Toucher 4BIOS04 12/13

OK, bon travail.

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Le toucher est l'un des cinq sens indispensables à la vie : Le toucher nous donne des informations sur ce qui nous entoure par le contact de la peau avec des objets solides ou même fluide. Les récepteurs et corpuscules présents sous la peau réagissent au stimulations de la chaleur, de la pression, de la douleur... Ces stimulations sont appelées des stimulus, qui sont toutes les modifications du milieu extérieur qu'un organisme vivant est capable de percevoir. Ces stimulus seront interprétés par les cellules sensorielles somatiques et d'autres récepteurs, qui font partie du système nerveux. Comme énoncé avant, la peau est l'organe principal du toucher, tout en ayant d'autres rôles, sa composition anatomique complexe nous permet de comprendre son fonctionnement.

Quel est la nature du stimuli ?

Le toucher est sensible a différents stimulus :

• Stimulus thermique
• Stimulus lié à la pression
• Stimulus lié à la douleur

Comment les cellules sensorielles somatiques répondent aux stimulus?

Le stimulus, activé dans les voies sensorielles, a la forme d'une énergie physique qui agit sur le récepteur sensoriel. Le récepteur sensoriel convertit le stimulus en un signal intracellulaire (à l’intérieur de la cellule) . Les cellules sensorielles répondent aux stimulus parce qu'elles possèdent, dans leur membrane, des canaux ioniques dépendant du stimulus. La stimulation déclenche l'ouverture ou la fermeture de ces canaux ioniques selon le système sensoriel concerné. De la sorte, le stimulus modifie le potentiel de membrane de la cellule réceptrice. Si le stimulus est au dessus du seuil , un potentiel d'action est généré dans la cellule sensoriel et cet influx nerveux se propagera vers le système nerveux centrale, où les signaux d'entrée sont intégrés. Certains stimuli montent vers le cortex cérébral, où ils atteignent la perception consciente, mais d'autre sont pris en compte sans que nous nous en apercevions. A chaque synapse (zone de contact fonctionnelle qui s'établit entre deux neurones, ou entre un neurone et une autre cellule) le long de la voie, le système nerveux peut moduler les informations sensorielles.
Comme nous le verrons plus tard, le toucher met en jeu trois types de récepteurs : les mécano-récepteurs, les thermo-récepteurs et les nocicepteurs. Chacun de ces récepteurs est sensible à un type de stimulus. .

Qu'est-ce qu'un récepteur sensoriel ?

Les récepteurs du système sensoriel varient en complexité, allant de terminaison libres ramifiées de neurones sensoriels isolés aux plus complexes , tels que les photorécepteurs ( neurone sensoriel sensible à la lumière ) fortement organisés. Certains récepteurs sont formés d'un neurone dont l'extrémité est libre, et d'autres, la terminaison nerveuse est enfermée dans une capsule de tissu conjonctif ( Tissu qui occupe l'espace entre des organes ou a un rôle de liaison ) Les récepteurs tactiles sont parmi les récepteurs les plus courant sur le corps. Ils répondent à de nombreuses formes de contacts physique , comme un étirement , une forte pression, un mouvement oscillant ou brutal, une vibration et une texture. Ils sont présents à la fois dans la peau et dans les régions profondes du corps. Les récepteurs tactiles ont différentes formes : certains sont des terminaisons nerveuses libres, telles que celles qui entourent la base des poils, d'autres sont plus complexes. Ils sont difficiles à étudier en raison de leur petite taille. Les récepteurs de la peau captent les stimuli et les convertissent en impulsion nerveuses à travers un réseau de fibres jusqu'au cerveau sous la forme d'influx nerveux.

Le sens du toucher utilise un récepteur non neuronal, connecté par une synapse sur les neurones sensoriels. Lorsqu'un récepteur non neuronal du toucher est activé, il libère un neurotransmetteur qui produit un potentiel d'action sur le neurone sensoriel associé.Les structures accessoires non neuronales sont importantes dans le fonctionnement du système sensoriel. Par exemple, les poils de nos bras aident les récepteurs somatosensoriels à percevoir le mouvement de la couche d'air de quelques millimètres au-dessus de la surface de la peau

Quels sont les différents récepteur du toucher sensibles aux différents stimulus ?

