NEUROPHYSIO

Neurophysiologie

CM 1

Pour le TD1

Introduction

Développement

Systèmes ventriculaires

Axone

Cellule (SN)

Système nerveux

Neurophysiologie

CM 2

Pour le TD1

Formule à connaître

Flux actifs

Flux passifs

Gec

= F / P

Flux actif

Transporteurs (ex : pompes)

Membrane

Potentiel d'équilibre d'un ion

énergie (ex : ATP)

Flux passif

Gradient électro-chimique

Les canaux

Transporteurs actifs

Canaux ionique

Neurophysiologie

CM 3

Si Vi augmente ou Ve diminue alors on a une dépolarisation Si Vi diminue ou Ve augmente alors on a une repolarisation

Pour le TD2

Elément générale

Potentiel de membrane

Schéma plus précis

Mécanisme du potentiel de repos

Calcul du potentiel d'équilibre

Apprendre le graphique

Neurophysiologie

CM 4

Transmission saltatoire dans les axones myélinisés :

Pour le TD2

Propagation du PA le long de l’axone :

Déclenchement du potentiel d’action (PA) :

Chronologie des événements du PA :

Rôle des canaux voltage-dépendants :

Période réfractaire :

Résumé de la propagation :

SEMESTRE 6

Le système visuel

Les systèmes sensoriels

Le système visuel

Transduction

Sphère de 2,5cm

étape 1 :

étape 6 :

Cellules horizontales/amacrines : Traitement local des signaux.

étape 3 :

étape 2 :

étape 4 :

étape 5 :

Schéma de la rétine

Le système visuel

ENCEPHALE

Dans l’encéphale il y a des noyaux sous-corticaux de SG : les noyaux gris centraux ou ganglions de la base, les noyaux de l’amygdale, les noyaux du télencéphale basal.

INTRODUCTION

La neurophysiologie est l’étude du fonctionnement du système nerveux. La fonction globale du système nerveux d’un point de vue cellulaire est la circulation de l’information (comme le système hormonal, mais beaucoup plus rapide, la nature du signal et le destinataire sont différents). Au niveau de l’organisme, le système nerveux permet à l’organisme de répondre à un stimulus/une information de notre environnement.

Système ventriculaire

- Le système ventriculaire est issu de la lumière du tube neural chez l'adulte.- Cette lumière devient 4 ventricules sans cellules dans le cerveau, déformés durant le développement. - Le 4ème ventricule, le moins déformé, est situé entre le tronc cérébral et le cervelet, en continuité avec le canal de l’épendyme. - Le 3ème ventricule se trouve au centre de l’encéphale, aligné avec l'axe de symétrie. - Les 1er et 2ème ventricules sont latéraux.

Potentiel d'équilibre d'un ion

Ca2+ sort

- Potentiel d'équilibre d'un ion : correspond au potentiel de membrane où l'ion est à l'équilibre. - C'est la différence de charge entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane. - À ce potentiel, les forces chimiques et électriques qui agissent sur l'ion sont opposées et équilibrées. - Le gradient électrique est nul si la membrane n'est pas chargée et que les concentrations intra et extracellulaires sont égales.

E (Ca2+) = +130 mV

Ca2+ equilbre

Na+ sort

Cl- entre

K+ sort

E (Na+) = +75 mV

Na+ equilbre

Equation de Nernst :

Ca2+ entre

Plus l’ion est chargé plus la force électrique sera forte Le potentiel d’équilibre dépend des concentrations intra et extra

Na+ entre

E (Cl-) = - 60 mV

Cl- equilbre

Permet de déterminer l’importance de la force c’est-à-dire du gradient électrochimique qui attire l’ion Gec = Vm – E ion

Potentielle de repos (-70 mV)

K+ equilibre

E (K+) = - 85 mV

Cl- sort

K+ entre

Cervelet

- Le cervelet est une extension dorsale du métencéphale, représentant 1/10 de la masse cérébrale.- Il est organisé comme l'encéphale avec trois couches concentriques, contrairement à la moelle épinière. - Il est parfois qualifié de « mini cerveau ». - Les trois couches sont :Cortex : substance grise (SG).Régions sous-corticales : substance blanche (SB).Noyaux sous-corticaux : amas de substance grise (couche discontinue).

