Système nerveux

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : - décrire l’organisation anatomique et fonctionnelle du système nerveux humain ; - distinguer les différents types de cellules nerveuses et leurs rôles ; - expliquer la génération et la propagation du potentiel d’action ainsi que les facteurs influençant sa vitesse de conduction ; - identifier les composants d’un arc réflexe et en détailler le déroulement étape par étape ; - réaliser l’interprétation clinique d’un réflexe ostéotendineux (ex. réflexe patellaire) dans un contexte de laboratoire ou de cabinet de kinésithérapie ; - appliquer les règles de sécurité et d’hygiène liées à la manipulation de matériel neurophysiologique (électrodes, stimulateurs, tables d’examen). **Prérequis** : connaissances de base en biologie cellulaire (structure de la membrane plasmique, ions Na⁺, K⁺, Ca²⁺), notions de chimie des solutions (concentration, osmolarité) et notions de physique (vitesse, temps, distance). --- ## Introduction contextualisée Le système nerveux constitue le réseau de communication rapide qui permet à l’organisme de percevoir les stimuli internes et externes, d’intégrer l’information et de produire une réponse adaptée. Au Cameroun, les techniciens de laboratoire, les aides‑soignants et les kinésithérapeutes sont régulièrement amenés à réaliser des tests neurophysiologiques (électromyographie, potentiels évoqués, examen des réflexes) afin de dépister des pathologies telles que les neuropathies périphériques, les lésions médullaires ou les troubles du tonus musculaire. Une maîtrise précise de l’organisation du système nerveux et du fonctionnement de l’arc réflexe est donc indispensable pour garantir la fiabilité des mesures, la sécurité du patient et la qualité des soins. --- ## I. Organisation du système nerveux ### A. Organisation anatomique > Le système nerveux se divise en **système nerveux central (SNC)** constitué de l’encéphale et de la moelle épinière, et en **système nerveux périphérique (SNP)** formé des nerfs crâniens, des nerfs rachidiens et des ganglions. L’encéphale comprend le cerveau (hémisphères cérébraux, diencéphale), le cervelet et le tronc cérébral (mésencéphale, pont, bulbe). La moelle épinière, longue d’environ 45 cm chez l’adulte, occupe le canal vertébral et donne naissance à 31 paires de nerfs rachidiens (8 cervicales, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrées, 1 coccygienne). ### B. Organisation fonctionnelle > Le SNC assure l’intégration et la commande ; le SNP transmet l’information vers et depuis le SNC. Le SNP se subdivise en deux branches fonctionnelles : - **Système nerveux somatique** (volontaire) : innerve les muscles squelettiques et transmet les sensations cutanées, proprioceptives. - **Système nerveux végétatif ou autonome** (involontaire) : régule les viscères, le cœur, les glandes ; il comprend le **sympathique** (activité de « fight‑or‑flight ») et le **parasympathique** (activité de « rest‑and‑digest »). ### C. Types de cellules nerveuses > Le tissu nerveux est composé de **neurones** (cellules excitatrices) et de **neuroglie** (cellules de soutien). - **Neurone** : corps cellulaire (soma), dendrites (réception), axone (transmission). Selon la longueur de l’axone, on distingue les neurones à court axone (interneurones) et à long axone (neurones de projection). - **Neuroglie** : astrocytes (support métabolique, barrière hémato‑encéphalique), oligodendrocytes (myélinisation du SNC), cellules de Schwann (myélinisation du SNP), microglies (défense immunitaire), cellules épendymaires (revêtement des ventricules). ### D. Principes de transmission de l’influx nerveux > Le potentiel d’action résulte d’un changement rapide du potentiel membranaire dû à l’ouverture sélective de canaux ioniques voltage‑dépendants. Au repos, le potentiel membranaire est d’environ –70 mV (intérieur négatif). Lors d’une stimulation suffisante (seuil ≈ –55 mV), les canaux Na⁺ s’ouvrent, provoquant une entrée massive de Na⁺ et une dépolarisation jusqu’à +30 mV. Ensuite, les canaux K⁺ s’ouvrent, entraînant une sortie de K⁺ et la repolarisation, suivie d’une