À propos de cette page
Ce cours de enseignement scientifique en première sur « Le système nerveux » suit le programme officiel de enseignement scientifique de première. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Organisation générale du système nerveux, Le neurone : structure et rôle, L'influx nerveux, La synapse et la transmission chimique. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de première à réussir en enseignement scientifique.
Au programme
1 · Organisation générale du système nerveux
2 · Le neurone : structure et rôle
3 · L'influx nerveux
4 · La synapse et la transmission chimique
5 · L'arc réflexe
6 · Les aires cérébrales
7 · La plasticité cérébrale
1Organisation générale du système nerveux
Le système nerveux est l'ensemble des organes qui recueillent des informations, les intègrent et commandent les réponses de l'organisme. Il comprend deux grandes parties :
| Composante | Organes | Rôle principal |
|---|
| Système nerveux central (SNC) | Encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral) + moelle épinière | Intégration et traitement des informations |
| Système nerveux périphérique (SNP) | Nerfs crâniens, nerfs rachidiens, ganglions | Conduction des messages entre SNC et organes |
Le SNP comprend :
- Des voies afférentes (sensitives) : de la périphérie vers le SNC.
- Des voies efférentes (motrices) : du SNC vers les effecteurs (muscles, glandes).
Définition. L'encéphale est l'ensemble des structures nerveuses contenues dans la boîte crânienne : le cerveau (deux hémisphères), le cervelet et le tronc cérébral.
Organisation générale du système nerveux humain.
2Le neurone : structure et rôle
Le neurone est l'unité fonctionnelle du système nerveux. Il est spécialisé dans la réception, la conduction et la transmission des messages nerveux.
Structure du neurone.- Corps cellulaire (soma) : contient le noyau ; siège du métabolisme.
- Dendrites : courtes extensions qui reçoivent les signaux entrants.
- Axone : longue fibre qui conduit l'influx nerveux vers les cellules suivantes. Peut être entouré d'une gaine de myéline (cellules de Schwann) pour accélérer la conduction.
- Terminaisons axonales (boutons synaptiques) : libèrent les neurotransmetteurs.
On distingue plusieurs types de neurones :
| Type | Fonction | Localisation |
|---|
| Neurones sensitifs (afférents) | Transmettent les informations sensorielles vers le SNC | SNP → SNC |
| Interneurones | Intègrent les informations | SNC |
| Neurones moteurs (efférents) | Transmettent les ordres moteurs vers les effecteurs | SNC → SNP |
À retenir. Le cerveau humain contient environ 86 milliards de neurones, chacun pouvant établir jusqu'à 10 000 connexions (synapses). C'est ce réseau qui sous-tend toutes nos fonctions cognitives.
3L'influx nerveux
L'influx nerveux (ou potentiel d'action) est un signal électrique qui se propage le long de l'axone. Il repose sur des variations rapides du potentiel électrique de la membrane cellulaire.
Potentiel d'action. Au repos, la membrane du neurone présente un
potentiel de repos d'environ $-70$ mV (intérieur négatif). Lors d'un stimulus suffisant :
- Dépolarisation : des canaux Na⁺ s'ouvrent → entrée massive de Na⁺ → le potentiel passe à $+30$ mV.
- Repolarisation : des canaux K⁺ s'ouvrent → sortie de K⁺ → retour au négatif.
- Hyperpolarisation transitoire puis retour au potentiel de repos.
Évolution schématique du potentiel membranaire lors d'un potentiel d'action.
Caractéristiques importantes :
- Loi du tout-ou-rien : un stimulus doit dépasser un seuil pour déclencher un potentiel d'action de même amplitude.
- Propagation unidirectionnelle le long de l'axone.
- Vitesse de conduction : de 1 m/s (fibres sans myéline) à 120 m/s (fibres myélinisées).
Attention ! L'influx nerveux est un signal électrique, mais la transmission d'un neurone à l'autre est chimique (neurotransmetteur). Ne pas confondre conduction et transmission.
4La synapse et la transmission chimique
La synapse est la zone de communication entre deux neurones (ou entre un neurone et une cellule cible). Elle comprend :
- Le neurone pré-synaptique (qui envoie)
- La fente synaptique (espace de ~20 nm)
- Le neurone post-synaptique (qui reçoit)
Mécanisme de transmission synaptique.- L'influx nerveux arrive au bouton pré-synaptique.
- Des vésicules contenant des neurotransmetteurs fusionnent avec la membrane et libèrent leur contenu dans la fente.
- Les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs de la membrane post-synaptique.
- Cela génère un nouveau signal dans le neurone post-synaptique (excitation ou inhibition).
- Les neurotransmetteurs sont ensuite dégradés ou recaptés.
Exemple. La sérotonine, la dopamine et l'acétylcholine sont des neurotransmetteurs courants. La dopamine est impliquée dans les circuits de récompense ; des déséquilibres sont associés à la maladie de Parkinson ou aux addictions.