• Les Mécano-récepteurs
• Les Thermo-récepteurs
• Les Nocicepteurs

Qu'est-ce qu'un Mécano-récepteur ?

Les mécano-récepteurs sont sensibles aux déformations mécaniques exercées par la pression et les vibrations. Certains récepteurs détectent les pressions faibles, ceux-ci sont situés dans les couches superficielles de la peau, tandis que les fortes pressions sont ressenties par des récepteurs qui se trouvent dans des couches plus profondes.

Quels sont les différents types de mécano-récepteurs ?

• Les corpuscules de Pacini, qui répondent aux vibrations , sont parmi les plus gros et sont des récepteurs à transmission rapide.

Ils se trouvent dans les couches sous cutanées de la peau et dans les muscles, les articulations et les organes internes. Ces corpuscules répondent à des vibrations de haute fréquence. Ils mesurent quelques millimètres , sont de forme ovoïde et sont transparents. Ils sont constitués en périphérie d'une coque de tissu conjonctif formée de plusieurs couches, tel un oignon. Au centre se trouve le nerf qui se divise en branches latérales multiples. Ces corpuscules sont des corpuscules complètement "clos".

D'autres récepteurs sont présents tels que :

• les corpuscules de Meissner : ils répondent aux battements et aux chocs , se situent dans les couches superficielles , dans les régions à haute sensibilité comme les doigts, la plante des pieds, les lèvres, la langue, etc. et sont situés immédiatement sous l'épiderme dans les papilles dermiques. Ces corpuscules sont couplés mécaniquement aux tissus environnants par de fins filaments de tissu conjonctif. Ils se présentent sous la forme de lamelles conjonctives de cellules disposées en piles d'assiettes au milieu d'une papille dermique.

• les corpuscules de Ruffini : Ils sont constitués de capsules ovoïdes dont les fibres sensitives sont terminées par des nœuds collatéraux. Ils sont responsables de la détection de pressions sur la peau et de l'étirement de la peau. Ce sont des fibres à adaptation lente (entre stimulus et réponse, le délai est lent, mais la réponse dure jusqu'à la fin du stimulus), renseignant sur la pression, son intensité et sa durée. Ils se situent dans les couches profondes.

• Les récepteurs de Merkel : Ce sont des mécanorécepteurs situés à la base interne de l’épiderme. Ils sont responsables de la perception tactile à haute résolution, comme pour lire le Braille. Ils se composent des cellules de Merkel de la couche basale de l'épiderme et des terminaisons nerveuses cutanées de type Abéta

• Les terminaisons nerveuses libres : ils répondent à divers stimuli tactiles et à la pressions et se situent autour des racines des poils et sous la surface de la peau. Des terminaisons libres souvent épaisses (35 - 65 m.sec-1) se développent autour des follicules pileux (peau velue). Les terminaisons se situent sous les glandes sébacées, tout autour de la racine du poil. Ces récepteurs sont sensibles aux mouvements des poils.

Qu'est-ce qu'un thermocepteurs ?

Les thermo-récepteurs sont excités par les variations de température. Plus une onde a d'énergie, plus elle transmet de la chaleur, donc une onde forte est captée par les récepteurs du chaud, tandis qu'une petite onde véhicule le message du froid.

Quels sont les différents types de thermo-récepteurs ?

• Les récepteurs du chaud ( entre 30° et 46°C)
• Les récepteurs du froid ( entre 10° et 35°C )

Qu'est-ce qu'un Nocicepteurs ?

Les nocicepteurs ne réagissent qu'à des stimulations provoquant des lésions à l'organisme. La nociception est le processus sensoriel à l'origine du message nerveux qui provoque la douleur. La douleur provenant de la peau est qualifiée de superficielle tandis que celle provenant des muscles ou des os est profonde. Celle qui nous intéresse est donc superficielle. Les stimulus qui activent les nocicepteurs sont donc les mêmes que ceux qui font réagir les thermocepteurs et les mécano-récepteurs. La seule différence est l'intensité. Si la pression exercée, ou la chaleur est trop forte, alors elle active les nocicepteurs qui libèrent des messagers chimiques responsables d'avertir le cerveau d'une sorte de danger. http://neurobranches.chez-alice.fr/systnerv/systsens/somesthesie4.html

Comment mettre en évidence la sensibilité tactile ?

