Comment fonctionne le cerveau ?
La moëlle épinière permet de faire circuler le signal électrique envoyé par le cerveau jusqu'à la zone cible de l'action.

La moelle épinière est bien protégée au sein du canal rachidien  qui creuse la colonne vertébrale. Chez l'adulte, elle est d'environ 42 cm chez la femme et 45 cm chez l'homme. La moelle épinière est à l'origine de tous les nerfs rachidiens qui sont au nombre de 31 paires.

La moelle épinière, comme l'encéphale, est entourée de méninges : La pie-mère, l'arachnoïde  et la dure-mère. Elle baigne dans du liquide céphalorachidien (aussi appelé LCR) et elle est creusée au centre par un trou rudimentaire (le canal épendymaire).

Configuration externe

En raison du développement intra-utérin plus rapide de la colonne vertébrale, les racines nerveuses des nerfs rachidiens se trouvent décalées par rapport aux trous de conjugaison dont elles émergent, c'est la raison pour laquelle la moelle se termine au niveau de la deuxième vertèbre lombaire (L2) bien qu'elle donne des nerfs allant jusqu'à la cinquième sacrée voire la première coccygienne. Lorsqu'on veut ponctionner du LCR, on le fait généralement au-dessous de la deuxième vertèbre lombaire pour ne pas léser la moelle épinière

La moelle épinière suit le trajet de la colonne vertébrale, elle dessine ainsi deux courbures: Une cervicale à concavité postérieure (en lordose) et une dorso-lombaire à concavité antérieure (en cyphose). Elle présente également deux élargissements (renflements)  un cervical et un autre lombaire en rapport avec l'innervation des membres supérieurs et inférieurs. Elle se termine en bas par le cône médullaire qui donne naissance à la queue-de-cheval (Un amas de racines descendantes lombo-sacrées).

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Configuration interne

Sur une coupe transversale , la moelle épinière présente une région centrale : La substance grise qui regroupe les corps des cellules nerveuses, et une partie périphérique: La substance blanche qui est constituée par les prolongements axonaux et leur gaine de myéline

La substance grise prend la forme d'un papillon avec deux cornes antérieures abritant les corps des motoneurones et deux cornes postérieures qui reçoivent les fibres sensitives. Au niveau de la moelle dorso-lombaire, il existe également des cornes latérales pour les corps cellulaires des fibres sympathiques

La substance blanche est organisée en trois paires de cordons (antérieurs, postérieurs et latéraux).

On reconnaît également à la moelle: un sillon ventral qui est le plus marqué, un sillon postérieur et deux sillons latéraux à partir desquels vont naître deux paires de racines nerveuses, une antérieure (motrice) et l'autre postérieure (sensitive). Ces deux racines vont se réunir pour former un nerf rachidien.

Structure de la moëlle épinière

Elle est située dans la colonne vertébrale, qu’on appelle aussi le rachis. La colonne vertébrale (ou rachis) est constituée d’environ 32 vertèbres :

  • 7 vertèbres cervicales.
  • 12 vertèbres thoraciques.
  • 5 vertèbres lombaires.
  • 5 vertèbres sacrés jusqu'au Sacrum.
  • 3 à 4 vertèbres coccygiennes jusqu'au coccyx.

Les vertèbres sont articulées entre elles au niveau des processus articulaires inférieurs et supérieurs.

Les deux premières vertèbres sont très spécifiques : 

  • l'Atlas.
  • l’Axis.

Elles sont particulières, spécialisées dans les mouvements de la tête (flexion, extension et rotation).

La moëlle épinière va être plus ou moins renflée (cervicale et lombaire) selon les zones. Elle se termine au niveau de la deuxième vertèbre lombaire. Le reste de la colonne vertébrale contient des racines rachidiennes qui forment la queue de cheval. 

Quand on veut prélever du liquide rachidien, on le fait dans cette zone pour ne pas léser la moëlle épinière.

De chaque côté de la moëlle épinière, émergent des racines rachidiennes dorsales et ventrales. Celles-ci se rejoignent pour former le nerf rachidien.

On a :

  • 8 nerfs cervicaux qui gèrent les fonctions de la partie haute du corps (respiration, mouvement tête et cou).
  • 12 nerfs thoraciques.
  • 5 nerfs lombaires.
  • 5 nerfs sacrés qui gèrent les fonctions de la partie basse du corps tels que les mouvement des pieds, flexions des genoux.

