Neurocytologie : Qu’est ce qu’un neurone ?

Neurocytologie : Qu’est ce qu’un neurone ?

Description anatomique du neurone. Le neurone est l'unité fondamentale, morphologique et fonctionnelle du tissu nerveux...

1.Introduction

La neurocytologie est un vaste domaine d’étude car il concerne l’étude des cellules du système nerveux. Rappelons que le système nerveux est composé de deux parties :

• le système nerveux central qui comprend le cerveau et la moelle épinière

• le système nerveux périphérique composé des nerfs
  

Le système nerveux est constitué de neurones qui en sont l’unité de base. Ce sont des cellules hautement différenciées et par conséquent très spécialisées. Les neurones accomplissent des fonctions précises et sont connectés les uns aux autres. Leur fonction principale est la communication ; on peut parler de « dialogue » entre les neurones. Ils reçoivent, traitent (attribution d’une signification) et transmettent les informations. Par conséquent, le cerveau est informé en permanence de ce qui se passe en périphérie (au niveau des membres, des organes…).

La neurocytologie consiste en l’étude des cellules nerveuses. Le domaine de la neurocytologie existe pour deux raisons principales :

• les neurones représentent le support neurobiologique du cerveau qui permet d’élaborer différents comportements, actions… Tout ce que l’on fait ou imagine faire repose sur l’activité neuronale, sur des signaux électriques échangés entre des cellules situées dans différentes parties de l’organisme.

• les pathologies cérébrales relèvent de modifications et de l’altération cellulaires. On parle de pathologies neurodégénératives (exemple de la maladie d’Alzheimer) : des modifications du fonctionnement cérébral entraient des modifications comportementales.
  

La neurocytologie regroupe deux domaines d’étude. Le premier est celui de la cytologie et le second, celui de l’histologie. Le premier, la cytologie est une branche de la biologie traitant de la structure et des fonctions cellulaires. L'objet de la cytologie est de comprendre la structure et les activités des divers éléments cellulaires, le mécanisme de la division cellulaire, le développement des cellules sexuelles, la fécondation et la formation de l'embryon, les dysfonctionnements cellulaires tels que le cancer, l'immunité cellulaire et les divers aspects de l'hérédité. Le second, l’histologie, étudie la structure microscopique des tissus et des cellules des animaux et des végétaux.

2.Le neurone

L’unité de base du système nerveux est constituée par la cellule nerveuse appelée neurone. Les neurones présentent plusieurs particularités qui les distinguent des autres types de cellules de l’organisme. Tout d’abord, leur nombre, évalué à plus de 100 milliards est quasi complet dès la naissance. Une autre particularité du neurone réside dans le fait qu'il sert uniquement de lieu de passage à l’information nerveuse. Les neurones ont un diamètre compris entre 0,001 et 0.005 mm d’où l’importance de la microscopie.

2.1. Classification des neurones

Par vision au microscope, on voit qu’il existe de nombreux types de neurones dont la structure diffère selon le rôle qu’ils jouent dans le système nerveux : un neurone sensoriel n’a pas la même conformation qu’un neurone moteur par exemple ou qu’un inter neurone de la moelle épinière ou de l’écorce cérébrale.

2.1.1.Selon le nombre de neurites 

Le terme neurite désigne l’ensemble des prolongements constituant un neurone, c'est-à-dire l’axone et les dendrites. On retrouve :

• Les neurones unipolaires : ils sont constitués d’un seul type de prolongement, un axone. La synapse s’effectue directement sur le corps cellulaire.

• Les neurones bipolaires constitués d’un axone et d’une dendrite.

• Les neurones multipolaires
  

2.1.2.Selon les dendrites

• Arborisation dendritique : Certains neurones ont un développement important de la région dendritique ; dans ce cas, un même neurone peut établir des milliers de synapses. Certains neurones sont appelés cellules étoilées ; on observe des prolongements tout autour du corps cellulaire.

• Epines dendritiques : la surface des dendrites n’est pas lisse ; il existe des replis et sur chacun d’eux s’effectue un contact synaptique.
  

2.1.3.Selon les connexions établies

• Neurones sensoriels

• Neurones moteurs

• Inter neurones
  

2.1.4.Selon la longueur de l’axone

On se réfèrera à la classification de Golgi :

• Neurone de type I : neurone de projection : l’axone est très long ce qui permet de projeter, d’emmener l’information très loin

• Neurone de type II : l’axone est très plus court ; ce sont les neurones d’association.
  

2.1.5.Selon le neurotransmetteur

Chaque neurone va synthétiser des neurotransmetteurs (une substance chimique).

