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Lycée · 2ⁿᵈᵉ · SVT (2nde)

Le système nerveux et les comportements

Organisation du système nerveux, transmission de l'influx nerveux et comportements (programme de 2nde, lycée général)

À propos de cette page
Ce cours de svt (2nde) en seconde sur « Le système nerveux et les comportements » suit le programme officiel de svt (2nde) de seconde. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Organisation du système nerveux, Le neurone : structure et fonction, L'influx nerveux : signal électrique, La synapse : 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 seconde à réussir en svt (2nde).
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Organisation du système nerveux

Le système nerveux assure la réception des informations de l'environnement, leur intégration et l'élaboration de réponses adaptées (motrices, comportementales, végétatives).

Définition. Le système nerveux se divise en deux parties :
  • Système nerveux central (SNC) : encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral) + moelle épinière. C'est le centre d'intégration.
  • Système nerveux périphérique (SNP) : ensemble des nerfs (sensitifs, moteurs, mixtes) et ganglions nerveux reliant le SNC aux organes.
PartieOrganesRôle
SNCCerveau, cervelet, tronc cérébral, moelle épinièreIntégration, décision, commande
SNP sensitif (afférent)Nerfs sensitifsTransmet les infos des récepteurs vers le SNC
SNP moteur (efférent)Nerfs moteursTransmet les ordres du SNC vers les effecteurs
Astuce. Retenez le sens : Afférent → Arrivée (vers le centre) ; Efférent → Envoi (vers la périphérie).
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Le neurone : structure et fonction

L'unité de base du système nerveux est le neurone, cellule excitable spécialisée dans la transmission de l'information électrique.

Structure d'un neurone.
  • Corps cellulaire (soma) : contient le noyau et les organites.
  • Dendrites : prolongements courts et ramifiés qui reçoivent les signaux entrants.
  • Axone : prolongement long et unique qui transmet l'influx nerveux vers d'autres neurones ou effecteurs. Peut atteindre 1 m chez l'humain.
  • Gaine de myéline : enveloppe lipidique formée par les cellules de Schwann (SNP) ou oligodendrocytes (SNC). Accélère la propagation de l'influx.
  • Bouton synaptique : terminaison de l'axone, lieu de libération des neurotransmetteurs.
Exemple. Un neurone moteur de la corne antérieure de la moelle épinière peut avoir un axone allant jusqu'au muscle du pied (≈ 1 m). Son influx nerveux se propage à 70–120 m/s grâce à la myéline.
Attention ! Les neurones ne se divisent pas (ou très peu) après la naissance. C'est pourquoi les lésions cérébrales peuvent être irréversibles, contrairement aux cellules de la peau ou du sang.

Les neurones sont entourés et soutenus par les cellules gliales (astrocytes, cellules de Schwann, microglie), 10 fois plus nombreuses que les neurones, qui assurent nutrition, isolation et protection.

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L'influx nerveux : signal électrique

L'influx nerveux est un signal électrique résultant d'une variation brutale du potentiel de membrane du neurone.

Potentiel de repos. Au repos, l'intérieur du neurone est chargé négativement par rapport à l'extérieur : $V_{repos} \approx -70\,\text{mV}$ (potentiel de membrane au repos). Cet écart est maintenu par la pompe Na⁺/K⁺ ATPase.
Potentiel d'action (PA). Lorsqu'un stimulus dépasse un seuil d'excitation, on observe :
  1. Dépolarisation : entrée massive de Na⁺ → le potentiel monte jusqu'à +30 mV environ.
  2. Repolarisation : sortie de K⁺ → retour vers -70 mV.
  3. Hyperpolarisation courte puis retour au potentiel de repos.
Loi du tout ou rien. Si le seuil d'excitation n'est pas atteint, aucun PA ne se déclenche. Si le seuil est atteint, le PA se propage avec la même amplitude, quelle que soit l'intensité du stimulus.

La propagation du PA le long de l'axone se fait de proche en proche (neurone non myélinisé) ou par conduction saltatoire aux nœuds de Ranvier (neurone myélinisé), beaucoup plus rapide.

Attention ! Le PA ne se propage que dans un seul sens (de la zone gâchette vers le bouton synaptique) grâce à la période réfractaire qui suit la dépolarisation.
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La synapse : transmission chimique

À la jonction entre deux neurones (ou entre un neurone et une cellule effectrice), le signal électrique se convertit en signal chimique : c'est la synapse.

Structure d'une synapse chimique.
  • Bouton présynaptique : contient des vésicules synaptiques remplies de neurotransmetteurs.
  • Fente synaptique : espace extracellulaire (~20 nm) entre les deux neurones.
  • Membrane postsynaptique : porte des récepteurs spécifiques aux neurotransmetteurs.

Mécanisme de transmission synaptique :

  1. L'influx nerveux arrive au bouton présynaptique → entrée de Ca²⁺.
  2. Les vésicules fusionnent avec la membrane et libèrent les neurotransmetteurs dans la fente synaptique (exocytose).
  3. Les neurotransmetteurs se fixent sur les récepteurs postsynaptiques.
  4. Selon le type de récepteur, cela déclenche une dépolarisation (synapse excitatrice) ou une hyperpolarisation (synapse inhibitrice) du neurone postsynaptique.
  5. Les neurotransmetteurs sont ensuite dégradés ou recaptés.
Exemples de neurotransmetteurs.
  • Acétylcholine (Ach) : jonction neuromusculaire (contraction musculaire).
  • Dopamine : circuits de la récompense, motivation.
  • Sérotonine : régulation de l'humeur, du sommeil.
  • GABA : principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC.
Sens unique. La synapse ne transmet l'influx que dans un seul sens (présynaptique → postsynaptique), car les récepteurs se trouvent uniquement sur la membrane postsynaptique.
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Le réflexe myotatique : arc réflexe

Le réflexe est une réponse motrice rapide, involontaire et stéréotypée à un stimulus. Il emprunte un circuit nerveux minimal : l'arc réflexe.

