Neurone
Le neurone est un type de cellule différenciée composant avec les cellules gliales le tissu nerveux. Ce sont les neurones qui constituent l'unité fonctionnelle du système nerveux, les cellules gliales assurant le soutien et la nutrition des neurones, et jouant comme on l'a découvert au début du XXIe siècle un rôle facilitant l'établissement de nouvelles connexions. Il y a environ neuf fois plus de cellules gliales que de neurones dans le cerveau.
On estime que le système nerveux humain comprend environ cent milliards de neurones. Les neurones permettent la transmission d'un signal que l'on nomme influx nerveux.
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Structure
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schéma d'un neurone
Le neurone est composé d'un corps appelé péricaryon et de prolongements (les fibres nerveuses) en nombre variable. Le nombre de ces prolongements détermine la forme du péricaryon : il peut être multipolaire (un prolongement afférent et plusieurs prolongement efférents), bipolaire (un prolongement afférent et un prolongement efférent), pseudo-unipolaire (prolongement unique qui se sépare à distance du péricaryon en un prolongement afférent et un prolongement efférent) ou unipolaire (un seul prolongement).
Le diamètre du corps des neurones varie selon leur type, de 5 à 150 μm. Il contient le noyau, bloqué en interphase et donc incapable de se diviser, et le cytoplasme. On trouve dans le cytoplasme le reticulum endoplasmique rugueux (formant les corps de Nissl des histiologistes), les appareils de Golgi, des mitochondries et des neurofilaments qui se regroupent en faisceau pour former des neurofibrilles.
Les fibres nerveuses sont de deux types : l'axone, unique, et les dendrites.
L'axone à un diamètre compris entre 1 et 15 μm, sa longueur varie de 1 mm à plus d'un mètre. Le cône d'émergence, région extrèmement riche en microtubules, est le point de départ de l'axone. Il se prolonge sur un trajet plus ou moins long et se termine en se ramifiant. (C'est l'arborisation terminale) Chaque ramification se termine par un renflement, le bouton terminal ou bouton synaptique. La membrane de l'axone, l'axolemme, contient l'axoplasme. L'axoplasme est le prolongement du cytoplasme du péricaryon. Il est constitué de neurofilaments, de microtubules et de microvésicules (celles-ci sont produites par le réticulume endoplasmique rugueux et les appareils de Golgi). Certains axones sont recouvert d'une gaine de myéline, formée par descellules gliales, les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique, et les oligodendrocytes dans le système nerveux central. L'influx nerveux quitte le péricaryon par l'axone : c'est un prolongement efférent.
Les dendrites sont plus courtes que l'axone et très ramifiées. Elles sont parfois hérissées d'épines dendritiques. Contrairement à l'axone, elles ne contiennent pas de microvésicules. La dendrite conduit l'influx nerveux, induit à son extrémité, jusqu'au péricaryon : c'est un prolongement afférent.
L'influx nerveux
Au repos, il existe une différence de potentiel négative (environ -70 mV, c'est le potentiel de repos) entre la face interne de la membrane du neurone et sa face externe. Cette différence de potentiel vient d'une part d'une différence de concentration en ions entre l'intérieur et l'extérieur du neurone et d'autre part d'un courant ionique traversant la membrane du neurone. Ce dernier, appelé courant de fuite, est essentiellement dû aux ions potassiques qui sortent de la cellule en passant dans des canaux ioniques constamment ouverts. L'influx nerveux se caractérise par une modification instantanée et localisée de la perméabilité de la membrane du neurone : des ions sodium (Na+) pénètrent dans la cellule en passant au travers de canaux ioniques sélectivement perméables au sodium. Le potentiel de membrane prend alors une valeur positive (environ +35mV). Ce phénomène porte le nom de dépolarisation. Puis, très rapidement des ions potassium (K+) sortent de la cellule en passant au travers d'autres canaux ioniques, perméables au potassium. Le potentiel de membrane reprend alors une valeur négative : on parle de repolarisation. L'ensemble constitué par la dépolarisation suivie de la repolarisation s'appelle le potentiel d'action. Il ne dure que quelques millisecondes. Le potentiel d'action, ou influx nerveux, se propage de proche en proche le long de l'axone du neurone.
Les synapses
Le relais qui assure la transmission de l'influx nerveux est la synapse. Il existe deux sortes de synapse : les synapses électriques (minoritaires) et les synapses chimiques (majoritaires). La synapse est constituée d'un élément présynaptique, d'une fente synaptique et d'un élément postsynaptique. L'élément présynaptique est soit la membrane du bouton terminal de l'axone, soit la membrane d'une dendrite. L'élément postsynaptique peut être la membrane d'un axone, d'un pérycarion, d'une dendrite, d'une cellule somatique (exemple : cellule musculaire). Suivant leur effet, on différencie les synapses excitatrices et les synapses inhibitrices.
D'habitude, le lieu initial de la dépolarisation est la membrane postsynaptique. L'influx nerveux se propage ensuite le long de la membrane de la dendrite puis du péricaryon en s'atténuant peu à peu. Si au niveau du cône d'émergence, le potentiel est suffisant (loi du tout ou rien), des potentiels d'action sont générés qui se propageront le long de l'axone sans déperdition. En arrivant à la membrane du bouton terminal, ils déclencheront la libération des microvésicules contenant les neurotransmetteurs, qui diffuseront dans la fente synaptique avant d'être captés par les récepteurs de la membrane postsynaptique.
La propagation de l'influx nerveux est un phénomène qui consomme de l'énergie, en particulier pour activer les pompes qui rétablissent l'équilibre ionique, après la re-perméabilisation de la membrane aux ions (fermeture des canaux ioniques). Cette énergie est fournie par la dégradation de l'adénosine-triphosphate (ATP) en adénosine-diphosphate (ADP). L'ATP sera ensuite regénéré par les mitochondries.
Un modèle très simplifié : le neurone formel
Nous utilisons en informatique sous le nom de neurones formels des dispositifs inspirés du modèle ci-dessus, comportant N entrées ayant chacune un poids synaptique, une fonction de sortie, et une sortie qui sert à son tour d'entrée à d'autres neurones similaires.
Leur fonctionnement est décrit dans l'article Neurone formel.
Voir aussi
Liens internes
Classement thématique des neurosciences, cellule gliale, synapse et transmission synaptique, neurotransmetteur, plasticité synaptique, réflexe d'extension, réflexe de flexion, cerveau, moelle épinière
Liens externes
- Voir un schéma détaillé sur un neurone
- La cellule nerveuse, Cégep de Sainte-Foy, Québec (présentation PDF de 67 diapositives, 3,2 Mo)