Lien avec la santé. De nombreux médicaments (antidépresseurs, analgésiques) ou drogues agissent en modifiant la transmission synaptique : en bloquant les récepteurs, en inhibant la recapture des neurotransmetteurs, ou en mimant leur action.
Schéma des étapes de la transmission synaptique chimique.
5L'arc réflexe
Un réflexe est une réponse motrice automatique, involontaire et rapide à un stimulus. Il repose sur un circuit neuronal simple : l'arc réflexe.
Composantes de l'arc réflexe (réflexe médullaire) :- Récepteur sensoriel : détecte le stimulus.
- Voie afférente : neurone sensitif → moelle épinière.
- Centre intégrateur : moelle épinière (synapse avec interneurone).
- Voie efférente : neurone moteur → effecteur.
- Effecteur : muscle (contraction réflexe).
Exemple : réflexe rotulien. Le coup sur le tendon rotulien étire le quadriceps → influx sensitif → moelle épinière → influx moteur → contraction du quadriceps (extension de la jambe).
L'arc réflexe passe par la moelle épinière sans impliquer le cerveau : c'est pourquoi la réponse est très rapide (~30 ms). Le cerveau est informé après, via des voies ascendantes.
Attention ! Le réflexe médullaire ne passe pas par le cerveau, mais des voies nerveuses ascendantes informent le cerveau après la réponse. Ne pas confondre avec les réflexes conditionnés (apprentissage).
6Les aires cérébrales
Le cortex cérébral est organisé en aires fonctionnelles spécialisées. Les techniques d'imagerie cérébrale (IRMf, TEP) permettent de les cartographier.
| Aire cérébrale | Localisation | Fonction |
|---|
| Aire motrice primaire | Lobe frontal | Commande volontaire des muscles |
| Aire somatosensorielle | Lobe pariétal | Traitement des sensations corporelles (toucher, douleur) |
| Aire visuelle primaire | Lobe occipital | Traitement des informations visuelles |
| Aire auditive primaire | Lobe temporal | Traitement des sons |
| Aires associatives | Lobes frontal, pariétal, temporal | Intégration, langage, mémoire, raisonnement |
Astuce. L'homonculus de Penfield est une représentation de la carte motrice/sensitive du cortex : les parties du corps les plus utilisées (mains, bouche) occupent une plus grande surface corticale.
Exemple : langage. L'aire de Broca (lobe frontal gauche) est impliquée dans la production du langage ; l'aire de Wernicke (lobe temporal gauche) dans sa compréhension. Une lésion de l'aire de Broca provoque l'aphasie de Broca (difficulté à parler).
7La plasticité cérébrale
La plasticité cérébrale (ou neuroplasticité) désigne la capacité du cerveau à modifier ses connexions synaptiques en réponse à l'expérience, l'apprentissage ou une lésion.
Mécanismes de la plasticité.- Potentialisation à long terme (PLT) : renforcement durable des synapses lors de stimulations répétées → base biologique de l'apprentissage et de la mémoire.
- Élagage synaptique : élimination des connexions peu utilisées (notamment à l'adolescence).
- Neurogenèse : formation de nouveaux neurones (dans l'hippocampe notamment).
- Réorganisation après lésion : d'autres aires peuvent prendre en charge les fonctions perdues.
Exemple. Les musiciens qui pratiquent intensément développent une plus grande surface corticale dédiée aux doigts de la main gauche dans l'aire somatosensorielle. De même, chez les non-voyants, l'aire visuelle peut être « colonisée » par le traitement du braille.
Illustration de la plasticité corticale : la pratique musicale intensive augmente la représentation corticale de la main.
Lien avec la santé. La plasticité cérébrale est exploitée en rééducation neurologique (après AVC, traumatisme crânien). Elle est aussi à la base de tous les apprentissages scolaires.
Attention ! La plasticité a des limites : les « fenêtres critiques » (périodes développementales sensibles) sont plus propices à certains apprentissages (langage, musique). Passé ces périodes, l'apprentissage reste possible mais plus difficile.
★À retenir
En bref :
• Le système nerveux comprend le SNC (encéphale + moelle épinière) et le SNP (nerfs afférents et efférents).
• L'unité de base est le neurone : corps cellulaire, dendrites, axone myélinisé, boutons synaptiques.
• L'influx nerveux = potentiel d'action électrique (loi du tout-ou-rien, ~$-70$ mV au repos).
• La synapse : transmission chimique par neurotransmetteurs (dopamine, sérotonine…).
• L'arc réflexe : réponse rapide et involontaire passant par la moelle épinière.
• Le cortex est organisé en aires fonctionnelles (motrice, sensitive, visuelle, auditive).
• La plasticité cérébrale permet la modification des connexions par l'expérience et l'apprentissage.