La rétine

Couche interne où l’image nette doit se former.

ils arrivent sur la rétine (couche la plus interne de l’œil). Elle tapisse le globe oculaire sur la moitié de la surface de l’œil (moitié de l’œil opposée au cristallin).

CELLULES (SN)

Dans le SN, il existe deux grands types de cellules : les cellules gliales (la glie, à peu près autant que de neurones) et les neurones (environ 1011). Les cellules gliales sont : - les astrocytes : échange de molécules entre le sang et les neurones (nutriments et déchets), jouent un rôle dans l’étanchéité de la barrière hématoencéphalique - les cellules microgliales ou la microglie : rôle dans la défense immunitaire (même rôle que les macrophages) - les oligodendrocytes dans le SNC, équivalent des cellules de Schwann dans le SNP : forment la gaine de myéline autour des axones pour les protéger, les isoler et accélérer le signal électrique.

- Les neurones: - corps cellulaire (1) - axone (4) - Les cellules gliales: - oligodendrocytes (2) - astrocytes (5) - cellules microgliales (7) - Les capillaires sanguins (3) - Les cellules épendymaires (6)

Rôle des canaux voltage-dépendants :

- Le PA résulte d'un changement brutal du flux ionique, provoqué par la variation rapide de perméabilité membranaire aux ions Na⁺ et K⁺. - Na⁺ : Très forte augmentation de la perméabilité pendant 1 ms, suivie d'une diminution rapide. - K⁺ : Augmentation de la perméabilité après celle de Na⁺, et elle dure jusqu'à la fin du PA. - Canaux Na⁺ : Trois états (fermé, ouvert, fermé inexcitable) avec une latence de 0,5 ms avant de devenir inexcitables. - Canaux K⁺ : Deux états (ouvert/fermé) avec une latence similaire pour s'ouvrir pendant la repolarisation.

Les photorecepteurs

Agit plus la nuit

Agit plus le jour

Cônes : Sensibles aux couleurs (rouge, vert, bleu), haute précision, concentrés dans la fovéa.

Bâtonnets : Sensibles à la lumière faible (vision crépusculaire), vision moins précise, périphérie de la rétine.

450 nm

550 nm

600 nm

SYSTEME NERVEUX (SNC et SNP)

- Le système nerveux central (SNC) est protégé par des structures osseuses : l’encéphale par le crâne et la moelle épinière par la colonne vertébrale. - Le système nerveux périphérique (SNP), composé des nerfs et récepteurs sensoriels, n'est pas protégé. - Il y a 12 paires de nerfs crâniens partant de l’encéphale pour innerver la partie supérieure du corps. - Il y a 31 paires de nerfs rachidiens partant de la colonne vertébrale pour innerver la partie inférieure du corps. - Le SNP inclut aussi les ganglions nerveux, où sont regroupés les corps cellulaires des neurones.

Transporteur actifs

Transporteurs actifs : déplacent les ions à l'encontre du gradient de concentration. - Pompes : exemple de la pompe Na+/K+ ATPase, qui expulse 3 Na+ et fait entrer 2 K+ en utilisant 1 ATP. Cette pompe maintient et amplifie le gradient des ions Na+ et K+, contribuant au potentiel de repos (faiblement, environ 1%). - Échangeurs d'ions : utilisent l'énergie d'un ion suivant son gradient pour en transporter un autre à contre-gradient (exemple : entrée de Na+ pour expulser Ca²⁺, Cl⁻, H⁺ ou faire entrer du glucose). L'énergie provient indirectement de l'ATP. - Dans les neurones, les canaux ioniques permettent un flux constant d'ions, nécessitant l'action des pompes pour maintenir les gradients. Le cerveau consomme ainsi 20% de l'énergie corporelle.

La pupille

Contrôle de la lumière, taille ajustée par les muscles (dilate/rétrécit)

Ils passent à travers un orifice dont la taille peut être contrôlée par des muscles, la pupille qui est au milieu de l’iris.

L'humeur vitrée

Gelée interne, conduit les rayons jusqu’à la rétine.