courte hyperpolarisation. La **vitesse de conduction** (v) dépend du diamètre de l’axone et de la présence de myéline : \[ v = \frac{d}{t} \] où *d* est la distance parcourue et *t* le temps de propagation. **Exemple chiffré** : un influx parcourt 0,14 m dans un nerf myélinisé en 2,0 ms. \[ v = \frac{0,14\ \text{m}}{2,0 \times 10^{-3}\ \text{s}} = 70\ \text{m·s}^{-1} \] Cette valeur correspond à la vitesse typique des fibres motrices rapides (Aα). > Un tableau récapitulatif des facteurs influençant la vitesse de conduction est présenté ci-dessous. | Facteur | Effet sur la vitesse | Exemple | |---------|----------------------|---------| | Diamètre de l’axone | ↑ diamètre → ↑ v (moins de résistance axiale) | Fibres Aα (12‑20 µm) ≈ 70‑120 m·s⁻¹ | | Myélinisation | Présence de gaines de myéline → saut de nœud de Ranvier → ↑ v | Fibres myélinisées (Aα) : 70‑120 m·s⁻¹ vs fibres non myélinisées (C) : 0,5‑2 m·s⁻¹ | | Température | ↑ température → ↑ v (cinétique des canaux) | +10 °C ≈ +10 % de v | | Charge ionique extérieure | [Na⁺]↑ → seuil plus facilement atteint | Solution de Ringer modifiée | --- ## II. Arc réflexe ### A. Définition et rôle > Un **arc réflexe** est un circuit neuronal monosynaptique ou polysynaptique qui produit une réponse motrice rapide et involontaire à un stimulus sensoriel, sans implication du niveau conscient du cerveau. Il permet la protection immédiate de l’organisme (ex. retrait d’une main d’une surface chaude) et le maintien du tonus musculaire (réflexes ostéotendineux). ### B. Composants de l’arc réflexe > 1. **Récepteur** (ex. fuseau neuromusculaire, récepteur cutané) ; 2. **Neurone sensoriel** (fibre afferente) ; 3. **Centre d’intégration** (dans la matière grise de la moelle épinière) ; 4. **Neurone moteur** (fibre efférente) ; 5. **Effeteur** (muscle squelettique ou gland). Dans un réflexe **monosynaptique**, le neurone sensoriel forme une synapse directe avec le neurone moteur (ex. réflexe myotatique). Dans un réflexe **polysynaptique**, un ou plusieurs interneurones sont intercalés, permettant une inhibition ou une excitation réciproque (ex. réflexe de retrait). ### C. Exemple d’arc réflexe myotatique : réflexe patellaire > Le tapotement du tendon rotulien étire le fuseau neuromusculaire du quadriceps. 1. Étirement → activation du récepteur (fuseau) → potentiel d’action dans la fibre afferente Ia. 2. La fibre afferente pénètre dans la moelle épinière au niveau L2‑L4 et forme une synapse excitatoire directe sur le neurone moteur α du quadriceps. 3. Le neurone moteur déclenche un potentiel d’action qui se propage le long de son axone jusqu’au muscle quadriceps → contraction → extension de la jambe. Le délai entre le stimulus et la réponse (latence) est d’environ 20‑30 ms, reflétant la conduction rapide des fibres Ia et la synapse monosynaptique. ### D. Arc réflexe polysynaptique : réflexe de retrait (douleur) > Stimulation nociceptive de la peau du pied → activation des récepteurs Aδ et C. 1. La fibre afferente pénètre dans la corne dorsale de la moelle. 2. Elle active un interneurone excitatoire qui déclenche la motoneurone α des fléchisseurs de la jambe (contraction) et, via un interneurone inhibiteur, inhibe la motoneurone α des extenseurs (relaxation) – loi de l’innervation réciproque. 3. Résultat : flexion rapide du membre inférieur et retrait du stimulus douloureux. Ce circuit implique un délai plus long (40‑60 ms) du fait de la présence d’interneurones. ### E. Rôle clinique et applications professionnelles > L’examen des réflexes ostéotendineux (rotulien, achilléen, bicipital) constitue une partie essentielle du bilan neurologique de routine dans les cabinets de kinésithérapie, les services de rééducation et les unités de soins intensifs. - **Kinésithérapeute** : utilise le marteau de réflexe pour évaluer l’intégrité du chemin sensorimoteur ; une hyperréflexie peut révéler une lésion sus‑corticale (ex. accident vasculaire cérébral), tandis qu’une aréflexie suggère une atteinte du neurone moteur inférieur ou du nerf périphérique. - **Technicien de laboratoire** : lors d’une électromyographie, il place des électrodes