La sensibilité tactile peut est mise en évidence par le teste de discrimination entre deux point. En effet, dans certaines régions de la peau, comme celles du bras ou de la jambe, la piqûre de deux aiguilles espacées de 20mm sera perçue comme une seule piqûre par le cerveau. Dans cette région, beaucoup de neurones primaires convergent vers un seul neurone secondaire, de sorte que le champ récepteur est très étendu. Les deux stimuli sont donc perçu comme un point unique. Au contraire, les régions de la peau les plus sensibles, comme l'extrémité des doigts, ont des champs récepteurs très restreints, avec une relation d'un neurone sensoriel primaire pour un neurone secondaire. Si deux aiguilles sont espacées de 2mm dans une des ses régions , cela pourra être perçu comme deux contact séparé, deux stimuli distincts.Les deux stimuli activent donc des voies séparées. (cf. Annexe B )

voir p. 313 cf Physiologie Humaine p. 309...

biologie lion : p940 + 869+

Quel est l'organe principal du toucher ?

Le toucher nous permet de ressentir, au contact des corps extérieurs, différents facteurs comme l'étendue, la consistance, l'état des surfaces, la température, etc. De tous les sens, c'est celui qui possède un des organes simples: la peau. Cette dernière est pourvue de filaments nerveux plus ou moins abondants. Les poils de nos bras aident les récepteurs somatosensoriels à percevoir le mouvement de la couche d'air de quelques millimètres au-dessus de la surface de la peau. Chez l’adulte, la peau présente une surface d’environ 2 m² et un poids de 5 kg.

Quels sont les différents rôles de la peau ?

• Elle est une barrière physique et protège contre les agressions extérieures, en particulier contre les micro-organismes mais également face aux liquides extérieurs, grâce à des caractéristiques de semi-perméabilité.
• La peau régule la température en partie par la sudation (transpiration) selon l’élévation ou non de la température interne. A l’inverse, en cas de froid, poils et cheveux permettent de créer une zone isolante thermique.
• Elle permet aussi de percevoir l'extérieur grâce à ses différents récepteurs.
• Les cellules dendritiques présentatrices d’antigènes (ou cellules de Langerhans) de l’épiderme ont un rôle important dans la protection immunitaire.
• La peau est particulièrement riche en vaisseaux sanguin. Cette vascularisation élevée concentre à elle seul, près de 10% du volume sanguin total.
• La peau participe à la synthèse de la vitamine D, grâce à l’exposition aux rayons UV (soleil, lampes). La vitamine D permet l’équilibre calcique de l’organisme.

De quoi est composée la peau ?

• L'épiderme, la partie superficielle et la plus mince.
• Le derme, la partie interne et la plus épaisse.
• L'hypoderme, qui est une couche plus profonde.

Quelle est la structure anatomique de l’épiderme?

L'épiderme est la couche superficielle de la peau, composées de cellules mortes, qui sont riches en kératine, une protéine, et se détachent en lamelles cornées appelées squames. L’épiderme est recouvert de sébum, un film hydrolipidique, qui le protège des agressions extérieures.

L'épiderme est composé de cinq couches cellulaires, superposées:

• La couche cornée, stratum corneum, qui est composées de cellules épaisses, les cornéocytes.
• La couche claire, stratum lucidum, où les cellules sont y sont jointes et claires car leur noyau est remplacé par une vacuole.
• La couche granuleuse, stratum granulosum, la plus foncée, qui contient 3 à 4 assises de cellules.
• La couche épineuse, stratum spinosum, qui contient des keratinocytes (cellules produisant de la kératine qui sont responsables pour la dureté de la peau), des mélanocytes (cellules produisant de la mélanine responsable de la pigmentation cutanée), des terminaisons nerveuses (sensation du toucher) et des cellules de Langerhans (macrophages qui phagocytent les impuretés).
• La couche basale, stratum germinativum, où les kératinocytes forment une seule assise de cellules, tenues par des desmosomes. C'est aussi dans cette couche que les cellules se divisent

Quelle est la structure anatomique du derme?

