganglionnaire. L'axone du deuxième neurone établit des contacts synaptiques avec les effecteurs viscéraux (muscles lisses,muscle cardiaque ou cellules de glandes).

Voir Annexe 6

Le système nerveux sympathique

Quelle est sa fonction?

Le système sympathique a pour fonction, lorsqu'il est activé, de préparer l'individu à une action telle que la fuite ou le combat. L'adrénaline qui agit comme une hormone est secrétée dans le sang et la noradrénaline est libérée dans les synapses des neurones postganglionnaires. C'est grâce à ces deux hormones que le corps passe à l'action en accélérant son rythme cardiaque et sa glycémie. La circulation sanguine est détournée en direction des muscles et du cœur et les bronchioles sont dilatées.

Dans le système nerveux sympathique les neurones préganglionnaires sont situés dans les régions thoraciques et lombales de la moelle épinière. Le neurotransmetteur libéré par ces neurones est l'acétylcholine. Les neurones postganglionnaires sont situés dans les ganglions avoisinant les organes cibles et d'autres situés dans la chaine de ganglions près de la moelle épinière. Le neurotransmetteur de ces neurones est la noradrénaline.

Le système nerveux sypatique s'occupe de l'augmentation de l'activité pulmonaire, augmentation de la circulation sanguine, la contraction du cœur et la vaso-dilatation.

Le système nerveux parasympathique

En quoi diffère-t-elle du système sympathique?

Le système nerveux parasympathique diffère su système nerveux sympathique dans sa fonction. Contrairement au système sympathique, le système parasympathique ralentit les fonctions de l'organisme afin de sauvegarder son énergie. Les parties du corps qui ont été augmentées, dilatées ou accélérée par le système sympathique seront diminuées, contractées et ralenties par le système parasympathique. Ce dernier système a donc une fonction opposée au système sympathique.

Quelle est sa fonction?

Le système parasympathique lorsqu'il est activé provoque une réaction contraire à celle du système sympathique. Il a un fonction de récupération. Le système parasympathique prend son origine dans les parties crâniennes et dans la moelle épinière. Il contrôle les activités involontaires des organes, des glandes, des vaisseaux sanguins. Il est contraire au système nerveux sympathique. Le système parasympathique est responsable du ralentissement de la fréquence cardiaque, de l'augmentation des sécrétions digestives et de la mobilité du tractus gastro-intestinal. Il est responsable de certains phénomènes tels que l'évanouissement, les larmes, les diarrhées et les vomissements. Les ganglions parasympathiques sont situés dans la moelle épinière et le neurotransmetteur impliqué est l'acéthylcholine.

Quelle est la structure de ces deux systèmes?

Voir Annexe 7

Quelle est la différence entre le système nerveux somatique et le système nerveux autonome?

Le système nerveux somatique est la partie motrice qui régit les muscles squelettiques. Ce système diffère du système autonome sur trois points: Les organes effecteurs, les neurotransmetteurs, et les voies efférentes. Dans le système nerveux somatique, le corps cellulaire des neurones moteurs sont situés à l'intérieur du système nerveux central et leur axones s'étendent jusque aux muscles squelettiques. Dans le système nerveux autonome, il y a des chaînes de deux neurones moteurs. Le premier neurone de chaque chaîne est situé dans l'encéphale ou dans la moelle épinière. Son axone, dit axone préganglionnaire, sort du SNC et fait synapse avec le second neurone moteur dans un ganglions à l'extérieur du SNC. L'axone de ce neurone, dit axone postganglionnaire, retrouve l'organe effecteur.

Voir Annexe 8