de surface sur le muscle cible et enregistre le potentiel d’action évoqué par le tapotement du tendon ; la latence et l’amplitude fournissent des indices sur la vitesse de conduction et l’intégrité du fuseau. - **Normes de sécurité** : le marteau doit être tenu fermement mais sans excès de force pour éviter les contusions ; les électrodes doivent être nettoyées avec une solution alcoolique à 70 % avant chaque utilisation afin de prévenir les infections croisées. > Un tableau récapitulatif des réflexes les plus fréquemment testés est présenté ci-dessous. | Réflexe | Niveau rachidien | Muscle testé | Réponse normale | Signes pathologiques fréquents | |---------|------------------|--------------|-----------------|--------------------------------| | Patellaire (rotulien) | L2‑L4 | Quadriceps | Extension de la jambe | Hyperréflexie (lésion sus‑corticale), aréflexie (lésion du nerf fémoral ou de la moelle) | | Achilléen (tendon d’Achille) | S1‑S2 | Triceps suréal | Flexion plantaire du pied | Hyperréflexie (lésion sus‑corticale), aréflexie (lésion du nerf tibial ou de la moelle sacrée) | | Bicipital | C5‑C6 | Biceps brachial | Flexion du coude | Hyperréflexie (lésion sus‑corticale), aréflexie (lésion du nerf musculocutané ou de la moelle cervicale) | | Tricipital | C7‑C8 | Triceps brachial | Extension du coude | Hyperréflexie (lésion sus‑corticale), aréflexie (lésion du nerf radial ou de la moelle cervicale) | | Abdominal | T8‑T12 | Muscles obliques | Contraction de la paroi abdominale | Absent en cas de lésion thoracique ou de neuropathie périphérique | --- ## Synthèse du chapitre - Le système nerveux se divise en SNC (encéphale + moelle) et SNP (nerfs crâniens, rachidiens, ganglions). - Fonctionnellement, on distingue le système somatique (volontaire) et le végétatif (sympathique/parasympathique). - Les neurones transmettent l’influx nerveux via un potentiel d’action ; la vitesse de conduction dépend du diamètre de l’axone, de la myélinisation, de la température et de l’environnement ionique. - Un arc réflexe comporte cinq éléments : récepteur, neurone sensoriel, centre d’intégration, neurone moteur, effecteur. - Le réflexe myotatique (ex. patellaire) est monosynaptique, rapide (20‑30 ms) ; le réflexe de retrait est polysynaptique, plus lent (40‑60 ms) et implique une inhibition réciproque. - L’examen des réflexes ostéotendineux est un outil clinique essentiel en kinésithérapie, en médecine du travail et en laboratoire de neurophysiologie. - Les règles de sécurité incluent la manipulation douce du marteau de réflexe, la désinfection des électrodes et le respect des consignes d’hygiène pour éviter les contaminations croisées. --- ## Glossaire - **Potentiel d’action** : variation rapide du potentiel membranaire d’un neurone, due à l’ouverture sélective de canaux Na⁺ et K⁺ voltage‑dépendants. - **Myéline** : gaine lipidique formée par les oligodendrocytes (SNC) ou les cellules de Schwann (SNP) qui augmente la vitesse de conduction par saut de nœud de Ranvier. - **Fuseau neuromusculaire** : récepteur intra‑musculaire sensible à l’étirement, constituant le récepteur du réflexe myotatique. - **Neurone sensoriel (afferent)** : fibre qui conduit l’information depuis les récepteurs vers le SNC. - **Neurone moteur (efferent)** : fibre qui transmet la commande du SNC vers les effecteurs (muscles, glandes). - **Interneurone** : neurone situé entièrement dans le SNC qui relie des neurones sensoriels et moteurs, permettant des réflexes polysynaptiques. - **Latence réflexe** : intervalle de temps entre l’application du stimulus et la réponse motrice observée. - **Hyperréflexie** : augmentation anormale de la vivacité des réflexes ostéotendineux, souvent signe d’une lésion sus‑corticale. - **Aréflexie** : absence ou diminution marquée des réflexes, indicative d’une atteinte du neurone moteur inférieur ou du nerf périphérique. - **Nœud de Ranvier** : interruption périodique de la gaine de myéline où se regroupent les canaux voltage‑dépendants, essentiel à la propagation saltatoire de l’influx. - **Impédance électrode** : résistance électrique de l’électrode de mesure ; doit