Les neurones sont chargés de transporter l’information dans tout le corps humain. Grâce à des signaux électriques et chimiques, ils coordonnent toutes les fonctions essentielles à la vie. Cet article vous expliquera en détail ce que sont les neurones et comment ils fonctionnent.
En résumé, notre système nerveux détecte ce qui se passe autour de nous et à l’intérieur de nous. Il décide comment nous devrions agir, modifie l’état des organes internes (comme la fréquence cardiaque) et nous permet de réfléchir et de nous souvenir des événements. Pour accomplir cela, il s’appuie sur un réseau sophistiqué constitué de neurones.
On estime qu’il y a environ 86 milliards de neurones dans le cerveau. Pour atteindre ce chiffre impressionnant, un fœtus en développement doit produire environ 250 000 neurones par minute.
Chaque neurone est connecté à environ 1 000 autres neurones, création ainsi d’un réseau de communication d’une complexité incroyable. Les neurones sont considérés comme les unités de base du système nerveux.
En fait, les neurones, parfois appelés cellules nerveuses, ne représentent qu’environ 10 % du cerveau ; le reste est constitué de cellules gliales et d’astrocytes qui soutiennent et nourrissent les neurones.
À quoi ressemblent les neurones?
Les neurones sont invisibles à l’œil nu et peuvent être divisés en trois parties :
Soma (corps cellulaire) – cette partie du neurone reçoit des informations et contient le noyau de la cellule.
Dendrites – ces filaments fins transportent les informations d’autres neurones vers le soma. Elles constituent la partie « entrée » de la cellule.
Axon – cette longue projection transporte les informations du soma vers d’autres cellules. C’est la partie « sortie » de la cellule. L’axone se termine généralement par plusieurs synapses qui se connectent aux dendrites d’autres neurones.
Les dendrites et les axones sont parfois appelés fibres nerveuses.
Les axones varient considérablement en longueur. Certains peuvent être très courts, tandis que d’autres peuvent dépasser un mètre. L’axone le plus long est connu sous le nom de ganglion de la racine dorsale (DRG), un groupe de cellules nerveuses qui transportent des informations de la peau vers le cerveau. Certains axones dans le DRG parcourent la distance des orteils au tronc cérébral, atteignant jusqu’à 2 mètres chez une personne de grande taille.
Types de neurones
Les neurones peuvent être classés de plusieurs manières, notamment par leur connexion et leur fonction.
Connexion
Les neurones efférents – ceux-ci transmettent des messages du système nerveux central (cerveau et moelle épinière) aux cellules d’autres parties du corps.
Les neurones afférents – ils transportent des messages provenant du reste du corps vers le système nerveux central (SNC).
Les interneurones – ces neurones servent de relais entre les neurones dans le SNC.
Fonction
Sensitifs – transmettent des signaux des sens au SNC.
Relais – transportent des signaux d’un endroit à un autre dans le SNC.
Moteurs – transmettent les signaux du SNC vers les muscles.
Comment les neurones véhiculent-ils un message?
Lorsqu’un neurone reçoit un grand nombre d’entrées provenant d’autres neurones, ces signaux s’additionnent jusqu’à dépasser un certain seuil.
Une fois ce seuil atteint, le neurone est déclenché pour envoyer une impulsion le long de son axone – c’est ce qu’on appelle un potentiel d’action.
Un potentiel d’action est généré par le mouvement d’atomes (ions) chargés électriquement à travers la membrane de l’axone.
Au repos, les neurones sont plus chargés négativement que le fluide environnant, ce qu’on appelle le potentiel membranaire, généralement de -70 millivolts (mV).
Lorsque le corps cellulaire d’un neurone reçoit suffisamment de signaux pour déclencher une réponse, une partie de l’axone proche du corps cellulaire se dépolarise, entraînant une augmentation rapide puis une diminution du potentiel membranaire (environ un millième de seconde). Ce changement provoque la dépolarisation de la section de l’axone adjacente, et ainsi de suite, jusqu’à ce que l’ensemble de l’axone soit activé.
Après chaque activation, chaque section entre dans un bref état d’hyperpolarisation, où son seuil est abaissé, ce qui signifie qu’il est moins susceptible d’être déclenché à nouveau immédiatement.
Le processus est souvent régulé par les ions potassium (K +) et sodium (Na +) qui traversent la membrane par des canaux ioniques voltage-dépendants et des pompes.
Voici un résumé du processus :
- Les canaux Na + s’ouvrent, permettant à Na + d’entrer dans la cellule, rendant celle-ci plus positive.
- Une fois la cellule à une certaine charge, les canaux K + s’ouvrent, permettant à K + de sortir.
- Les canaux Na + se ferment, mais les canaux K + restent ouverts, provoquant une chute du potentiel membranaire.
- Lorsque le potentiel membranaire revient à son état de repos, les canaux K + se ferment.
