Les neurones biologiques

Le système nerveux compte plus de 1000 milliards de neurones connectés entre eux. Le neurone est une cellule spécialisée dans le traitement et la transmission de l'information. C'est pour cela qu'il a une morphologie qui lui est propre.

Soma : corps cellulaire contenant le noyau

• Axone : prolongement de la cellule long de quelques millimètres avec  son arborisation terminale où elle rentre en contact avec les dendrites d'autres neurones.
• Jonction axone - dendrite : synapse
                                                                          

  → Schéma d'un neurone

Les neurones n'ont pas tous un comportement similaire en fonction de leur position dans le cerveau. Ils ne sont donc pas tous identiques (les formes et les caractéristiques varient). De plus, il faut considérer le neurone comme une entité polarisée; l'information ne se transmet que dans un seul sens : des dendrites vers l'axone. D'autre part, il faut noter que certains neurones n'ont pas de dendrites ou pas d'axone (cellule amacrine).

Les neurones transmettent essentiellement de l'information électrique cependant ce sont de mauvais conducteurs. La solution du système nerveux est donc de leur transmettre  des informations électriques stéréotypées : les potentiels d'action (impulsions électriques).

En effet, le neurone va recevoir des informations venant d'autres neurones grâce à ses dendrites. Le corps cellulaire fait ensuite la somme de toutes les informations. Après, il traite l'information :

•  Si cette somme ne dépasse pas le seuil d'excitabilité du neurone (-30 mV en général), le message nerveux n'est pas relayé par l'axone.

• Si ce seuil est atteint, il renvoie le résultat sous forme d'impulsions électriques.

Au repos, il existe une différence de potentiel, d'environ -70mV, entre l'intérieur et l'extérieur du neurone c'est-à-dire que l'intérieur du neurone est plus négatif que le milieu extracellulaire. On dit que le neurone est polarisé. Cela est dû à une différence de concentration ionique entre ces deux milieux et à une perméabilité sélective de la membrane à certaines espèces d'ions.

Remarque : Le potentiel est amené à varier avec la perméabilité aux différents ions.

Les potentiels d'action sont des impulsions électriques de très courte durée qui sont générées et transmises par une combinaison de phénomènes chimiques et électriques. Quand on envoie un courant assez faible dans le neurone, son potentiel se modifie en proportion du courant.                                                       

Mais si le courant est suffisamment fort, on observe une montée brutale du potentiel jusqu'à 40 mV : c'est la dépolarisation. Celle-ci est suivie d'une redescente rapide du potentiel : C'est l'hyperpolarisation. Non seulement le potentiel diminue mais  il atteint pendant un court laps de temps, un potentiel inférieur au potentiel de repos (-75mV) : période réfractaire pendant laquelle il est impossible de développer un autre potentiel d'action. Il y a ensuite un rétablissement du potentiel de repos.

→ Enregistrement d'un potentiel d'action

Le signal doit parfois être propagé sur de très grandes distances alors que, rappelons-le, le neurone est un mauvais conducteur. Le potentiel d'action permet ce transport :

• Un point de l'axone est dépolarisé suffisamment (seuil d'excitabilité atteint)

• Un potentiel d'action se forme.

• Production d'un courant qui se propage en aval en s'atténuant petit à petit

• Production d'un nouveau potentiel d'action un peu plus loin : le signal est donc propagé "par à-coups" jusqu'au bout de l'axone

• La période réfractaire est donc nécessaire pour que le signal ne fasse pas marche arrière

La vitesse de propagation est assez lente mais celle-ci peut être augmentée grâce à l'isolation de l'axone : axone myélinisé. La  myéline améliore la conduction passive. Mais certains points ne sont pas isolés de manière à former le potentiel d'action : ce sont les nœuds de Ranvier. Le potentiel d'action se transmet donc de nœuds en nœuds en sautant. 

→ Scéma d'un neurone avec un myélinisé

Une fois le signal transmis à l'autre bout de l'axone jusqu'à l'arborisation terminale, les synapses libèrent des neurotransmetteurs dans la fente synaptique, ce qui va permettre le passage des informations d'un neurone à l'autre. Les neurotransmetteurs excitent ou inhibent le neurone suivant c'est-à-dire qu'ils génèrent ou interdisent la propagation d'un nouveau signal nerveux. En effet, sur le neurone suivant au niveau de la membrane dendritique se trouvent des récepteurs pour les neurotransmetteurs. Suivant le type de neurotransmetteurs et de récepteur, l'excitabilité du neurone (suivant) va augmenter ou diminuer ce qui lui permettra d'atteindre ou non le seuil d'excitabilité. En conclusion, la synapse va compliquer ou faciliter le passage du signal électrique.