La moëlle épinière est constituée de substance blanche (axones) et de substance grise (corps cellulaires).

Fonctions de la moëlle épinière

Elles ont été mises en évidence chez l’animal par des expériences :

  • Expérience 1 : section au niveau du nerf rachidien
    • Conséquences immédiates : perte de la motricité et de la sensibilité de la partie du corps innervée par le nerf rachidien
    • Conséquences à long terme : dégénérescence des fibres dans la portion du nerf séparé de la moëlle épinière. 

On peut alors en conclure que le nerf rachidien contient des fibres sensitives et des fibres motrices, c’est un nerf mixte. 

La partie qui dégénère est la partie sans corps cellulaire, sans noyau (c'est un axone).  On en déduit alors que les corps cellulaires se trouvent du côté de la moëlle épinière.

  • Expérience 2 : sections de part et d’autre du ganglion rachidien
    • Conséquences immédiates : perte de la sensibilité de la partie du corps innervée par le nerf rachidien, la motricité reste intacte.
    • Conséquences à long terme : dégénérescence des fibres de part et d’autre du ganglion rachidien et des fibres de la moitié dorsale du nerf rachidien.

En conclusion, c'est dans la racine dorsale que se trouvent les fibres sensitives.

Ainsi, on sait que les corps cellulaires des cellules en T se trouvent dans le ganglion rachidien.

  • Expérience 3 : section de la racine rachidienne ventrale
    • Conséquences immédiates : perte de la motricité de la partie du corps innervée par le nerf rachidien, la motricité reste intacte.
    • Conséquences à long terme : dégénérescence des fibres dans la racine rachidienne ventrale et dans la moitié ventrale du nerf rachidien.

On en conclu que c'est dans la racine ventrale que se trouvent les fibres motrices.

Ainsi, il est possible de savoir que les corps cellulaires se trouvent au niveau de la moëlle épinière, dans la substance grise.

Les racines rachidiennes contiennent fibres efférentes (ou motrices) de la moëlle épinière jusqu’aux muscles glandes (on parle d'effecteurs) et les racines dorsales contiennent les fibres afférentes (ou sensitives) qui proviennent des récepteurs de la peau, des muscles, articulations, tendons, … vers la moëlle épinière

Dermatome: Territoire ou région cutanée qui correspond à une racine rachidienne dorsale. Les dermatomes se chevauchent.

Myotome : Ensemble des muscles commandés par une racine rachidienne ventrale.

Structure de la substance grise

Comment peut-on vivre avec seulement un hémisphère de cerveau ?
Le cerveau est constitué principalement de la matière blanche et de la matière grise.

Dans la zone somato-sensitive arrivent les informations, les influx sensitif qui viennent des récepteurs périphériques mais contient aussi des neurones de projection qui envoie les infos sensitives vers l’encéphale. Ces neurones vont former les voies (ou faisceaux) ascendantes.

Depuis la zone somato-motrice partent les influx moteurs vers les muscles squelettiques. Cette zone est influencée par l’encéphale par l’intermédiaire de voies (ou faisceaux) descendantes également constituées de neurones de projection.

Ces deux zones appartiennent au système nerveux somatique.

Les zones viscéro-sensitive et viscéro-motrices appartiennent au système autonome mais fonctionnent de la même façon.

Un chercheur Suédois, Rexed, a divisé la substance grise en 10 zones (on parle des lames de Rexed). Il a fait cela en étudiant l’architecture cellulaire (on parle de cytoarchitectonie). Chaque lame présente une fonction différente :

  • Lames I, II et III : ces lames reçoivent les informations véhiculées par des fibre fines amyéliniques (groupe C) provenant essentiellement de :
    • Récepteurs cutanés à seuil d’activation élevée (peu sensibles)
    • Thermorécepteurs
    • Nocicepteurs (douleur)
  • Lame IV : cette lame reçoit des information véhiculées par de grosses fibres myélinisées (groupe Aβ) provenant de fibres à récepteurs cutanés à seuil d’activation bas (très sensibles) donnant naissance à une sensibilité épicritique.
  • Lame V : cette lame reçoit des informations des fibres myélinisées plus fines (groupe AƔ, Aδ et B) provenant de :
    • Thermorécepteurs
    • Nocicepteurs
    • Mécanorécepteurs à seuil d’activation élevé donnant naissance à une sensibilité protopathique.

A partir des 10 zones partent donc des axones des neurones de projection qui remontent de la moëlle épinière vers le Thalamus et forment, dans la substance blanche, des voies spino-thalamiques (on parle des voies de Goll et de Burdach).

