Neurophysiologie : circuits neuronaux
Chaîne neuronale
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- Vue d'nsemble
- Chaîne neuronale : exemple du réflexe rotulien
- Convergence et divergence
- Inhibition neuronale : circuits inhibiteurs élémentaires
- Activation neuronale : circuits facilitateurs élémentaires
- Circuits oscillants
- Boucles de régulation
- Potentiels membranaires
- Récepteurs membranaires
- Transporteurs membranaires
- Neurotransmetteurs
- Synapses
La chaîne neuronale est un ensemble de cellules nerveuses complexes reliées entre elles qui reçoivent, véhiculent et transmettent des messages sous la forme d’influx nerveux.
La chaîne neuronale est le circuit neuronal le plus simple.
Quelques définitions
Une chaîne neuronale, comme son nom l'indique et composé de plusieurs neurones.
1. Le protoneurone désigne le premier neurone d'une chaîne neuronale dans une voie nerveuse.
C'est le point de départ de l'influx nerveux qui va se propager le long des différentes cellules nerveuses.
2. Le deutoneurone fait relais grâce à une synapse avec le protoneurone.
C'est le deuxième neurone de la chaîne neuronale ou le premier neurone de relais.
3. Le neurone terminal, le plus souvent thalamique, est le troisième neurone qui se termine au niveau des aires sensorielles du cortex cérébral (
circuits thalamocorticaux).
Remarque : ce n'est pas le cas des voies olfactives, i.e. olfactive " pure " ou phéromonale, qui ne font pas relais dans le thalamus.
Exemple de chaîne neuronale : réflexe rotulien
Vue d'ensemble
Les réflexes myotatiques ou réflexes ostéotendineux d'étirement permettent la contraction involontaire d'un muscle en réponse à son étirement.
1. Ces réflexes sont innés, involontaires, automatiques et stéréotypés et ont pour but de :
- maintenir un tonus musculaire permanent afin de résister à la gravité qui étire les muscles, par exemple pour maintenir la posture debout,
- protéger les muscles d’une déchirure en cas d’étirement important
2. Tout le monde connaît le réflexe rotulien qui est un des réflexes myotatiques (Le réflexe myotatique, un exemple de commande réflexe du muscle).
- On percute le tendon rotulien (ou patellaire) qui relie le quadriceps fémoral au tibia.
- On déclenche une contraction réflexe de ce même muscle qui permet la levée de la jambe.
(Figure : vetopsy.fr d'après Netter)
Ce réflexe est extrêmement rapide (40 ms) pour plusieurs raisons.
- Les axones sensoriels et moteurs à l'œuvre sont de gros diamètre, i.e. à conduction rapide ( propagation de l'influx nerveux).
- Il n'existe qu'une seule synapse centrale.
- La jonction neuromusculaire est une synapse rapide.
Événements lors
du réflexe rotulien
1. Un coup léger sur le tendon rotulien (ou patellaire) stimule les fuseaux neuromusculaires, récepteurs à l'étirement, situés dans le quadriceps fémoral.
2. Cette stimulation déclenchent des potentiels récepteurs gradués dont l'amplitude varie avec la force du stimulus.
3. Les potentiels d'action sont déclenchés.
Les potentiels d'action se propagent le long de l'axone du neurone sensoriel à la vitesse de 100 m/sec environ. Le péricaryon du neurone sensitif se trouve dans le ganglion de la racine dorsale du nerf spinal.
4. Dans les terminaisons axonales, les potentiels d'action provoquent la libération de glutamate, neurotransmetteur excitateur.
- Dans les terminaisons axonales des motoneurones, dont les péricaryons se trouvent dans la corne ventrale, cette libération provoque des potentiels postsynaptiques excitateurs (PPSE) environ 0,5 ms plus tard qui se répandent passivement jusqu'au cône d'implantation de l'axone où il déclenche les potentiels d'action ( réflexe monosynaptique d'étirement).
- Dans celles de interneurones, dont les péricaryons se trouvent dans la zone intermédiaire (lamina VII), cette stimulation va provoquer une sécrétion de GABA, neurotransmetteur inhibiteur. Les interneurones synapsent, dans la corne ventrale, avec les péricaryons des motoneurones des muscles ischio-jambiers, muscles antagonistes du quadriceps pour les antagoniser ( réflexe disynaptique et inhibition antagoniste).
Le tonus musculaire est ainsi conservé et adapté aux exigences de la posture et du mouvement.
Les potentiels d'action se propagent le long de l'axone du motoneurone à la vitesse de 100 m/sec.
(Figure : vetopsy.fr d'après Marieb)
5. Les potentiels d'action atteignent la jonction neuromusculaire où l'acétylcholine (ACh) est libérée.
6. À la jonction neuromusculaire, les potentiels sont déclenchés 0,5 ms environ, après l'arrivée des potentiels d'action présynaptiques.
7. Les fibres musculaires se contractent, i.e. la jambe se soulève, 40 ms environ après le stimulus.
Conséquences : traitement en série
1. Dans le réflexe rotulien, la chaîne neuronale est simple et le traitement de l'information sensorielle dans les divers réseaux se fait en série.
En effet, l'information se propage le long d'une voie unique jusqu'à une destination précise, suivant la loi du tout ou rien.
2. Les réflexes spinaux ou les voies sensitives directes qui relient les récepteurs à l'encéphale sont des bons exemples de traitement en série qui permet :
- une réponse fiable, i.e. toujours la même,
- une réponse rapide.
Le traitement parallèle est l'autre mode de traitement neuronal.
Convergence et divergence
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