Neurone

Introduction

Le terme neurone désigne la cellule nerveuse.Voir des neurones et des cellules gliales.

Le neurone (voir l'anatomie d'un neurone) est constitué de trois principales parties :

La surface des dendrites est augmentée de manière très importante grâce à la présence d'un grand nombre de structure que l'on appelle des épines dendritiques. Un axone possède également la capacité de se scinder en différentes branches : les collatérales d'axone qui elles-même se ramifient davantage en terminaisons axoniques. Chaque terminaison axonique possède une extrémité appelée bouton terminale.

La proximité très importante en train bouton terminal et les pieds dans les tiques constituent ce qu'on appelle une synapse (connexion).

Chaque neurone est délimité par une membrane cellulaire qui protège celui-ci est permet de réguler les flux entrant et sortant d'électrolytes (sodium potassium entre autres) de molécules.

De quelle manière l'activité électrique de neurones est-elle générée? L'activité électrique des neurones est le résultat de mouvements de particules électriques de part et d'autre de la membrane. Ce flux électrique est le résultat de l'entrée et de sortie d'ions à travers la membrane de la cellule.
Le déplacement des ions suit un gradient de concentration qui va du plus concentré vers le moins concentré et un gradient de potentiel qui va du plus chargé vers le moins chargé.
La distribution des ions est également le résultat de l'ouverture de la fermeture de canaux ioniques que l'on constate à l'intérieur de la membrane du neurone.

Quand un neurone est au repos, le côté intracellulare, c'est-à-dire à l'intérieur du neurone, de la membrane, possède une charge électrique d'environ - 70 mV par rapport au côté extracellulaire c'est-à-dire par rapport à l'autre face de la membrane du neurone.

Cette charge porte le nom de potentiels de repos. Elle est le résultat d'une distribution en inégale des ions d'un côté de la membrane et de l'autre côté de la membrane du neurone.

Les grosses protéines qui sont chargées négativement sont trop importantes pour pouvoir sortir de la cellule. Le neurone, en se servant d'une pompe, expulse des ions sodium chargés positivement.

D'autre part une distribution inégale des ions potassium et des ions chlore contribuent également au potentiel de repos.

Quand le neurone est stimulé, les canaux ioniques de la membrane viennent modifier leur état ce qui aboutit à un changement de la distribution des ions autour de la membrane et qui augmente ou qui diminue brutalement le voltage à travers la membrane, de quelques millivolts.

Une légère augmentation du voltage à travers la membrane est appelée hyperpolarisation, alors qu'une légère diminution de ce voltage est appelée, au contraire, dépolarisation.

On appelle cette modification des potentiels gradués.

Un potentiel d'action est un événement qui correspond un changement rapide et ample de la polarité de la membrane d'un axone.

Le déclenchement du potentiel d'action est le résultat de l'atteinte du seuil de dépolarisation du potentiel de membrane d'environ -50 mV.

Le voltage transmembranaire va s'inverser subitement c'est-à-dire que le côté intracellulare va devenir positif par rapport au côté extracellulaire, puis s'inverser à une nouvelle fois tout aussi brutalement.

Après cela le potentiel de repos va se rétablir.

Ces inversions de tension sont le résultat de comportement des canaux sodiques et des canaux potassiques. Ces canaux sont sensibles au voltage membranaire c'est la raison pour laquelle on les appelle des canaux voltage dépendants.

Quand un potentiel d'action se déclenche au niveau de l'axone il est susceptible de se propager le long de l'axone. On appelle influx nerveux le déplacement d'un potentiel d'action le long de l'axone.

L'influx nerveux se propage plus rapidement quand il s'agit d'axone comportant de la myéline. En effet, Il saute d'un ne de Ranvier à l'autre. Les noeuds de Ranvier sont des petits espaces qui séparent les cellules gliales qui fabriquent la glie enveloppant  l'axone.

Physiologie

Les neurones sont les composants de base du système nerveux.

Ce sont des cellules très spécialisées dont le rôle est d'acheminer les messages entre les différentes zones du corps sous forme d'influx nerveux. 

Les autres caractéristiques de neurones sont :
  • Une longévité importante (un neurone peut vivre plus de 100 ans, à condition d'avoir une nutrition correcte)
  • L'activité d'un neurone (métabolisme neuronal) est très élevée. Cette variété de cellules nécessite une quantité très importante d'oxygène et de glucose (sucre). En l'absence d'oxygène, elle ne peut survivre que quelques minutes.
  • Les neurones sont incapables de se reproduire et ne sont donc pas remplacés lorsqu'ils sont détruits.

Une cellule nerveuse est constituée d'un corps cellulaire (péricaryon) composé d'un gros noyau, de prolongements neuronaux prenant naissance dans le corps cellulaire du neurone et comprenant :
  • Les dendrites (prolongement tentaculaire de la cellule)
  • L'axone qui est le prolongement cylindrique (parfois absent dans certains neurones) conduisant l'influx nerveux (les ordres) vers une synapse (la synapse étant le point de jonction entre l'axone d'un neurone et les dendrites d'un autre neurone, où va se faire le passage de l'influx nerveux). Les axones de nombreux neurones, et plus particulièrement ceux qui ont un diamètre important, sont recouverts d'une enveloppe blanchâtre de nature lipidique (graisseuse) : la gaine de myéline qui sert d'isolant électrique. Les axones myélinisés (enveloppés d'une gaine de myéline) ont la capacité de conduire les influx nerveux plus rapidement que les axones amyélinisés (sans gaine de myéline) qui acheminent l'influx nerveux plus lentement. 
Propriétés
La vitesse de cheminement de l'influx nerveux va de 150 mètres par seconde à moins de 1 m par seconde. Les régions du cerveau et de la moelle épinière qui ne comportent que des groupements d'axone avec de la myéline constituent la substance blanche. Les zones du système nerveux constituées de substance grise ne contiennent que les corps cellulaires ou des axones sans myéline.