  • Lame VI : 
    • Zone centrale : aboutissent les infos véhiculées par grosses fibres myélinisées (fibres IA) qui viennent des faisceaux provenant de fuseaux neuromusculaires (FNM). A partir de cette zone, des axones de neurones de projection remontent vers le cervelet en empruntant la substance blanche et forment la voie spino-cérébelleuse.

Fuseau neuromusculaire :

Récepteur qui se trouve dans le muscle strié squelettique et qui renseigne sur le degré d’étirement du muscle, sur sa longueur. Formé de fibres musculaires spécialisées nommées fibres intrafusales entourée par une capsule de tissu conjonctif. Innervée par les fibres IA (sensitive) et les motoneurones Ɣ et/ou α (moteur).

Lorsque le muscle se contracte, il y a étirement des fibres neuromusculaire et activation des fibres sensitive IA qui va entraîner une activation du motoneurone α qui va provoquer une contraction du muscle pour le ramener à la contraction initiale. Les motoneurones Ɣ sont stimulés qui stimulent les fibres musculaires intrafusales qui permet de ramener le fuseau musculaire à sa longueur initiale.

  • Zone périphérique : cette zone reçoit les infos véhiculées par de grosses fibres myélinisée (IB). Ces fibres viennent de récepteurs (on parle des organes tendineux de Golgi). Les axones remontent vers le cervelet en passant dans la substance blanche par la voie spino-cérébelleuse. Cette zone reçoit des fibres qui viennent de l’encéphale et qui exercent des effets facilitateurs ou inhibiteurs.

Organe tendineux de Golgi : Dans les tendons, renseigne sur la force, la tension exercée par le muscle.

  • Lame VII et VIII : dans ces lames, on ne trouve pas d’afférences périphériques, ces lames reçoivent des informations provenant d’autres zones et de l’encéphale -en particulier de la formation réticulée-. Ces zones envoient des informations vers l’encéphale, notamment à la formation réticulée.
  • Lame IX (elle correspond à la lame des noyaux moteurs) : celle-ci contient les motoneurones Ɣ et α. Ils reçoivent les infos qui proviennent des fuseaux neuromusculaires des fibres IA, de l’encéphale -en particulier du cortex cérébral pour la motricité volontaire-. Les fibres provenant du cortex cérébral ne s’articulent pas directement avec les motoneurones α mais agissent par l’intermédiaire d’un réseau d’interneurones. Les motoneurones Ɣ innervent les fibres intrafusales alors que les motoneurones α innervent les fibres musculaires contractiles. Les motoneurones α donnent naissance à des collatérales qui rejoignent un interneurone spécifique (on parle de cellule de Renshaw) cette cellule exerce une rétroaction inhibitrice via l’action du GABA sur le motoneurone α. L’action de la cellule empêche la tétanisation du muscle (spastique). Une deuxième activation immédiate du motoneurone α empêche une action spastique du muscle.

La toxine tétanique (synthétisée par clostridium tetani) emprunte le transport axonal rétrograde et est libérée dans la zone interstitielle et ainsi empêcher la libération de GABA, la rétro-inhibition est levée et le muscle se tétanise ⇒ Paralysie spastique. La toxine agit sur le complexe SNARE.

La toxine botulique (synthétisée par clostridium botulinum) est pris en charge par un transport rétrograde et provoque une paralysie flasque.

  • Lame X : cette lame contient les corps cellulaires des neurones du système nerveux autonome sympathique (le système parasympathique en bas de la moëlle épinière). Ils innervent les viscères, ce sont des neurones amyéliniques ou myélinisé finement.

Structure de la substance blanche

Pourquoi ressent-on la douleur avant la chaleur ?
La gaine de myéline permet de faire circuler le signal électrique sur une grande distance sans perte d'intensité du signal.

Innervée par des fibres myélinisée majoritairement, mais aussi amyélinisées. On y trouve les faisceaux ascendants et descendants

Tout autour de la substance grise, il y a les faisceaux associatifs formés de neurones intersegmentaires (qui mettent en liaison les différents segments, étages de la moëlle épinière). Ces faisceaux associés correspondent aux voies propriospinales.

