Introduction

Les neurosciences englobent l'étude du système nerveux, un réseau complexe qui régit tous les aspects du comportement, de la sensation et de la cognition. Ce cours explore deux sous-domaines essentiels : la neuroanatomie et la neurophysiologie cellulaire. La première permet de comprendre l'organisation structurelle du système nerveux, tandis que la seconde élucide les propriétés fonctionnelles des neurones individuels et leurs interactions.

Neuroanatomie

La neuroanatomie offre un aperçu de la disposition spatiale des différentes régions du cerveau et de leurs connexions, fournissant ainsi une base pour comprendre le fonctionnement du cerveau dans son ensemble.

Système nerveux central (SNC)

Le SNC est principalement constitué du cerveau et de la moelle épinière, qui travaillent de concert pour traiter l'information environnementale et contrôler les réponses corporelles. Le SNC peut être divisé en deux grandes parties : le cerveau antérieur, le cerveau postérieur et le mésencéphale (respectivement prosencéphale, rhombencéphale et mésencéphale), et la moelle épinière.

Cerveau antérieur

Le cerveau antérieur est responsable des fonctions cognitives supérieures, telles que l'apprentissage, la mémoire et les émotions. Il est subdivisé en cerveau, thalamus, hypothalamus et diencéphale.

Cerveau

Le cerveau, la plus grande partie du cerveau humain, est divisé en deux hémisphères (gauche et droit) reliés par une bande de tissu appelée corps calleux. Il est impliqué dans diverses fonctions cognitives, notamment la perception sensorielle, le contrôle moteur, le langage et le raisonnement spatial.

Thalamus

Le thalamus sert de relais pour les informations sensorielles entrantes avant qu'elles ne soient transmises aux autres parties du cerveau pour traitement. Il est également essentiel à la régulation de la conscience et des cycles veille-sommeil.

Hypothalamus

L'hypothalamus, situé sous le thalamus, joue un rôle clé dans la régulation de la sécrétion hormonale par l'hypophyse, contrôlant la température corporelle, la faim et la soif, ainsi que certaines réponses émotionnelles.

Système nerveux périphérique (SNP)

Le SNP est constitué de tous les nerfs extérieurs au SNC qui transmettent l'information entre le système nerveux central et le reste du corps. Il peut être divisé en deux parties : le système nerveux somatique (SNS), responsable des mouvements et des sensations volontaires, et le système nerveux autonome (SNA), qui régule les fonctions corporelles involontaires telles que le rythme cardiaque et la digestion.

Neurophysiologie cellulaire

La neurophysiologie cellulaire s'intéresse aux propriétés fonctionnelles des neurones individuels et à leurs interactions. Cette section aborde les différents types de neurones, leurs propriétés électriques et leurs mécanismes de signalisation.

Types de neurones

Les neurones peuvent être classés en fonction de leur forme, de leurs propriétés électriques et de leurs connexions avec d'autres neurones. Les trois principaux types sont les neurones sensoriels (afférents), moteurs (efférents) et les interneurones.

Neurones sensoriels (afférents)

Les neurones sensoriels transmettent l'information des récepteurs de l'organisme au SNC. Ils possèdent des dendrites qui reçoivent les signaux entrants, un axone qui transporte ces signaux vers le SNC et un corps cellulaire situé entre les dendrites et l'axone.

Motoneurones (Efférents)

Les motoneurones transmettent l'information du SNC aux effecteurs tels que les muscles ou les glandes. Ils possèdent un axone qui transporte les signaux hors du SNC, un corps cellulaire et des dendrites qui reçoivent les signaux entrants.

Interneurones

Les interneurones sont des neurones qui connectent d'autres neurones au sein du SNC. Ils facilitent le traitement complexe de l'information dans le cerveau.

Propriétés électriques des neurones

Les neurones possèdent des propriétés électriques uniques qui leur permettent de traiter et de transmettre l'information. Deux concepts essentiels sont les potentiels d'action (PA) et la transmission synaptique.

Potentiel d'action (PA)

Un PA est une variation brève et rapide de la tension à travers la membrane d'un neurone, provoquée par le mouvement des ions. Les PA permettent aux neurones de transmettre des signaux électriques sur de longues distances sans perdre leur intégrité.

Transmission synaptique

La transmission synaptique se produit lorsqu'un potentiel d'action dans un neurone présynaptique déclenche la libération de neurotransmetteurs, qui se lient ensuite aux récepteurs d'un neurone postsynaptique, modifiant ainsi ses propriétés électriques. Ce processus permet la communication entre les neurones et constitue la base du calcul neuronal.

Mécanismes de neurotransmission et de signalisation

La communication neuronale repose sur la libération de neurotransmetteurs par un neurone (le neurone présynaptique) qui se lient aux récepteurs d'un autre neurone (le neurone postsynaptique). Comprendre les différents types de neurotransmetteurs, leurs mécanismes d'action et leur contribution aux différentes fonctions cérébrales est fondamental pour comprendre la neurophysiologie cellulaire.

Types de neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs peuvent être classés en plusieurs catégories selon leur structure chimique et leurs rôles fonctionnels. Voici quelques exemples :

• Acides aminés (par exemple, glutamate, GABA)
• Amines biogènes (par exemple, dopamine, sérotonine)
• Neuropeptides (par exemple, enképhalines, endorphines)

Mécanismes d'action

Les neurotransmetteurs exercent leurs effets en se liant à des récepteurs spécifiques sur la membrane du neurone postsynaptique, qui à leur tour modulent les canaux ioniques ou activent les systèmes de second messager. Voici quelques mécanismes courants :

• Canaux ioniques ligand-dépendants (par exemple, récepteur nicotinique de l'acétylcholine)
• Récepteurs couplés aux protéines G (par exemple, récepteur bêta-adrénergique)