2.2. La diversité des fonctions

L’existence d’une morphologie multiple des neurones signifie qu’ils vont chacun avoir un rôle bien précis et spécifique. Il existe :

• Les neurones de projection

• Les inter-neurones : ils établissent des contacts entre les neurones. Ils ont un rôle de modulation locale. Ils sont généralement inhibiteurs : le neurotransmetteur sécrété est le GABA qui a un rôle de frein dans le fonctionnement cérébral.

• Les neurones neuroendocriniens : ils sont situés dans l’hypothalamus et l’hypophyse. Ils font synapse avec des vaisseaux sanguins pour libérer des hormones.
  

Cette diversité dans les rôles entraine le fait que les neurones ne sont pas interchangeables. Une greffe n’est donc pas possible à la différence des cellules de la peau par exemple.

Cette diversité permet d’avoir un fonctionnement cérébral complexe, performant et élaboré.

Quelle que soit sa fonction, le neurone se compose toujours de trois parties essentielles :

• Le corps cellulaire

• Le pôle de réception de l’information : les dendrites

• Le pole effecteur de l’information : l’axone
  

2.3. Les différentes parties du neurone

2.3.1.Le corps cellulaire 

Egalement appelé soma ou périkaryon. Chez un neurone typique, son diamètre est de 20 μm. Il contient une substance, le cytosol qui est une solution salée riche en potassium dans laquelle il y a le noyau de la cellule et des organites. Le cytoplasme désigne l’ensemble des éléments délimités par la membrane plasmique.

2.3.2.Les neurites

Les neurites sont les prolongements du neurone. On retrouve :

• Les dendrites : elles sont multiples et généralement courtes. C’est le pole de réception, la région qui reçoit l’information synaptique.

• L’axone : il est unique mais peut se diviser en colatérales à sa terminaison. Il est plus long et plus grand au niveau de la moelle épinière. Il est le pole effecteur du neurone ; il permet d’envoyer l’information nerveuse vers un autre neurone.

L’axone est parfois recouvert par une gaine de myéline. Elle est constituée d’un ensemble de membranes de nature lipidique. Elle permet d’augmenter la vitesse de conduction de l’influx nerveux. Cette gaine n’est pas continue ; il existe des interruptions appelées des nœuds de Ranvier. L’influx nerveux peut passer de nœuds en nœuds ; c’est la conduction saltatoire. Dans certaines pathologies, comme la sclérose en plaques par exemple, il y a une désorganisation de la gaine de myéline entrainant une perturbation de la conduction de l’influx nerveux et par conséquent une altération de la totalité du fonctionnement cérébral.

2.3.3.La membrane du neurone

Elle est constituée d’une double couche lipidique. Elle n’est pas continue ; elle présente des pores, les canaux ioniques. Par ces pores vont passer des ions de nature diverse, manifestant la quantité d’échanges entre les milieux intra et extracellulaires. Certaines substances toxiques vont bloquer les canaux ioniques ce qui aura pour conséquence le dysfonctionnement du système nerveux.

2.3.4.Le noyau

Il s’agit d’une structure ronde, délimitée par une membrane, l’enveloppe nucléaire. C’est le centre de commande de la cellule car il contient l’ADN (Acide Desoxyribo- Nucléique). 

L’homme possède 46 chromosomes constitués d’ADN compacté. L’ADN porte l’information génétique et peut se diviser en un grand nombre de gènes. Les gènes sont essentiels et ils vont coder les différentes protéines nécessaires au bon fonctionnement de l’organisme ; on parle de code génétique.

2.3.5.Les organites 

2.3.5.1.Le réticulum endoplasmique rugueux

Il était également appelé «corps de NISSL ». Il s’agit d’un empilement de lamelles recouvert de Ribosomes. Les ribosomes sont de petits organites qui permettent de transformer l’ARNm en protéines.

2.3.5.2.Le réticulum endoplasmique lisse

Il est lisse car il ne possède pas de ribosome. Son rôle est de contrôler la concentration intracellulaire en calcium. En effet, ce qui permet la création de potentiels d’action est l’entrée de calcium dans la cellule. Le réticulum endoplasmique lisse va permettre la régulation des potentiels d’action.

2.3.5.3.Appareil de Golgi

Il permet le traitement post traductionnel des protéines. La protéine traduite n’est pas finie. L’appareil de Golgi va donner à la protéine des caractéristiques pour devenir par exemple une enzyme. Si elle n’est pas traitée, la protéine ne sert à rien.

