12.3 La fonction du tissu nerveux

Après avoir examiné les composants du tissu nerveux et l'anatomie de base du système nerveux, il est temps de comprendre comment le tissu nerveux est capable de communiquer au sein du système nerveux. Avant d'entrer dans les détails de son fonctionnement, une illustration de la manière dont les composants s'assemblent sera utile. Un exemple est résumé dans la Figure 12.14.

Figure 12.14 Tester l'eau : Vue postérieure (1) Le neurone sensoriel a des terminaisons dans la peau qui détectent un stimulus tel que la température de l'eau. La force du signal qui commence ici est dépendante de la force du stimulus. (2) Le potentiel gradué des terminaisons sensorielles, s'il est suffisamment fort, initiera un potentiel d'action au segment initial de l'axone (qui est immédiatement adjacent aux terminaisons sensorielles dans la peau). (3) L'axone du neurone sensoriel périphérique entre dans la moelle épinière et contacte un autre neurone dans la substance grise. Le contact est une synapse où un autre potentiel gradué est provoqué par la libération d'un signal chimique des terminaisons axonales. (4) Un potentiel d'action est initié au segment initial de ce neurone et remonte la voie sensorielle jusqu'à une région du cerveau appelée le thalamus. Une autre synapse transmet l'information au neurone suivant. (5) La voie sensorielle se termine lorsque le signal atteint le cortex cérébral. (6) Après intégration avec les neurones d'autres parties du cortex cérébral, une commande motrice est envoyée depuis le gyrus précentral du cortex frontal. (7) Le motoneurone supérieur envoie un potentiel d'action jusqu'à la moelle épinière. La cible du motoneurone supérieur est les dendrites du motoneurone inférieur dans la substance grise de la moelle épinière. (8) L'axone du motoneurone inférieur émerge de la moelle épinière dans un nerf et se connecte à un muscle via une jonction neuromusculaire pour provoquer la contraction du muscle cible.

Imaginez que vous êtes sur le point de prendre une douche le matin avant d'aller à l'école. Vous avez ouvert le robinet pour faire couler l'eau pendant que vous vous préparez à entrer dans la douche. Après quelques minutes, vous vous attendez à ce que l'eau soit à une température confortable pour y entrer. Vous mettez donc votre main sous le jet d'eau. Ce qui se passe ensuite dépend de la façon dont votre système nerveux interagit avec le stimulus de la température de l'eau et de ce que vous faites en réponse à ce stimulus.

Dans la peau de vos doigts ou de vos orteils se trouve un type de récepteur sensoriel sensible à la température, appelé un thermorécepteur. Lorsque vous placez votre main sous la douche (Figure 12.15), la membrane cellulaire des thermorécepteurs modifie son état électrique (tension). L'ampleur du changement dépend de la force du stimulus (à quel point l'eau est chaude). C'est ce qu'on appelle un potentiel gradué. Si le stimulus est fort, la tension de la membrane cellulaire changera suffisamment pour générer un signal électrique qui se propagera le long de l'axone. Vous avez déjà appris ce type de signalisation, concernant l'interaction des nerfs et des muscles à la jonction neuromusculaire. La tension à laquelle un tel signal est généré est appelée le seuil, et le signal électrique résultant est appelé un potentiel d'action. Dans cet exemple, le potentiel d'action se propage — un processus connu sous le nom de propagation — le long de l'axone, du cône axonique aux terminaisons axonales et dans les boutons terminaux synaptiques. Lorsque ce signal atteint les boutons terminaux, il provoque la libération d'une molécule de signalisation appelée neurotransmetteur.

Figure 12.15 L'entrée sensorielle Les récepteurs de la peau détectent la température de l'eau.

Le neurotransmetteur diffuse sur la courte distance de la synapse et se lie à une protéine réceptrice du neurone cible. Lorsque le signal moléculaire se lie au récepteur, la membrane cellulaire du neurone cible modifie son état électrique et un nouveau potentiel gradué commence. Si ce potentiel gradué est suffisamment fort pour atteindre le seuil, le second neurone génère un potentiel d'action au niveau de son cône axonique. La cible de ce neurone est un autre neurone dans le thalamus du cerveau, la partie du SNC qui agit comme un relais pour les informations sensorielles. À une autre synapse, un neurotransmetteur est libéré et se lie à son récepteur. Le thalamus envoie ensuite l'information sensorielle au cortex cérébral, la couche la plus externe de substance grise dans le cerveau, où commence la perception consciente de cette température de l'eau.

Au sein du cortex cérébral, l'information est traitée parmi de nombreux neurones, intégrant le stimulus de la température de l'eau avec d'autres stimuli sensoriels, avec votre état émotionnel (vous n'êtes tout simplement pas prêt à vous réveiller ; le lit vous appelle), des souvenirs (peut-être des notes de laboratoire que vous devez étudier avant un quiz). Enfin, un plan est élaboré sur ce qu'il faut faire, que ce soit augmenter la température, éteindre complètement la douche et retourner au lit, ou entrer dans la douche. Pour faire l'une de ces choses, le cortex cérébral doit envoyer une commande à votre corps pour bouger les muscles (Figure 12.16).

Figure 12.16 La réponse motrice Sur la base de l'entrée sensorielle et de l'intégration dans le SNC, une réponse motrice est formulée et exécutée.

Une région du cortex est spécialisée dans l'envoi de signaux à la moelle épinière pour le mouvement. Le motoneurone supérieur se trouve dans cette région, appelée le gyrus précentral du cortex frontal, qui a un axone s'étendant jusqu'à la moelle épinière. Au niveau de la moelle épinière où cet axone fait une synapse, un potentiel gradué se produit dans la membrane cellulaire d'un motoneurone inférieur. Ce second motoneurone est responsable de la contraction des fibres musculaires. De la manière décrite dans le chapitre sur le tissu musculaire, un potentiel d'action se propage le long de l'axone du motoneurone vers la périphérie. L'axone se termine sur les fibres musculaires à la jonction neuromusculaire. L'acétylcholine est libérée à cette synapse spécialisée, ce qui déclenche le potentiel d'action musculaire, suite à un grand potentiel connu sous le nom de potentiel de plaque motrice. Lorsque le motoneurone inférieur excite la fibre musculaire, elle se contracte. Tout cela se produit en une fraction de seconde, mais cette histoire est la base du fonctionnement du système nerveux.