Voies ascendantes

Voies de la sensibilité extéroceptive

  • Les faisceaux de Goll et de Burdach
    • Ils véhiculent la sensibilité tactile épicritique formées de grosses fibres myélinisées à motoneurones β. La voie est formée de 3 neurones.
  • Le faisceau spino-thalamus postérieur
    • Récepteurs cutanés nociceptifs et thermiques qui transmettent une douleur aiguë bien localisée (douleur primaire)
    • Sensibilité au froid principalement
    • La voie est formée de 3 neurones
  • Le faisceau spino-thalamus antérieur
    • Sensibilité cutanée protopathique
    • fibres plus fines, parfois amyéliniques
    • douleur thermique induisant une sensibilité au chaud
    • douleur nociceptive induisant une douleur diffuse moins bien localisé (douleur secondaire)
    • Se porte sur des régions thalamiques et corticales plus importantes. Ainsi, on se trouve dans une zone non spécifique donc information s'en voit être plus diffuse.

Ces voies ascendantes extéroceptives donnent lieu à une sensibilité consciente.

Les voies proprioceptives

  • Faisceau spino-cérébelleux postérieurs (ou faisceau de Flechsig)

C’est un faisceau direct, qui ne croise pas. Il est constitué de 2 neurones (2 grosses fibres myélinisées IA et IB), c’est une voie rapide. Le premier neurone part des organes tendineux de Golgi (situés dans les tendons) et des faisceaux neuromusculaires (situés dans les muscles) des membres inférieurs et du tronc. Le premier neurone fait relai dans la ME avec un second neurone qui remonte du côté ipsilatéral vers le cervelet. 

  • Faisceau spino-cérébelleux antérieur (ou faisceau de Gowers)

C’est un faisceau qui croise, qui décusse. Il est constitué de 2 neurones (grosses fibres myélinisé IA et IB) mis bout à bout. Le premier part des organes tendineux de Golgi et des fibres neuromusculaire des membres supérieurs. Le premier neurone fait relais avec le deuxième neurone croise, décusse et remonte vers le cervelet.

C’est une voie rapide.

Ces voies proprioceptives donnent naissance à une sensibilité inconsciente car elle n’arrive pas jusqu’au cortex cérébral.

Voies descendantes

Elles proviennent de l’encéphale et s’articulent, font synapse au niveau des motoneurones. L’articulation peut se faire directement ou par un réseau d’interneurones.

Voies pyramidales vers la motricité volontaire

Ces voies prennent leur origine au niveau du cortex cérébral.

  • Faisceau cortico-nucléaire (ou faisceau géniculé)

C’est un faisceau assez court, il va s’arrêter dans le tronc cérébral et s’articule avec les motoneurones des noyaux moteurs des nerfs crâniens. Ces nerfs commandent la motricité du visage et du cou (d’où la faible longueur du faisceau)

  • Faisceau pyramidal (ou faisceau cortico-spinal)

Il s’articule avec les motoneurones de la corne antérieure de la moëlle épinière. Il commande la motricité du reste du corps par rapport au faisceau géniculé.

Il est à l’origine unique mais, au niveau du pont, il se divise en deux. Au niveau du bulbe, une partie des fibres décussent. A partir du bulbe, on a deux faisceaux : un faisceau pyramidal direct et un faisceau pyramidal croisé. Ces faisceaux sont formés de fibres nerveuses très longues.

Voie extrapyramidales  de la motricité involontaire

Leur origine est toujours sous corticale. a partir du noyau rouge, on va avoir :

  • Voie rubrospinale à partir du noyau rouge.
  • Voie tecto-spinale à partir du tectum (toit du mésencéphale situé au niveau des tubercules quadrijumeaux)
  • Voie olivo-spinale à partir de l’olive bulbaire
  • Voie réticulo-spinale à partir de la formation réticulée.
  • Voie vestibulo-spinale à partir des noyaux vestibulaires.

Le système nerveux

Le système nerveux est divisé en 2 grandes parties :

  • Le système nerveux central : qui comprend l’encéphale protégé par la boite crânienne ainsi que la moëlle épinière aussi appelé rachis localisé dans la colonne vertébrale.
  • Le système nerveux périphérique : qui comprend les ganglions nerveux et les nerfs qui se ramifient dans l’organisme.

Développement du système nerveux central

A partir de quand parle-t-on d'un foetus et non plus d'un embryon ?
La cellule oeuf correspond à la cellule obtenue après rencontre entre le spermatozoïde et l'ovule.

Après la fécondation se forme la cellule oeuf qui va se diviser et donner la morula qui va très rapidement donner un blastocyste. Il se caractérise par une cavité appelée blastocœle. Le blastocyste est dans un premier temps constitué de 2 feuillets embryonnaires : l'ectoderme et l'endoderme. Ensuite des cellules migrent et donne le troisième feuillet embryonnaire : le mésoderme.

