Physiologie neuronale©a-IADE/L-école-d... · action du neurotransmetteurs au niveau post-synaptique ... ex : amphétamine, tyramine, éphédrine Effet : augmentation de la concentration

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Physiologie neuronale et

Système nerveux végétatif

Gaëlle ROUX

Anesthésie-réanimation Neurochirurgie

CHU Bordeaux

� Neurones = cellules excitables constituant l’unitéfonctionnelle du SNC ou du SNP

• Assure la transmission d’un signal : l’influx nerveux• Informations perçues et transmises au SNC• Intégration neuronale• Transmission aux organes effecteurs

� 4 parties fonctionnelles distinctes : • les dendrites• le corps cellulaire (soma)• l'axone• les terminaisons synaptiques

Physiologie neuronale

� Corps cellulaire: noyau, RE, mitochondries, appareil de Golgi, cytoplasme

� Dendrites: arborescences terminales de la membrane des neurones

� Axone: conduit principal pour le transit de l’information, peut être entouré d’une gaine de myéline, contient les neurotransmetteurs

� Synapse: zone de contact fonctionnelle entre 2 neurones ou entre un neurone et une autre cellule



� Membrane neuronale spécifique

� Présence de canaux ioniques

� Propagation d’un influx électrique le long de l’axone et des dendrites jusqu’aux synapses

� Les stimuli recueillis par les dendrites sont intégrés puis, lorsqu'ils sont suffisants, peuvent déclencher un potentiel d'action dans la zone proximale de l'axone

=> le potentiel d'action se propage le long de l'axone et envahit les terminaisons synaptiques

=> le flux d'informations a donc un sens bien déterminé

� Les axones ont une longueur très variable (jusqu’à 1 m)


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Potentiels de membrane

Potentiel de repos :

� différence de potentiel constante entre les deux faces de la membrane d’une cellule au repos

� environ - 70 mV

Potentiel d’action :

� modification active, brutale et transitoire du potentiel transmembranaire

� en réponse à une ou plusieurs stimulations

� loi du tout ou rien

� les potentiels électriques résultent de mouvements d’ions

au travers des membranes neuronales

� ces mouvements découlent :

• des différences de concentration d’ions spécifiques de

part et autre de la membrane,

• de la perméabilité sélective de la membrane à certains

de ces ions

Pompes à ions

Canaux ioniques

Potentiels de membrane

Courant induit Potentiel de repos

Pompes ioniques

Les protéines membranaires intrinsèques sont responsables de l’accumulation ou de l’évacuation active de certains ions

Les protéines membranaires intrinsèques sont munies de pores et permettent la diffusion passive mais sélective de certains ions

Ions K+

Canaux ioniques

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extérieur de la membrane :

• ions positifs : Na+ surtout (K+ et Ca++)

• ions négatifs : Cl- surtout

intérieur du neurone :

• ions positifs : K+ surtout (et Na+)

• ions négatifs : protéines et ions phosphates

=> léger surplus d’ions +

=> léger surplus d’ions -

Concentrations ioniques de repos

ouverture de canaux membranaires à Na+=> inversion transitoire du potentiel transmembranaire

Potentiel d’action

repos


� seuil d'excitabilité : correspond à la valeur à laquelle les canaux sodiques commencent à s'ouvrir

� potentiel d'action :• déclenché lorsque la cellule est dépolarisée au-delà du

seuil d'excitabilité (environ -50 mV)• loi du tout ou rien • le potentiel transmembranaire atteint environ +30 mV• durée : environ 1 ms• provient de l'activation rapide de canaux membranaires

voltage-dépendants


Évolution de la perméabilité membranaire

Perméabilité dominante au K+

Perméabilité dominante au Na+

Perméabilité dominante au K+

Évolution de la perméabilité membranaire

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� la propagation se fait progressivement d'une extrémité à l'autre de l'axone

� vitesse de propagation : dépend du type et du diamètre de la fibre

� plus la fibre est grosse et myélinisée, plus la conduction est rapide :• 0,5 m/s pour les fibres les plus lentes (fibres de la douleur) • 20 m/s pour les fibres les plus rapides (motoneurones alpha)

=> très lent par rapport à la propagation de la lumière (300 000 km/s)

� gaine de myéline : • constituée par les oligodendrocytes (SNC) et les cellules de Schwann (SNP)• distance entre 2 étranglements de myéline (noeud de Ranvier) : entre 300 et 2000 µm


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� Axones myelinisés : conduction saltatoire• propagation de la dépolarisation d'un noeud de Ranvier (grâce aux courant locaux) jusqu'au noeud suivant• lorsque le potentiel seuil est atteint, le potentiel d'action se régénère à ce noeud => conduction rapide du potentiel d'action.