Les rayons traversent tout l’intérieur de l’œil en passant par l’humeur vitrée (gelée transparente)

Gc

[Na+]

Flux K+

Gec

Gec

Flux Na+

Ge et Gc

Ge

[K+]

Pas de flux de charge

Vm

Mécanisme du potentiel de repos et Flux ioniques au repos :

[Na+]

Ext

- Dépend de deux facteurs : les gradients de concentration de K⁺ (intracellulaire) et de Na⁺ (extracellulaire), ainsi que de la perméabilité spécifique de la membrane à ces ions. - La membrane au repos est beaucoup plus perméable au K⁺ (25 à 75 fois plus) qu’au Na⁺.

Int

[K+]

- Les seuls canaux ouverts sont les canaux non inductibles (fuite). - L’équilibre est atteint car les flux de charge n’entraînent pas de changement de potentiel, même s'il y a des mouvements d’ions.

Gradient de concentration :

||GNa+|| >> ||GK+||

Perméabilité :

Flux :

PNa+ << PK+

||FNa+|| << ||FK+||

Conséquence

Transduction lumineuse

Définition : Conversion d’un stimulus lumineux en signal nerveux. Processus : À l’obscurité : Dépolarisation (libération de neurotransmetteurs). À la lumière : Hyperpolarisation (baisse de neurotransmetteurs). Pigments récepteurs : Rhodopsine : Bâtonnets, sensibles à toutes les longueurs d’ondes. Iodopsine : Cônes, spécifiques à une longueur d’onde (bleu, vert, rouge). Remarques importantes : Amplification : Un photon peut fermer 200 canaux ioniques dans un bâtonnet. Adaptation à la lumière : Régulation par le calcium pour éviter la saturation.

L'humeur aqueuse

Transparant, non déviant

Les rayons passent ensuite dans l’humeur aqueuse (liquide transparent) où ils ne sont pas déviés.

AXONE

- Les axones se regroupent en faisceaux dans la substance blanche (SB) pour rejoindre des régions proches. - Les commissures sont des faisceaux d'axones reliant un hémisphère à l'autre. - La plus grosse et importante commissure est le corps calleux, qui relie l'hémisphère droit et l'hémisphère gauche. - En plus des commissures, des capsules relient différentes parties du même hémisphère.

Gradient électrochimique

Gec = Ge + Gc

Gec = Gradientélectrochimique / Ge = Gradientélectronique / Gc = Gradientchimique

Potentiel de membrane : V𝑚 = 𝑉𝑖 − 𝑉𝑒

Si Vm < 0

Si Vm > 0

Ext

Ext

Int

Int

K Na Cl Ca

K Na Cl Ca

Période réfractaire :

- Pendant cette période, la membrane est moins sensible aux stimulations, rendant la génération d’un nouveau PA difficile. - Hyperpolarisation rend plus difficile d'atteindre le seuil de dépolarisation. - Les canaux Na⁺ sont encore dans un état inexcitable, et les canaux K⁺ peuvent encore laisser passer des ions.

La Moelle épinière

- La moelle épinière est une partie du tube neural qui a peu changé.- Elle conserve une organisation tubulaire et concentrique. - Elle est protégée par la colonne vertébrale. - Elle est composée de deux couches concentriques : - Substance grise (intérieure) : contient les corps cellulaires des neurones. - Substance blanche (extérieure) : contient les axones. - La substance blanche est riche en lipides, notamment la myéline, qui entoure et protège les axones. - Au centre se trouve le canal de l’épendyme, rempli de liquide céphalorachidien, représentant la lumière du tube neural.

HEMISPHERE CEREBRAUX

- Les deux hémisphères cérébraux proviennent du développement du télencéphale, représentant 83 % de la masse de l’encéphale.- Le télencéphale est structuré en trois couches, comme le cervelet. - Les repliements du cortex sont appelés circonvolutions. - Trois circonvolutions importantes à connaître : le sillon central, la scissure latérale, le sillon pariéto-occipital. - Il existe quatre lobes principaux : frontal, temporal, pariétal, occipital. - D'autres lobes non visibles sur les schémas peuvent exister à cause des circonvolutions.

DIENCEPHALE

Le diencéphale est la partie la plus centrale du cerveau, faite de trois structures importantes : le thalamus, l’hypothalamus l’épithalamus.

