Comment fonctionne le neurone ?

Cerveau

Le neurone fonctionne en émettant des signaux électriques (on parle également d’influx nerveux). C’est ce qui le différencie des autres cellules.

Chaque neurone possède un axone qui agit comme un fil électrique, en conduisant l’influx nerveux (sous la forme d’un potentiel d’action) vers le neurone voisin, assurant ainsi l’activité fonctionnelle du cerveau.

La transmission de l’influx nerveux se fait grâce à la présence, dans la membrane entourant le neurone (cette membrane est une fine couche d’un centième de millième de millimètre d’épaisseur), de canaux ioniques. Ces canaux sont des sortes de vannes laissant passer des ions positifs tels que le calcium et le potassium.

Pas d’influx nerveux: le neurone est au repos

Lorsqu’aucun influx n’existe, le neurone est au repos et sa membrane plasmique est normalement polarisée: on parle de potentiel de repos. A ce moment, l’extérieur du neurone est positif par rapport à l’intérieur car les ions sodium sont plus importants à l’extérieur qu’à l’intérieur.

Un influx nerveux arrive: le neurone s’excite

Lorsqu’un influx nerveux arrive, les canaux ioniques s’activent et laissent entrer, en quelques millièmes de seconde, des ions sodium (des ions potassium sortent peu de temps après): la face interne de la membrane devient alors chargée positivement. Un influx nerveux est généré et se propage du corps cellulaire vers la terminaison de l’axone à une vitesse de 1 à 150 mètres par seconde. Son amplitude est d’environ 100 millivolts et sa durée d’environ 1 à 2 millièmes de seconde.

Par où le neurone reçoit l’influx nerveux ?

La réception se fait essentiellement sur la membrane des dendrites (sortes de minces filaments agissant comme des antennes) et du soma (le soma est aussi appelé corps cellulaire) du neurone. Un neurone peut recevoir une information d’environ un millier de neurones. L’axone peut également recevoir des influx.

Où est généré l’influx nerveux ?

Le neurone intègre le message et génère, en réponse à ce message, un potentiel d’action qui prend naissance dans la région où l’axone quitte le soma (région appelée segment initial).

Comment se propage l’influx nerveux ?

L’ouverture de canaux à sodium en une région donnée (que nous appellerons A) stimule la membrane de la région adjacente qui devient à son tour excitable…et ainsi de suite. C’est de cette manière que l’influx nerveux se propage. Il est à noter que la membrane située dans la région A de l’axone revient à l’état de repos: en effet les canaux à sodium se referment tandis que les canaux à potassium s’ouvrent, laissant sortir les ions potassium.

L’influx nerveux est transmis) à un autre neurone ou à un autre type de cellule (par exemple une cellule musculaire) par l’intermédiaire de la synapse.

Le neurone à l’état de repos

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Le neurone est à l’état de repos si aucun influx nerveux n’est transmis. Les canaux à sodium • et potassium • sont fermés et une pompe maintient en l’état ce déséquilibre ionique (les ions sodium sont majoritairement à l’extérieur du neurone tandis que les ions potassium sont plus concentrés à l’intérieur qu’à l’extérieur) : le potentiel d’action est en phase de repos.

Le neurone à l’état excité

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Le neurone est à l’état excité. Lorsqu’un influx nerveux arrive sur les dendrites et le soma du neurone (flèche verte), un nouvel influx prend naissance dans la région où l’axone quitte le corps cellulaire (A), provoquant l’ouverture de canaux sodiques et l’entrée rapide (quelques millisecondes) d’ions sodium (1); puis s’ouvrent les canaux potassiques, laissant sortir les ions potassium (2): la membrane revient à son état de repos. L’entrée d’ions sodium change les propriétés électriques du point voisin (B) de l’axone et provoque à son tour une entrée d’ions sodium, puis une sortie de potassium qui ramène la partie B de l’axone à son état de repos. Et de fil en aiguille, l’influx nerveux se propage sur toute la longueur de l’axone jusqu’à ses terminaisons (flèche rouge).

La myéline

Les gaines de myéline sont des membranes formées de tissu adipeux qui protègent les cellules nerveuses Ces membranes sont enroulées en spirale autour de certains axones.
La myéline est fabriquée par deux types différents de cellules de soutien. Dans le système nerveux central (SNC) – le cerveau et la moelle épinière – des cellules appelées oligodendrocytes s’enroulent autour des axones pour créer une gaine de myéline. Dans les nerfs à l’extérieur de la moelle épinière, les cellules de Schwann produisent de la myéline.

Peu importe où elle se trouve dans le système nerveux, cette gaine de myéline assure une propagation plus rapide des signaux: la vitesse de conduction de l’influx sur un axone myélinisé (c’est-à-dire un axone avec myéline) est jusqu’à 200 fois plus rapide (100 mètres par seconde) que celle d’un axone sans myéline.

Les myélines sont séparées (tous les 1 à 3 millimètres) par des espaces appelés noeud de Ranvier (L.-A. Ranvier: histologiste français du XXème siècle). Ces espaces (d’une longueur de quelques millièmes de millimètre) sont très excitables car ils contiennent la majorité des canaux ioniques. 

Conduction saltatoire

L’influx nerveux ne se propage pas uniformément mais saute de part en part sur les noeuds de Ranvier : on parle de conduction saltatoire.

conduction_saltatoire

Légende:
A – Axone
D – Dentrites
M – Gaine de myéline
R – Noeud de Ranvier
S – Soma et son noyau (N)

La structure et la composition de la membrane neuronale et de la gaine de myéline se modifient lors du vieillissement cérébral « normal », entraînant une diminution de la vitesse de l’influx nerveux. Cette modification serait à l’origine du déclin cognitif observé lors du vieillissement normal.