� Axones non myélinisés : dépolarisation de proche en prochele long de la fibre nerveuse

• établissement de courants locaux qui dépolarisent progressivement le segment de membrane adjacent• lorsqu’il atteint le seuil d'excitabilité, le potentiel d'action se régénère et le processus continue


synapse = point de « connexion » entre deux neurones

1 mm3 de substance grise corticale contient 5 milliards de synapses

Transmission synaptique

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Anatomie de la synapse

Neurone présynaptique

Neurone postsynaptiqueNeurone présynaptique

Neurone postsynaptique

Deux types de synapses :

• synapses électriques (rares) : permet au potentiel d’action de passer directement d’une membrane à l’autre

• synapses chimiques ++


synapse électrique synapse chimique


� permet le passage de l'influx nerveux d'un neurone pré-synaptique vers un neurone post-synaptique

� libération par le neurone pré-synaptique de neurotransmetteur stockés dans les vésicules synaptiques

� action du neurotransmetteurs au niveau post-synaptique sur les récepteurs spécifiques qui transmettent le message à l'intérieur du neurone

� le neurone post-synaptique réagit aux neurotransmetteurs en modifiant son activité électrique et biochimique

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membrane post-synaptique :

le canal à Na+ s’ouvre lorsque le neurotransmetteur se fixe sur le récepteur

dépolarisation de la membrane pré-synaptique

libération par du neurotransmetteur dans la fente synaptique

fixation du neurotransmetteur sur son récepteur post-synaptique

ouverture de canaux ioniques

ouverture de canaux à Ca++ tensio-dépendants et entrée de Ca++

La liaison du récepteur avec le neurotransmetteur peut avoir 2 effets :

� ouverture de canaux à sodium :

=> ↓ polarité de la membrane

=> potentiel d ’action (si la dépolarisation > seuil)

=> influx (effet +)

� ouverture de canaux à Cl- +/- de canaux à K+ :

=> ↑ polarité de la membrane

=> seuil plus difficile à atteindre

=> neurone plus difficile à dépolariser (effet -)


glutamate

(effet excitateur)

GABA

(effet inhibiteur)

L’effet du neurotransmetteur dépend :

• du type de neurotransmetteur

• du type de récepteur

=> effet excitateur : PPSE (potentiel post-synaptique excitateur)

=> effet inhibiteur : PPSI (potentiel post-synaptique inhibiteur)


Chaque neurone reçoit des terminaisons PPSE et PPSI :

� si PPSE > PPSI : le neurone moteur est dépolarisé au-delà du seuil => influx

� si PPSE < PPSI : pas d’influx


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modulation de la douleur : si le neurone inhibiteur est actif, le neurone d’association devient peu sensible (plus difficile àdépolariser)

=> inhibition du message douloureux

Transmission synaptique Neurotransmetteurs• Acétylcholine

� SNC : SN végétatif ++

�Jonctions neuromusculaires

• glutamate

• GABA

• adrénaline

• noradrénaline

• dopamine

• glycine

• sérotonine

• endorphines

• enképhalines

Neurotransmetteurs

� un neurotransmetteur ne peut agir que s'il se fixe à son récepteur

� possibilités :

• 1 neuroT => 1 Rc

• 1 neuroT => plusieurs Rc

� acétylcholine : Rc nicotiniques et Rc muscariniques

� adrénaline : Rc α- et β-adrénergiques

• plusieurs neuroT => 1 Rc

� adrénaline, noradrénaline : Rc α-adrénergiques

Neurotransmetteurs

Devenir :

� dégradation par enzymes de le fente synaptique

� recaptage par des cellules gliales ou le bouton

synaptique

� diffusion hors de la fente synaptique

Neurotransmetteurs

Exemple : élimination de l'acétylcholine

� diffusion hors de la fente : peu

� dégradation par l’acétylcholinestérase : près de 50% de l'acétylcholine est détruite sans même avoir pu se fixer à un récepteur