Fonctionnement
Entre l'intérieur et l'extérieur d'un neurone, il existe des différences de charge électrique (polarisation) que l'on appelle le potentiel de repos. L'extérieur de la cellule est positif par rapport à l'intérieur qui
 lui est négatif.

Les cellules nerveuses se différencient des autres cellules de l'organisme par leur capacité à être excitées, c'est-à-dire à créer un phénomène électrique appelé potentiel d'action ou influx nerveux.

En l'espace de quelques millièmes de seconde et sur une très courte distance, des atomes de sodium qui ont perdu des électrons (ion positif) entrent dans la cellule, entraînant de ce fait une dépolarisation de la membrane du neurone. Apparaît alors un influx nerveux qui se propage le long du neurone.  Un message nerveux est ainsi créé. Ce message constitue l'information permettant à l'individu de recevoir des renseignements provenant de l'extérieur (douleur par exemple), ou de donner un ordre (bouger un muscle par exemple). Ce message arrive à un neurone par l'intermédiaire de ses dendrites où il est analysé. Un nouveau message va à son tour cheminer le long de l'axone à la rencontre d'un autre neurone jusqu'au contact avec un autre type de cellule (muscle, glande), où l'ordre va aboutir à une réponse (sécrétion d'une glande, mouvement, etc.).

Physiopathologie

Le glutamate est une substance qui entre dans la composition d'un des neurotransmetteurs la parenthèse neuromédiateur) le plus indispensable fonctionnement du cerveau. Il s'agit également, paradoxalement, du tueur le plus important de neurones. Certaines expériences ont montré que si l'on dépose du glutamate sur un neurone celui-ci finit par mourir au bout de quelques minutes. Donc on se trouve devant un fait étrange : le glutamate est à la fois un neurotransmetteur important mais également une substance toxique pour les neurones.

Au cours de certaines affections du cerveau dues à un arrêt de la circulation ou à une insuffisance d'oxygénation de celui-ci, comme cela peut se voir par exemple dans l'infarctus du myocarde, l'arrêt cardiaque, certaines épilepsies, le traumatisme crânien etc. le neurone se retrouve dans des conditions particulièrement délétères pour lui, ce qui occasionne la libération de glutamate qui est contenu à l'intérieur du corps du neurone. La libération de glutamate entraîne la propre destruction du neurone lui-même au cours d'un processus que l'on appelle l'excitotoxicité.

Le phénomène de l'excitotoxicité est le suivant. À l'état normal un neurone possède des charges électriques différentes à l'extérieur et l'intérieur. C'est l'ATP qui maintient les pompes ioniques en actions. Si l'ATP n'est pas en quantité suffisante pour maintenir les pompes ioniques en actions, les membranes se dépolarisent et les ions calcium pénètrent dans la cellule. La grande quantité d'ions calcium attise la libération de glutamate à l'intérieur de la synapse. Le glutamate dépolarise alors les neurones ce qui augmente la concentration d'ions calcium et ce qui entraîne la libération très importante de glutamate. Dès que la concentration en glutamate est très élevée les neurones se détruisent à cause d'une excitation trop importante. Ensuite on constate une entrée d'eau en quantité importante à l'intérieur du neurone à cause de la stimulation par le calcium. Les enzymes se trouvant à l'intérieur du neurone se mettent à dégrader les protéines de celui-ci mais aussi les lipides et les acides nucléiques (les petites briques constituant les protéines). En quelque sorte le neurone se met à se digérer lui-même.

D'après certaines recherches l'excitotoxicité serait la source de certaines maladies neurologiques et plus précisément neurodégénératives se faisant progressivement. Il s'agit entre autres de la sclérose latérale amyotrophique ou maladie de Lou Gehrig. Cette pathologie se caractérise par une mort lente des neurones moteurs de la moelle épinière c'est-à-dire des neurones qui envoient des influx nerveux au niveau des muscles pour que ceux-ci bougent. Il en serait de même pour la maladie d'Alzheimer avec une destruction progressive des neurones du cortex cérébral de manière préférentielle.

On retrouve des maladies proches de celles que l'on vient de décrire à la suite de la consommation d'aliments contenant certains toxiques. Il s'agit entre autres du lathyrisme qui représente une dégénérescence de neurones moteurs à cause d'une substance contenue dans les pois. Il s'agit d'une excitotoxine que l'on appelle bêta oxalylaminoalanine. Cette substance active les récepteurs du glutamate.

D'autres substances toxiques telles que l'acide domoïque se rencontre dans certaines moules qui ont été contaminées. Il s'agit également d'un agoniste c'est-à-dire d'une substance équivalente des récepteurs du glutamate que l'on trouve dans les neurones. L'ingestion de petites quantités d'acide domoïque entraîne l'apparition de crises d'épilepsie et de lésions au niveau du cerveau.
On a découvert également une autre excitotoxine provenant d'une plante de l'île de Guam : la béta-méthylaminoalanine. Cette substance délétère est susceptible d'entraîner l'apparition d'une dégénérescence du système nerveux central tel que l'association de la sclérose latérale amyotrophique, de la maladie d'Alzheimer et de la maladie de Parkinson.