L’organisation du système nerveux

Les neurones sont les cellules fondamentales du système nerveux. Ils sont composés d’un corps cellulaire et de deux types de prolongements : les dendrites qui conduisent le message nerveux jusqu’au corps cellulaire du neurone et un axone qui conduit le message nerveux en direction d’une cellule effectrice de la réponse ou jusqu’à une synapse, zone de communication entre deux neurones.

Le système nerveux central est composé de la moelle épinière et de l’encéphale. C’est là qu’est traitée l’information.
Le système nerveux périphérique est constitué des prolongements ou fibres nerveuses regroupées en nerfs. Un nerf assure la transmission des informations afférentes (de la périphérie vers les centres nerveux) et efférentes (des centres nerveux vers la périphérie).

• Le circuit neuronique mis en jeu dans le réflexe myotatique

Le réflexe myotatique permet le maintien de la posture du corps en participant au tonus musculaire. Il met en jeu un réseau de neurones organisés entre le muscle étiré (lieu de perception du stimulus), la moelle épinière (centre nerveux), le muscle sollicité et le muscle antagoniste (lieu de réponse).

Les messages nerveux sont conduits à travers un circuit neuronique composé de trois types de neurones : les neurones sensoriels, les motoneurones et les interneurones.
Un message nerveux afférent est produit suite à la stimulation des récepteurs sensoriels sensibles à l’allongement du muscle. Ces récepteurs sont situés au niveau des fuseaux neuromusculaires à partir desquels le message nerveux est conduit le long des axones des neurones sensoriels jusqu’à la moelle épinière.
Au sein de la substance grise de la moelle épinière, les motoneurones intègrent les messages afférents. Ils élaborent des messages nerveux efférents qui sortent par la racine ventrale de la moelle épinière et se propagent le long des axones jusqu’aux muscles effecteurs. Des messages efférents vont permettre la contraction du muscle étiré.
D’autres messages efférents provoquent le relâchement du muscle antagoniste et assurent ainsi un mouvement coordonné du réflexe. Ils sont induits par des interneurones inhibiteurs situés entre les neurones sensoriels et les motoneurones de ce muscle.

Le fonctionnement du système nerveux

Les messages nerveux se propagent sous forme de potentiel d’action de nature électrique, le long des axones des neurones, et par voie chimique, au niveau des synapses. Ces messages sont ensuite intégrés au niveau des centres nerveux, moelle épinière et encéphale, qui produisent une réponse adaptée.

• L’activité électrique des neurones

Les neurones sont des cellules qui peuvent être excitées : en réponse à une stimulation, la fibre nerveuse produit un signal de nature électrique, élément constitutif de l’influx nerveux, le potentiel d’action (PA).
Le PA est caractérisé par une durée brève (quelques millisecondes). La membrane du neurone subit une dépolarisation transitoire suivie d’un retour à son potentiel de membrane. Ce phénomène est capable de se propager le long de la fibre. La fibre nerveuse répond à une stimulation selon la loi du tout ou rien : aucun signal n’est émis par le neurone si l’intensité de la stimulation reste en dessous d’une certaine valeur seuil.

• La transmission chimique du message nerveux au niveau des synapses

La synapse est une structure spécialisée dans la transmission des messages nerveux entre deux neurones, ou entre un neurone et une cellule musculaire. Cette transmission a lieu par l’intermédiaire de substances chimiques, les neurotransmetteurs.

La synapse est constituée de :
- l’extrémité du neurone présynaptique par lequel le message nerveux arrive ;
- une fente synaptique, espace entre les deux neurones, où sont déversés par exocytose les neurotransmetteurs, contenus dans des vésicules ;
- la membrane du neurone suivant, dit postsynaptique. Les neurotransmetteurs s’y fixent au niveau de récepteurs spécifiques ce qui provoque un changement de l’activité électrique du neurone et la naissance d’un nouveau signal électrique.

Les synapses sont dites excitatrices lorsqu’elles activent le neurone postsynaptique. C’est le cas des synapses dont le neurotransmetteur est l’acétylcholine (Ach).
Elles sont dites inhibitrices lorsqu’elles diminuent ou inhibent l’activité du neurone postsynaptique. C’est le cas des synapses dont le neurotransmetteur est l’acide gamma-amino butyrique (GABA).
Des substances, comme la morphine utilisée contre la douleur ou la nicotine, modifient la transmission d’un message en se fixant à la place des neurotransmetteurs sur leur récepteur.

• Le codage des messages nerveux

Au niveau d’une fibre nerveuse, le message nerveux est codé en fréquence de PA : plus l’intensité du stimulus est supérieure à la valeur seuil, plus le nombre de PA se propageant le long de l’axone de la fibre nerveuse augmente, formant ce qu’on nomme des trains de PA successifs.

Au sein d’un nerf, le message nerveux est codé par le nombre de fibres stimulées. Le message se présente sous forme d’un potentiel global dont l’amplitude sera alors plus ou moins importante

Au niveau d’une synapse, le message est codé en concentration de neurotransmetteur.

• L’intégration des messages au niveau des centres nerveux

A l’échelle cellulaire, l’intégration des messages nerveux a lieu au niveau des motoneurones. Ils effectuent la sommation spatiale et temporelle des nombreux messages nerveux afférents. Si cette sommation est supérieure à leurs seuils d’excitation, ils élaborent de nouveaux messages nerveux efférents.

A l’échelle de l’organisme, le réflexe myotatique par exemple, peut être inhibé sous l’effet de messages nerveux provenant d’un autre type de récepteurs sensoriels, comme ceux qui perçoivent la douleur, ou bien par une commande volontaire provenant de notre cerveau.