Le derme est la seconde couche de la peau. Le derme est riche en fibres collagènes et élastiques, qui assurent à la peau sa résistance et son élasticité. Son épaisseur peut atteindre jusqu'à 1 mm. Le derme se situe juste en dessous de l'épiderme. C'est là où les cellules se multiplient pour remplacer celles qui sont éliminées. Le derme lui-même est distingué en 3 parties:

• Le derme papillaire, qui est jouxté à la jonction dermo-épidermique.
• Le derme réticulaire, un tissu conjonctif dense dont les fibres de collagène et élastiques s'entrecroisent dans des plans parallèles à la surface cutanée.
• Le derme profond, qui est relié à l'hypoderme par des filaments conjonctifs.

Quelle est la structure anatomique de l'hypoderme ?

C'est un tissu conjonctif lâche richement vascularisé qui contient selon les endroits plus ou moins de masse graisseuse. Les adipocytes, cellules spécialisées dans l'accumulation et le stockage des graisses, forment la majeure partie de l'hypoderme. Il sert d'interface entre le derme et les structures situées en dessous comme les muscles et les tendons.

Comment fonctionnent les récepteurs thermique ?

Les récepteurs thermiques sont des terminaisons nerveuses libres qui s'achèvent dans les couches sous-cutanées de la peau. Les récepteurs du froid sont surtout sensibles aux températures inférieures à celle du corps. Les récepteurs de chaleur sont stimulés par des températures qui vont de la température normale du corps (37°C) jusqu’à 45°C. Au-delà, les récepteurs de la douleur sont activés, créant une sensation de chaleur douloureuse. Le champ récepteur d'un thermorécepteur est d'environ 1 [mm] de diamètre et les récepteurs sont distribués partout dans le corps. Il existe d’avantage de récepteurs pour le froid que pour le chaud. Les récepteurs thermiques s'adaptent lentement entre 20°C et 40°C : le début de leur réponse nous indique que la température est entrain de changer et leur activité soutenue nous donne la température ambiante. En dehors de la gamme 20-40°C, dans laquelle les risques de dommages sont les plus élevés, les récepteurs ne s’adaptent pas.

PHYSILOGIE HUMAINE p.319

Comment un stimulus est-il converti en perception sensible ?

Comme tous les récepteurs sensoriels, les différents types de récepteurs cutanés sont définis à la fois par leur anatomie et par le type de signaux électriques qu’ils transmettent aux fibres nerveuses. Les récepteurs sensoriels présents dans la peau sont répartis dans trois catégories : les mécano-récepteurs, les thérmo-récepteurs et les nocicepteurs.

Ces récepteurs ne peuvent transmettre l'information captée seulement une fois celle-ci transformée en message neuro-électrochimique. Ce mécanisme s'appelle la transduction.

La détection d'un stimulus implique la conversion de son énergie, qui passe par la modification du potentiel membranaire de la cellule sensorielle réceptrice. On parle de conversion de stimulus. Le récepteur sensoriel réagit au stimulus en modifiant sa perméabilité membranaire et en produisant un potentiel gradué (variation de la tension de part et d'autre de la membrane plasmique, proportionnelle à l'intensité du stimulus), appelé potentiel récepteur.

Que se passe-t-il au niveau des mécano-récepteurs ?

Les mécano-récepteurs sont des dendrites modifiées, qui perçoivent les déformations physiques dues à des phénomènes représentant des formes d'énergie mécanique, comme la pression, le toucher, l'étirement, le mouvement corporel et de l'air, de l'eau ou du sol. Le courbure ou l'étirement de la membrane plasmique d'un mécanorécepteur provoque un transfert de l'énergie libéré par le stimulus ce qui déforme la membrane de la terminaison nerveuse. Ainsi, les canaux ioniques qui se trouvent sur la membrane, s'ouvrent, causant une dépolarisation du récepteur. Si le potentiel de récepteur dépolarisant est suffisant, alors un potentiel d'action (influx nerveux) va être déclenché et parcourir l'axone de ce récepteur. Les contacts légers sont détectés par des récepteurs situés à la surface de l'épiderme : les corpuscules tactiles non capsulés, corpuscules bulboïdes, corpuscules tactiles capsulés. Ces récepteurs convertissent de très faibles stimulus d'énergie mécanique en potentiels récepteurs. Près de la surface de l'épiderme, on trouve aussi des terminaisons nerveuses sensibles au chaud et au froid et qui communiquent la douleur. C'est dans le derme qu'on trouve les récepteurs qui réagissent aux pressions intenses : corpuscules lamelleux et de Ruffini, le premier réagit aux vibrations à haute fréquence et l'autre aux vibrations à fréquence basse.