Arc réflexe myotatique (ex. : réflexe rotulien).
  1. Récepteur : fuseau neuromusculaire (dans le muscle) détecte l'étirement.
  2. Voie afférente : fibre Ia (sensitive) transmet l'influx vers la moelle épinière.
  3. Centre nerveux : moelle épinière (corne antérieure) — intégration.
  4. Voie efférente : motoneurone α transmet l'influx vers le muscle.
  5. Effecteur : muscle quadriceps se contracte (réponse motrice).

La synapse entre la fibre Ia et le motoneurone α est monosynaptique (une seule synapse), ce qui explique la rapidité du réflexe (délai ~25 ms).

Attention ! Le réflexe myotatique ne passe PAS par le cerveau. C'est la moelle épinière seule qui intègre le message et envoie la commande motrice. Le cerveau est informé a posteriori.
Intérêt médical. Le médecin teste les réflexes ostéotendineux (marteau réflexe) pour vérifier l'intégrité du système nerveux périphérique et de la moelle épinière.
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Intégration des messages nerveux et comportements

Les comportements complexes (mémoire, apprentissage, émotions) résultent de l'intégration de nombreux messages nerveux par le cerveau.

Intégration nerveuse. Un neurone reçoit simultanément de nombreux messages excitateurs et inhibiteurs provenant de milliers de synapses. Il génère un PA uniquement si la somme des influences excite dépasse le seuil. C'est la sommation spatiale et temporelle.

Le cortex cérébral comprend des zones spécialisées :

  • Aires sensitives (cortex somesthésique, visuel, auditif…) : analysent les informations sensorielles.
  • Aires motrices : commandent les mouvements volontaires.
  • Aires associatives : intégration, langage, raisonnement, mémoire.

Exemple. Lors d'un danger, l'amygdale (structure du système limbique) active une réponse de peur (accélération cardiaque, vigilance). Si le contexte est évalué comme non dangereux par le cortex préfrontal, ce dernier inhibe la réaction de peur.
Lobes cérébraux. Lobe frontal (mouvements, langage, décision), pariétal (sensibilité), occipital (vision), temporal (audition, mémoire).
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Effets des drogues sur le système nerveux

Les drogues (licites ou illicites) perturbent la transmission synaptique et modifient les comportements en agissant sur les circuits de la récompense.

Mécanismes d'action des drogues.
  • Mimétisme : certaines molécules imitent un neurotransmetteur et se fixent sur ses récepteurs (ex. : morphine → récepteurs aux opioïdes).
  • Blocage de la recapture : empêche la récupération du neurotransmetteur, prolongeant son effet (ex. : cocaïne → bloque la recapture de la dopamine).
  • Inhibition de la dégradation : maintien prolongé du neurotransmetteur dans la fente synaptique.

Circuit de la récompense (mésolimbique) : certaines drogues provoquent une libération massive de dopamine dans le noyau accumbens → sensation de plaisir intense. Avec la répétition, le cerveau s'adapte (tolérance), pouvant conduire à la dépendance.

Attention ! L'alcool, le tabac et le cannabis agissent également sur le système nerveux et peuvent entraîner une dépendance. L'alcool est un dépresseur du SNC : il ralentit la transmission nerveuse en potentialisant les récepteurs GABA (inhibiteurs).
Exemple. La nicotine du tabac se fixe sur les récepteurs à l'acétylcholine → stimule la libération de dopamine → effet de récompense → dépendance rapide.
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Plasticité cérébrale et apprentissage

Le cerveau n'est pas figé : il possède une remarquable capacité d'adaptation appelée plasticité synaptique ou plasticité cérébrale.

Plasticité synaptique. Lors de l'apprentissage et de la mémoire, l'efficacité des synapses se modifie :
  • Renforcement des synapses fréquemment utilisées (potentialisation à long terme, PLT).
  • Affaiblissement des synapses peu utilisées (dépression à long terme, DLT).

La plasticité est maximale dans l'enfance (période critique), mais persiste toute la vie. C'est elle qui permet :

  • L'apprentissage de compétences motrices (jouer d'un instrument), cognitives (lire, parler).
  • La récupération après une lésion cérébrale (rééducation).

Exemple. Un musicien qui pratique intensivement le piano présente une représentation corticale de la main droite plus étendue que la moyenne, visible à l'IRM fonctionnelle. C'est la preuve directe de la plasticité cérébrale chez l'humain.
Astuce mémoire. La répétition et le sommeil consolident les traces mnésiques : les connexions synaptiques utilisées pendant la journée sont stabilisées pendant le sommeil paradoxal.
En bref
  • Le système nerveux est divisé en SNC (encéphale + moelle épinière) et SNP (nerfs afférents et efférents).
  • Le neurone est l'unité fonctionnelle : il transmet un signal électrique, le potentiel d'action (loi du tout ou rien).
  • La synapse convertit le signal électrique en signal chimique via les neurotransmetteurs.
  • Le réflexe myotatique est intégré dans la moelle épinière (arc réflexe monosynaptique).
  • Les drogues perturbent la transmission synaptique et le circuit de la récompense (dopamine).
  • Le cerveau est plastique : l'apprentissage modifie l'efficacité des synapses (PLT/DLT).
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