Le système nerveux va se développer à partir de l’ectoderme. Certaines cellules vont commencer à se différencier pour donner la plaque neurale.

Chorde : baguette de tissus formé à partir du mésoderme et qui soutient l’embryon dès les premiers stades de développement

La plaque neurale va se creuser pour former la gouttière neurale.

Les bourrelets vont se rejoindre et fusionner pour donner le tube neural.

La lumière du tube neural va former les cavités du système nerveux central :

  • Ventricules dans l’encéphale.
  • Canal de l’épendyme de la moëlle épinière.

La zone alaire dorsale va former les neurones sensoriels.

La zone basale ventrale va former les neurones moteurs.

La crête neurale va former le système nerveux périphérique et le système nerveux autonome (ce qui correspond au système parasympathique et système sympathique)

Au 28e jour le tube neural est fermé des 2 côtés et commence à former des renflements :

  • Vésicule cérébrale primitive.
  • Stade à deux vésicules.
  • Stade à trois vésicules qui va donner le tube neural formé de 4 parties. 

Les Hommes possèdent 5 vésicules :

  • Le prosencéphale va se diviser en 2 vésicules : 
    • Télencéphale
    • Diencéphale
  • Le mésencéphale
  • Le rhombencéphale va se diviser en 2 vésicules :
    • Métencéphale
    • Myélencéphale

On arrive au stade 5 vésicules vers 5 semaines

Le télencéphale va prendre de plus en plus de place et obliger le tube neural à se courber le long de l’axe antéro-postérieur.

Structures nerveuses chez l’adulte

Système nerveux central

Le télencéphale comprend les hémisphères cérébraux avec le cortex cérébral, les noyaux gris centraux (ce qui correspond à la zone sous le cortex) et les bulbes olfactifs.

Le diencéphale comprend le thalamus, l’hypothalamus, l’hypophyse et l’épiphyse.

Le mésencéphale comprend les pédoncules cérébraux et les tubercules quadrijumeaux.

Le métencéphale comprend le pont de Varole, les pédoncules cérébelleux et le cervelet.

Le myélencéphale comprend le bulbe rachidien.

Système nerveux périphérique

Le système nerveux somatique (ce qui correspond au système nerveux cérébro-spinal et donc au système nerveux de la vie de relation) est formé par :

  • Nerfs rachidiens ou spinaux reliés à la moëlle épinière.
  • Nerfs crâniens ou cérébraux, relié à l’encéphale.

Le système nerveux somatique est mis en relation avec les muscles striées squelettiques.

Le système nerveux autonome (ce qui correspond au système nerveux de la vie végétative) est formé par :

  • Nerfs et ganglions nerveux appartenant au système nerveux sympathique et au système nerveux parasympathique.

Le système nerveux entérique est mis en relation avec les muscles lisses, les organes et les glandes et est formé de :

  • Plexus localisés dans la paroi du tube digestif.

Les deux systèmes nerveux principaux sont étroitement liés, on peut les trouver au même endroit.

Principe de fonctionnement du système nerveux : organisation générale des voies nerveuses

D’un point de vu fonctionnel, le système nerveux est constitué de 3 parties :

  • Partie sensitive ou sensorielle :  qui reçoit les informations.
  • Partie associative : qui interprète et garde en mémoire les informations et prend des décisions.
  • Partie motrice : qui permet l’action.

Ainsi, on peut conclure que le système nerveux va recevoir une information, interpréter, prendre une décision et envoyer une information.

Dans le cortex cérébral, il existe un cortex sensitif, un cortex associatif et un cortex moteur.

Pour que tout cela fonctionne, il faut que les différentes parties soient reliées entre elles par des voies nerveuses ou des faisceaux. Ils sont formés de neurones.

Les voies qui véhiculent les messages qui viennent de la périphérie et qui transportent vers la partie sensitive du système nerveux central sont appelées voient sensitive, afférente ou ascendantes.

Les voies qui véhiculent les messages qui viennent de la partie motrice du système nerveux central vers les organes sont des voies motrices, efférentes ou descendantes.

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Joy

Freelancer et étudiante en Sciences de la Vie et de la Terre, je suis un peu une grande sœur qui épaule et aide les autres pour observer et comprendre le monde qui nous entoure et ses curieux secrets !