Acétylcholine ac. acétique + cholineAChE

organophosphorés (insecticides, gaz de combat) : inhibiteurs de l'AChE

Neurotransmetteurs

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Action des drogues sur la synapse

• effet agoniste : la drogue a le même effet que le

neurotransmetteur

• effet antagoniste : blocage du récepteur

• inhibition du recaptage

• inhibition de la sécrétion de neurotransmetteur

Système nerveux végétatif

Système nerveux végétatif (autonome)

� partie du système nerveux assurant la régulation du milieu intérieur => contrôle et harmonisation des grandesfonctions vitales et automatiques (circulation, respiration, digestion…)

�formé de deux ensembles de fibres nerveuses périphériques et centrales:

• système (ortho)sympathique ou adrénergique

• système parasympathique ou cholinergique

� la plupart des organes reçoivent des terminaisons sympathiques et des terminaisons parasympathiques

Système sympathique :

• actif en cas d’urgence

• prépare l’organisme à affronter un danger : attaque ou fuite, mobilisation de l’énergie en état de stress

Système parasympathique :

• actif au repos, économiseur d’énergie, maintien des activités de base

En pratique : les deux systèmes sont toujours actifs

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Effets liés à l’augmentationdu tonus sympathique

« Le stress » � myosis, larmes, accommodation

� sécrétions exocrines

� fréquence cardiaque

� érection

Tonus parasympathique

« Le repos du guerrier »

C’est un système très complexe !

fibres sympathiques :

�proviennent de la moelle épinière

�neurotransmetteur : noradrénaline

fibres parasympathiques :

� la plupart sont contenues dans les nerfs crâniens (X ++)

� neurotransmetteur : acétylcholine

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Système orthosympathique

Système orthosympathiqueOrganisation anatomique

Voie efférente sympathique :

� centres médullairescervico-thoraciques et lombaires

� fibre pré-ganglionnaire courte

� relais ganglionnaire para- et pré-vertébral (loin des organes)

� fibre post-ganglionnaire longue

� cas particulier: médullo-surrénale

Système orthosympathiqueVoies Système orthosympathique

Synapse

Système orthosympathiqueSynapse surrénalienne

Système orthosympathiqueSynapse

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Système orthosympathiqueNeuromédiateur

=> stockée dans les vésicules des terminaisons nerveuses



Inactivation de la noradrénaline :

� recapture +++• présynaptique, neuronale• post synaptique, extraneuronale

� dégradation enzymatique :• étape 1 : monoamine-oxydases (MAO) et catéchol-O-méthyl-transférases (COMT)• étape 2 : aldéhyde déhydrogénase, aldéhyde réductase


Système orthosympathique

Effets sur les organes innervés

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Récepteurs α :

�α1 : post-synaptique, stimulation

�α2 : pré-synaptique, inhibition de la sécrétion de noradrénaline

Récepteurs β :

� β1 : stimulation

� β2 : relaxation

� β3 : lipolyse

Système orthosympathiqueRécepteurs

Médicaments du système sympathique

Classification :

� agonistes = sympathomimétiques• directs• indirects

� antagonistes = sympatholytiques• directs• indirects

Médicaments du système sympathiqueSympathomimétiques directs

� Agonistes αααα1 :adrénaline, noradrénaline, dopamine, methoxamine, phényléphrine, neosynéphrine

� Agonistes ββββ1 :isoprénaline, dobutamine, adrénaline, dopamine, orciprénaline

� Agonistes ββββ2 :isoprénaline, dopamine, dobutamine, salbutamol, terbutaline, fénotérol, orciprénaline, clenbutérol, salmétérol, formotérol

Médicaments du système sympathiqueSympathomimétiques directs

Médicaments du système sympathiqueSympatholytiques directs

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� antagonistes α2 : inhibent l'effet inhibiteur des récepteurs α2 sur la synthèse de noradrénaline ex : yohimbine, idazoxane

� inhibiteurs de la recapture de noradrénaline :ex : imipramine, cocaïne

� inhibiteurs de la mono-amine-oxydase :ex : phénelzine, pargyline, sélégiline, toloxatone

� stimulants de la libération de noradrénaline :ex : amphétamine, tyramine, éphédrine