- Enfin, la pompe sodium/potassium transporte Na + hors de la cellule et K + à l’intérieur, préparant la cellule pour le prochain potentiel d’action.
Les potentiels d’action sont qualifiés de « tout ou rien » car ils sont toujours de la même amplitude. La force d’un stimulus est transmise en jouant sur la fréquence. Par exemple, si un stimulus est faible, le neurone tirera moins souvent, tandis qu’un signal fort entraînera une fréquence de tir plus élevée.
Myéline
La plupart des axones sont recouverts d’une substance blanche et cireuse appelée myéline.
Ce revêtement isole les nerfs et augmente la vitesse de propagation des impulsions.
La myéline est produite par des cellules de Schwann dans le système nerveux périphérique et par des oligodendrocytes dans le SNC.
Il existe de petites lacunes dans la myéline, appelées nœuds de Ranvier. Le potentiel d’action « saute » de nœud à nœud, permettant ainsi au signal de se déplacer beaucoup plus rapidement.
La sclérose en plaques est une pathologie résultant de la dégradation progressive de la myéline.
Comment fonctionnent les synapses
Les neurones sont interconnectés et communiquent des messages, mais ils ne se touchent pas physiquement – il existe toujours un espace entre les cellules, appelé synapse.
Les synapses peuvent être électriques ou chimiques. En d’autres termes, le signal transmis de la première fibre nerveuse (neurone présynaptique) au suivant (neurone postsynaptique) peut se faire par un signal électrique ou chimique.
Synapses chimiques
Lorsqu’un signal atteint une synapse, il déclenche la libération de substances chimiques (neurotransmetteurs) dans l’espace entre les deux neurones, connu sous le nom de fente synaptique.
Le neurotransmetteur diffuse à travers cette fente et interagit avec les récepteurs sur la membrane du neurone postsynaptique, induisant une réponse.
Les synapses chimiques sont classées selon les neurotransmetteurs qu’elles libèrent :
- Glutamatergiques – libèrent de la glutamine. Souvent excitateurs, ils sont plus susceptibles de déclencher un potentiel d’action.
- GABAergiques – libèrent du GABA (acide gamma-aminobutyrique). Ils sont souvent inhibiteurs, réduisant la probabilité que le neurone postsynaptique soit activé.
- Cholinergiques – libèrent de l’acétylcholine, présents entre les motoneurones et les fibres musculaires (jonction neuromusculaire).
- Adrénergiques – libèrent de la norépinéphrine (adrénaline).
Les synapses électriques
Les synapses électriques sont moins fréquentes mais se trouvent dans tout le SNC. Des canaux appelés jonctions communicantes relient les membranes présynaptiques et postsynaptiques. Dans ces jonctions, les membranes sont beaucoup plus proches les unes des autres que dans les synapses chimiques, ce qui permet le passage direct du courant électrique.
Les synapses électriques fonctionnent beaucoup plus rapidement que les synapses chimiques, ce qui les rend idéales pour des actions nécessitant une réponse rapide, comme les réflexes défensifs.
Les synapses chimiques peuvent induire des réactions complexes, tandis que les synapses électriques produisent généralement des réponses simples. Cependant, contrairement aux synapses chimiques, elles sont bidirectionnelles – l’information peut circuler dans les deux sens.
En un mot
Les neurones sont parmi les cellules les plus fascinantes du corps humain. Ils sont essentiels pour chaque action que notre corps et notre cerveau effectuent. La complexité des réseaux neuronaux façonne notre personnalité et notre conscience. Ils orchestrent aussi bien des actions réflexes automatiques que des pensées profondes sur l’univers, couvrant ainsi toute notre expérience humaine.
Nouveaux développements en neurosciences (2024)
Récemment, des études ont mis en lumière l’importance croissante des neurones dans les mécanismes de la neuroplasticité. Par exemple, des recherches menées à l’Université de Stanford ont démontré que l’exercice physique régulier stimule la création de nouveaux neurones, un processus connu sous le nom de neurogénèse. Cela souligne l’impact positif de l’activité physique sur la santé cérébrale, particulièrement chez les personnes âgées.
De plus, des travaux récents ont exploré le rôle des neurones dans les troubles neurodégénératifs. Des équipes de chercheurs de l’Institut Pasteur ont identifié des biomarqueurs spécifiques dans les neurones, permettant un diagnostic précoce de la maladie d’Alzheimer. Ces découvertes pourraient révolutionner notre approche des maladies neurologiques, ouvrant la voie à des traitements plus efficaces.
Enfin, une étude publiée dans la revue Nature Neuroscience a révélé que la stimulation électrique des zones spécifiques du cerveau peut améliorer la mémoire et l’apprentissage. Ces avancées offrent des perspectives passionnantes pour le développement de thérapies ciblées visant à optimiser les fonctions cognitives.