Que se passe-t-il au niveau des nocicepteurs ?

Les nocicepteurs sont des terminaisons nerveuses libres constituées de récepteurs de la douleur et situés dans l'épiderme de la peau. La perception de la douleur ne déclenche pas la même réaction chez tous les animaux. Chez les humains en tous cas, la perception de la douleur entraîne un stimulus qui déclenche une réaction défensive visant à éviter le danger. Les nocicepteurs réagissent à différents stimulus qui, potentiellement, peuvent altérer les tissus, comme par exemple une stimulation mécanique intense, des températures extrêmes ou le contact avec des substances chimiques. L'histamine et les acides font partie des substances chimiques qui déclenchent la douleur, tandis que les prostaglandines accroissent la sensation de douleur en abaissant le seuil d'excitation des récepteurs, ce qui les rend encore plus sensibles. Le but de l'ibuprofène et de l'aspirine est de contrer cet effet, en inhibant la synthèse de prostaglandines. Voyons les différentes réactions à chaque stimulus :

• Lorsqu'un corps étranger, comme par exemple une punaise, pénètre dans la peau les cellules endommagées vont libérer un certain nombre de substances qui produisent l'ouverture des canaux ioniques des nocicepteurs (par exemple la bradykinine ou la prostaglandine). De plus, l'étirement ou la déformation de la membrane du nocicepteur active mécaniquement les canaux ioniques de ce récepteur, produisant ainsi sa dépolarisation et sa décharge.
• Lorsque la main, par exemple, entre en contact avec un objet très chaud, au delà de 45°C, la chaleur détruit les tissus, et les canaux ioniques, qui répondent à la chaleur uniquement, vont alors s'ouvrir et par conséquent le récepteur se dépolarise.

Donc dans le cas des nocicepteurs, le dépolarisation se passe de deux façons : soit elle est mécanique, et se produit à la suite d'actions chimiques, soit elle est découle d'une destruction de tissus et des canaux ioniques en question. Si la dépolarisation est suffisante, alors le stimulus produit un influx nerveux qui passant de neurone en neurones, transmettra au cerveau un message d'alarme.

Que se passe-t-il au niveau des thermo-récepteurs ?

Les thermo-récepteurs réagissent, comme leur nom l'indique, à la chaleur et permettent au sujet de se protéger du froid, ou d'éviter de mourir brûlé. Cependant, ils sont surtout sensibles aux variations de températures. Il y a deux types de récepteurs de chaleur :

• les récepteurs au chaud : ceux-ci sont activés à partir de 30°C et leur décharge (leur influx nerveux) augmente jusqu'à 45°C environ. Passé ce seuil, ce sont les nocicepteurs qui sont activés, et la perception du chaud devient perception de brûlure et les tissus se font endommager.
  

• les récepteurs au froid : ceux-ci déchargent lorsqu'ils enregistrent une baisse de température d'environ 10°C. En revanche, autour de 25 °C les récepteurs ne déchargent plus et le froid devient un anesthésique.
  

Dans les deux cas, c'est seulement au moment de variations de température, par exemple le passage d'un objet chaud à un objet froid, que le récepteur se décharge le plus et que la différence de perception est la plus forte.

Sources

http://www.corps.dufouraubin.com/sens/sens.htm La physiologie humaine p. 308-324 Campbell panda p 1159 Neurosciences p. 207 http://www.ilo.org/safework_bookshelf/french?content&nd=857170125 http://www.neur-one.fr/NEUROBIOLOGIE%20SENSORIELLE%201.pdf