Neurone

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Un neurone observé au microscope électronique à balayage.

Le neurone est un type de cellule constituant l'unité fonctionnelle du système nerveux. Les neurones sont 10 à 50 fois moins nombreux que les cellules gliales, seconds composants du tissu nerveux assurant plusieurs fonctions dont le soutien et la nutrition des neurones.

On estime que le système nerveux humain comprend environ 100 milliards de neurones. Les neurones assurent la transmission d'un signal que l'on nomme influx nerveux.

[modifier] Structure

Schéma d'un neurone

• Le neurone est composé d'un corps appelé péricaryon ou corps cellulaire ou encore soma, et de deux types de prolongements : l'axone qui conduit « l'influx nerveux » (ou potentiel d'action) de manière centrifuge, et le ou les dendrites. La morphologie, la localisation et le nombre de ces prolongements, ainsi que la forme du soma, varient et contribuent à définir différentes familles morphologiques de neurones. Par exemple, il existe des neurones unipolaires ou multipolaires.

• Le diamètre du corps des neurones varie selon leur type, de 5 à 120 μm. Il contient le noyau, bloqué en interphase et donc incapable de se diviser, et le cytoplasme. On trouve dans le cytoplasme le réticulum endoplasmique rugueux (formant les corps de Nissl des histologistes), les appareils de Golgi, des mitochondries et des neurofilaments qui se regroupent en faisceau pour former des neurofibrilles.

• Les prolongements sont de deux types : l'axone, unique, et les dendrites.
  • L'axone (ou fibre nerveuse) a un diamètre compris entre 1 et 15 μm, sa longueur varie d'un millimètre à plus d'un mètre. Le cône d'émergence, région extrêmement riche en microtubules, constitue l'origine de l'axone. Il est également appelé zone gâchette car il participe à la genèse du potentiel d'action. Il décrit un trajet plus ou moins long avant de se terminer 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 réticulum endoplasmique rugueux et les appareils de Golgi). Certains axones sont recouverts d'une gaine de myéline, formée par des cellules gliales, les cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique, et les oligodendrocytes dans le système nerveux central. On estime qu' environ 1 axone sur trois est recouvert de myéline (le recouvrement est en fait discontinu, séparé par les noeuds de Ranvier). Le recouvrement de l'axone par la myéline permet une plus grande vitesse de passage de l'information nerveuse.
  • Les dendrites sont nombreuses (environ 100 000), courtes et très ramifiées dès leur origine. Elles sont parfois recouvertes d'épines dendritiques. Contrairement à l'axone, elles ne contiennent pas de microvésicules permettant la transmission de l'information à l'extérieur du neurone. La dendrite conduit l'influx nerveux, induit à son extrémité, jusqu'au péricaryon : c'est un prolongement afférent.

Les axones (autrement dit les fibres nerveuses) sont rassemblés en faisceaux, eux-mêmes reliés par du tissu conjonctif (endonèvre et périnèvre) formant les tractus et les nerfs. Si le corps cellulaire était un pamplemousse, les dendrites auraient 2 à 5 cm de long, et l'axone 1 km !

Certains neurones (unipolaires) n'ont pas de dendrites, mais tous ont un unique axone, plus ou moins ramifié.

Le neurone est une cellule post-mitotique (elle ne se divise plus), car elle ne possède plus de centrosome. Ce vieux dogme a été contredit par la découverte de cellules souches dans le gyrus dentelé de l'hippocampe

[modifier] L'influx nerveux

Au repos, il existe une différence de potentiel négative (de l'ordre de -60 mV à -90 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 potassium qui sortent de la cellule en passant dans des canaux ioniques spécifiques du potassium 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 à travers de canaux ioniques sélectivement perméables au sodium. Le potentiel de membrane prend alors une valeur positive (environ +35 mV). Ce phénomène porte le nom de dépolarisation. Puis, très rapidement des ions potassium (K⁺) sortent de la cellule en passant à travers d'autres canaux ioniques, perméables au potassium. Le potentiel de membrane reprend alors une valeur négative et plus basse que la valeur du potentiel de repos : on parle de repolarisation. Puis il y a une phase de retour à la normale que l'on qualifie d'hyperpolarisation. L'ensemble constitué par la dépolarisation et de la repolarisation, suivies de l'hyperpolarisation, 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.

[modifier] Les synapses

Schéma complet d’un neurone

Article détaillé : synapse.

Il y a de 1 à plus de 100 000 synapses par neurone (moyenne 10 000). Les neurones sont les cellules championnes de la connectivité et de l'interdépendance.

Le relais qui assure la transmission de l'influx nerveux est la synapse. Il existe deux sortes de synapse.

• Les synapses électriques (jonction GAP, également appelées jonction communicante), qui sont surtout retrouvées chez les invertébrés et les vertébrés inférieurs, rarement chez les mammifères.
• Les synapses chimiques, très majoritaires, et quasi exclusives chez l'être humain.

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. C'est le lieu de synthèse et souvent d'accumulation du neuromédiateur. Il assure la libération du neuromédiateur sous l'influence d'un potentiel d'action. Il contient les vésicules présynaptiques, contenant le neuromédiateur. Il existe 4 types de vésicules:
  • Les vésicules arrondies à centre clair, sphériques, de diamètre de 40 à 60 nm. Elles contiennent l'acétylcholine, l'acide glutamique, et la substance P
  • Les vésicules aplaties à centre clair, de forme plutôt ovale, avec un diamètre de 50 nm. Elles contiennent le GABA et la glycine, donc des neurotransmetteurs inhibiteurs.
  • Les petites vésicules à centre dense, de forme sphérique, et de diamètre de 40 à 60 nm. Elles contiennent la noradrénaline, la dopamine, et la sérotonine.
  • Les grandes vésicules à centre dense, sphériques, de 80 à 100 nm de diamètre.

• L'élément postsynaptique peut être la membrane d'un axone, d'un péricaryon, d'une dendrite, d'une cellule somatique (exemple : cellule musculaire). Suivant leur effet, on différencie les synapses excitatrices et les synapses inhibitrices. Il y a un épaississement de la membrane postsynaptique, qui devient très large et très dense (ceci permet, au microscope électronique, de repérer aisément le sens de propagation de l'information)
• La fente synaptique, qui mesure environ 20 nm de large. Elle est remplie de matériel dense parallèle aux membranes.

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 régénéré par les mitochondries.

On peut classer topographiquement les différents types de synapses chimiques.

• Axodendritique, les plus fréquentes,
• Axosomatique,
• Axoaxonique, pour la régulation du neurone postsynaptique,
• Dendrodendritique et Dendrosomatique, pour le transfert latéral d'influx,
• Somatosomatique.

[modifier] Neurone formel

Article détaillé : Neurone formel.

Un neurone formel est une représentation mathématique et informatique du neurone biologique. Il reproduit certaines caractéristiques biologiques, en particulier les dendrites, axone et synapses, au moyen de fonctions et de valeurs numériques. Les neurones formels sont regroupés en réseaux de neurones. Grâce à des algorithmes d'apprentissage automatique, on peut régler un réseau de neurones pour lui faire accomplir des tâches qui relèvent de l'intelligence artificielle.

[modifier] Notes et références

[modifier] Voir aussi

[modifier] Liens internes

[modifier] Liens externes

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