Petite vidéos sur le système visuel pour sois initier les révisions global lorsque la lecture se fait Vidéo structuré à peu près comme le cour et avec des images qui rende la vidéo très visuelle

Les cellules bipolaires

Transmettent les informations des photorécepteurs.

Le cristallin

Lentille biconvexe ; accommodation (changement de vergence)

Les rayons traversent ensuite le cristallin qui a la forme d’une lentille biconvexe (fait converger les rayons à travers l’œil) dont la vergence peut changer selon l’accommodation => deuxième étape de convergence.

L’accommodation

Définition : Ajustement du cristallin pour une vision nette de près ou de loin. De près : Bombement du cristallin, contraction de la pupille, convergence des globes oculaires. De loin : Aplatissement du cristallin, dilatation de la pupille, divergence des globes oculaires. Vision binoculaire : Perception tridimensionnelle et profondeur.

Formule à connaître

F = Gec x P

F = Flux / Gec = Gradientélectrochimique / P = Perméabilité

Gec = Ge + Gc

Gec = Gradientélectrochimique / Ge = Gradientélectronique / Gc = Gradientchimique

Vm = Vi - Ve

Vm = Potentiel de membrane / Vi = Potentiel électrique interne de la cellule / Ve= Potentiel électrique externe de la cellule

R = Constante des gaz parfaits / F = constante de Faraday (= 26.7 mV) Z = Charge de l'ion / T = Température (en Kelvin) /

Gec = Vm - Eion

Gec = Gradientélectrochimique / Vm = Potentiel de membrane / Eion = Tension électrique de l'ion

DEVELOPPEMENT DU SYSTEME NERVEUX

Lors du développement embryonnaire, trois feuillets se forment : ectoderme, mésoderme et endoderme.La neurulation, qui suit la gastrulation, met en place le système nerveux (SN) par invagination de l'ectoderme dorsal, formant un tube neural. Le système nerveux central (SNC) provient de ce tube neural, tandis que les crêtes neurales formées autour donneront le système nerveux périphérique (SNP). Le tube neural se courbe et forme trois puis cinq vésicules : télencéphale, diencéphale, mésencéphale, métencéphale et myélencéphale. Le télencéphale, qui se développe le plus, donnera les deux hémisphères cérébraux chez l'adulte.

Les cellules ganglionaires

Envoient l’information au cerveau via le nerf optique.

3. Potentiel d’action (PA) :

- Déclenché lorsque le potentiel de membrane dépasse un certain seuil de -50mV (généralement +15 mV au-dessus du PR). - Phases du PA : 1. Dépolarisation : de -70 mV à +40 mV (inversion de polarisation). 2. Repolarisation : retour à -70 mV. 3. Hyperpolarisation : dépassement temporaire du PR (environ 5 mV en dessous). - Durée totale : environ 2 ms. - Le PA est un message stéréotypé (toujours le même en amplitude et en durée) qui se propage le long de l’axone.

Les canaux

- Méthode du patch clamp : permet d'enregistrer le flux à travers un seul canal ionique. - Les canaux traversent la membrane plusieurs fois et forment un port central. - Ce port agit comme un filtre, adapté à la taille et à la charge de l'ion. - La perméabilité est spécifique à chaque ion, donnant une perméabilité différentielle à la membrane. - Cette perméabilité dépend du nombre de canaux spécifiques ouverts pour cet ion.Types de canaux :- Canaux non inductibles (ou de fuite) : toujours ouverts, fonctionnent selon le gradient. - Canaux inductibles : changent de conformation, ouverts ou fermés, selon divers stimuli (voltage, ligand, température, ou étirement de la membrane).

Tronc cérébrale

Le tronc cérébral est l’entrée de l’encéphale, il correspond à l’intermédiaire entre l’encéphale et la moelle épinière. Il regroupe le mésencéphale, le pont et le bulbe rachidien. C’est le point de contrôle d’un grand nombre de fonction végétatives et le point de départ des nerfs crâniens.

La cornée

Première convergence lumineuse

Le rayon passe en premier par la cornée. Qui fait partie de la sclérotique

La fovéa

Zone centrale pour la vision la plus nette, uniquement composée de cônes.