2.3.5.4.Les mitochondries

Ce sont de petits organites qui sont nécessaires pour fournir de l’énergie à la cellule ; par exemple, lorsqu’un neurone synthétise un neurotransmetteur, il a besoin d’énergie. On les trouve également à l’extrémité de l’axone, là où sont libérés les neurotransmetteurs. L’énergie nécessaire au fonctionnement des neurones et l’ATP (Adénosine triphosphate).

2.3.6.Le cytosquelette

Réseau de fibres intracellulaire qui a une fonction morphologique (permet de donner au neurone une certaine forme) et participe de façon dynamique au transport de certaines substances à l’intérieur du neurone.

A la différence des organites, le cytosquelette est caractéristique du neurone. Il se situe à l’intérieur du cytoplasme et est composé de différents éléments ; des fibres, des filaments. Ils participent à la morphologie cellulaire. Le cytosquelette est très important ; il n’a pas seulement un rôle morphologique mais également un rôle dynamique. En effet, chaque fibre est composée de multiples protéines, des monomères (unités de base). La polymérisation de ces monomères permet la constitution des fibres et filaments. Au contraire, la dépolymérisation signifie la destruction des fibres. Ainsi, ces deux phénomènes de polymérisation-dépolymérisation permettent la flexibilité du cytosquelette, autrement dit, ils interviennent dans les mouvements des cellules.

Il existe différents types de fibres.

2.3.6.1.Les microtubules 

Petites structures creuses (tuyaux) jouant un rôle dans le transport de substances neuronales et d’organites. Ils apparaissent comme des sortes de réseaux, de rails, situés le long de l’axone. Ces transports se font en fonction des besoins du neurone. Quand il y a une atteinte au niveau des microtubules, les neurones ne peuvent plus communiquer entre eux. 

Les microtubules sont faits d’unités, les tubulines. Cet assemblage est possible car chaque unité est polarisées (exemple du fonctionnement des piles). Les microtubules sont stabilisés par d’autres protéines, les protéines TAU. Dans la maladie d’Alzheimer, il y a une dépolymérisation des microtubules du fait d’une altération de la protéine TAU. L’assemblage des tubulines se fait grâce aux protéines MAP ; il s’agit d’une grande famille de protéines dans la protéine TAU fait partie. Ainsi, comme ces protéines participent à la stabilisation des microtubules, elles interviennent danss la plasticité neuronale (changement d’allure du cytosquelette). La plasticité neuronale entre en jeu l’apprentissage, la mémoire et la neurodégénérescence.

Les microtubules participent aux transports de substances ; il existe différents types de transports :

Les transports antérogrades rapides

Ils s’effectuent du corps cellulaire vers l’extrémité de l’axone à une vitesse de 200 à 400 mm par jours.

Les substances véhiculées par ce type de transport sont celles entourées d’une membrane, comme la plupart des organites. C’est notamment le cas des vésicules synaptiques : elles sont soit crées au niveau de la synapse, soit, pour la plupart, elles sont crées au niveau du corps cellulaire et transportées vers l’axone, la synapse.

Les transports antérogrades lents

Leur vitesse est de 0,2 à 8 mm par jours. Ils sont plus lents que les précédents car moins vitaux pour le bon fonctionnement du neurone.

Les substances véhiculées par ce type de transport sont certains monomères du cytosquelette. Par exemple, la création d’une nouvelle synapse par un neurone n’est possible que s’il y a une modification du cytosquelette à l’endroit de la nouvelle synapse. Cette modification nécessite des monomères synthétisés au niveau du corps cellulaire puis transporté à l’extrémité de l’axone. 

Ces transports véhiculent également des enzymes.

Les transports rétrogrades rapides

Ils se font de l’extrémité de l’axone vers le corps cellulaire à une vitesse de 100 à 200 mm par jours.

Les substances véhiculées par ce type de transport sont notamment les lysosomes. Il s’agit de vésicules contenant des substances acheminées vers le corps cellulaire afin d’être recyclées (économie du système). C’est le cas entre autres des neurotransmetteurs non utilisés qui sont recapturés afin d’être transportés vers de nouvelles vésicules synaptiques et renvoyés vers l’axone.

Toute substance qui bloque les transports neuronaux va entrainer la disparition du neurone.

2.3.6.2.Les neurofilaments

On peut observer des neurofilaments uniquement dans les cellules nerveuses. 

Il s’agit de longues molécules protéiques enroulées à la façon d’un ressort. Ils interviennent surtout dans la morphologie du neurone. Ils ont un rôle de structure (alors que les microtubules ont également un rôle dynamique) ; ils participent à la flexibilité du neurone.

2.3.6.3.Les microfilaments

Les microfilaments sont de petits filaments constitués de protéines d’actine. Ils participent à la morphologie neuronale et sont responsable d’une flexibilité plus fine que les neurofilaments.