Effet : augmentation de la concentration du neuromédiateur

Médicaments du système sympathiqueSympathomimétiques indirects

� agonistes αααα2 : majorent l'effet inhibiteur des récepteurs α2 sur la synthèse de noradrénaline

ex : phénoxybenzamine, phentolamine, α-méthylnoradrénaline (métabolite actif de l'α-méthyldopa), clonidine, méthoxamine

� inhibiteurs de la libération de noradrénaline :ex : guanéthidine

� inhibiteurs du stockage granulaire :ex : réserpine

Effet : diminution de la concentration du neuromédiateur

Médicaments du système sympathiqueSympatholytiques indirects

Agonistes

� adrénaline : choc anaphylactique, arrêt cardiaque, asthme, anesthésie locale

� dobutamine : choc cardiogénique

� salbutamol (β2+) : asthme, tocolyse

� phényléphrine, éphédrine : AG, décongestion nasale

� amphétamine : psychostimulant

Médicaments du système sympathiqueUtilisations thérapeutiques

Antagonistes

� phénoxybenzamine, phentolamine : phéochromocytome

� prazosine : HTA

� β-bloquants : ischémie coronaire, HTA, dysrythmies, anxiété, tremblement, glaucome

� clonidine, α-méthyldopa (α 2+) : HTA

Médicaments du système sympathiqueUtilisations thérapeutiques

Système parasympathique� myosis, larmes, accommodation

� sécrétions exocrines

� fréquence cardiaque

� érection

Tonus parasympathique

« Le repos du guerrier »

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Système parasympathiqueOrganisation anatomique

Système parasympathiqueVoies

Voie efférente parasympathique :� centres cérébraux (nerfs crâniens III,VII, IX, X) et sacrés (nerfs pelviens)� fibre pré-ganglionnaire longue� relais ganglionnaire proche des organes

� fibre post-ganglionnaire courte

Système parasympathiqueSynapse

Système parasympathiqueNeuromédiateur

=> stockée dans les vésicules des terminaisons nerveuses


ACh

ACh

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Inactivation de l’acétylcholine :

� étape 1 : hydrolyse +++• par l’acétylcholinestérase intra-synaptique, neuronale• production de choline et d’acide acétique

� étape 2 : recapture de choline• 50 % de la quantité libérée par l’hydrolyse

Système parasympathique

Effets sur les organes innervéscontractioncontraction

Récepteurs nicotiniques :

• stimulés par la nicotine• localisation post-synaptique au niveau du relais ganglionnairedes systèmes para- ET orthosympathiques

Système parasympathiqueRécepteurs

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Récepteurs muscariniques :

• stimulés par la muscarine• localisation post-synaptique sur l’organe cible(parasympathique seul)

Système parasympathiqueRécepteurs Médicaments du système parasympathique

Classification :

� agonistes = parasympathomimétiques• directs• indirects

� antagonistes = parasympatholytiques• directs• indirects

� directs = cholinergiques :• muscariniques:

ex : carbachol, métacholine, pilocarpine, oxotrémorine• nicotiniques

ex : nicotine, lobéline

� indirects :• anticholinestérasiques : néostigmine, pyridostigmine, physostigmine, edrophonium

Médicaments du système parasympathiqueParasympathomimétiques

� directs :• antagonistes muscariniques

(« atropiniques ») ex : atropine, scopolamine, ipratropium

• antagonistes nicotiniques

Médicaments du système parasympathiqueParasympatholytiques

Médicaments du système parasympathiqueIndications thérapeutiques

� Parasympathicomimétiques : néostigmine

• tachycardie supraventriculaire• atonie intestinale postopératoire ou de réanimation• atonie vésicale postopératoire• curarisation résiduelle aux pachycurares• poisons organophosporés

Médicaments du système parasympathiqueIndications thérapeutiques

� Parasympathicolytiques : atropiniques

� mydriatique � bronchospasme� hypersécrétion bronchique et salivaire� prévention / traitement de la syncope vagale� spasmes intestinaux� coliques néphrétiques� mal des transports

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Merci à tous pour votre attention!

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Physiologie neuronale©a-IADE/L-école-d... · action du neurotransmetteurs au niveau post-synaptique ... ex : amphétamine, tyramine, éphédrine Effet : augmentation de la concentration