être maintenue basse (< 5 kΩ) pour garantir un bon enregistrement du potentiel d’action. --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Calcul de la vitesse de conduction **Situation** : Lors d’une séance d’électromyographie au laboratoire de physiologie de l’Hôpital Général de Yaoundé, le technicien enregistre un potentiel d’action évoqué dans le nerf tibial postérieur. La distance entre l’électrode de stimulation (au niveau du genou) et l’électrode d’enregistrement (au niveau du pied) est de 0,42 m. Le délai de latence mesuré est de 6,0 ms. **Question** : Calculer la vitesse de conduction de l’influx nerveux dans ce nerf et commenter si la valeur obtenue est compatible avec une fibre motrice myélinisée de type Aα. **Corrigé** 1. Conversion du temps en secondes : 6,0 ms = 6,0 × 10⁻³ s. 2. Application de la formule : \[ v = \frac{d}{t} = \frac{0,42\ \text{m}}{6,0 \times 10^{-3}\ \text{s}} = 70\ \text{m·s}^{-1} \] 3. Interprétation : Une vitesse de 70 m·s⁻¹ se situe dans l’intervalle typique des fibres motrices rapides myélinisées (Aα : 70‑120 m·s⁻¹). Le résultat indique donc que le nerf tibial postérieur testé possède une bonne intégrité de sa gaine de myéline et de son diamètre axonal. --- ### Exercice 2 – Interprétation clinique d’un réflexe ostéotendineux **Situation** : Un kinésithérapeute du Centre de Rééducation de Douala examine le réflexe achilléen chez un patient de 58 ans présentant une plainte de faiblesse au niveau du membre inférieur droit. Lors du tapotement du tendon d’Achille, aucune contraction visible du triceps suréal n’est observée. Le réflexe du côté gauche est normal (contraction franche). **Question** : Quelles sont les hypothèses anatomiques les plus plausibles pouvant expliquer cette aréflexie unilatérale ? Proposer deux examens complémentaires permettant de préciser le diagnostic. **Corrigé** - **Hypothèses** : 1. Lésion du nerf tibial (branche du nerf sciatique) au niveau du membre inférieur droit, empêchant la transmission du signal moteur vers le triceps suréal. 2. Lésion de la racine sacrée S1‑S2 du côté droit (compression discale, hernie discale lombosacrée) affectant le neurone moteur inférieur qui innerve le triceps suréal. 3. (Moins probable) atteinte du noyau moteur du triceps suréal dans la matière grise ventrale de la moelle épinière au niveau sacré droit. - **Examens complémentaires** : 1. **Électromyographie (EMG) avec étude de la conduction nerveuse** du nerf tibial droit : mesure de la latence et de l’amplitude du potentiel d’action evoked ; une latence augmentée ou une amplitude réduite confirmerait une atteinte du nerf périphérique. 2. **Imagerie par résonance magnétique (IRM) lombosacrée** : visualisation des disques intervertébraux L5‑S1 et des racines S1‑S2 afin de détecter une hernie discale ou une sténose pouvant comprimer la racine. Ces deux examens permettent de différencier une atteinte périphérique (nerf tibial) d’une atteinte radiculaire (racine S1‑S2). --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | Utiliser un marteau de réflexe trop lourd ou frapper avec trop de force | Risque de contusion cutanée, de faux réflexe déclenché par la douleur plutôt que par l’étirement du tendon | Tenir le marteau fermement mais frapper légèrement, juste assez pour produire un étirement perceptible du tendon (environ 2‑3 N). | | 2 | Oublier de nettoyer les électrodes de surface entre deux patients | Contamination croisée, risque d’infection cutanée ou de transmission de pathogènes (ex. Staphylococcus aureus) | Nettoyer les électrodes avec une solution alcoolique à 70 % puis laisser sécher à l’air avant chaque utilisation ; vérifier l’impédance (< 5 kΩ). | | 3 | Placer l’électrode de référence sur une zone musculaire en contraction volontaire | Artefacts de bruit, difficulté à distinguer le potentiel d’action évoqué | Positionner l’électrode de référence sur un tissu électriquement neutre (ex. osseux ou tendon) loin du muscle enregistré. | | 4 | Interpréter une hyperréflexie comme systématiquement signe d’une lésion sus‑corticale sans vérifier les autres signes cliniques | Erreur diagnostique, prise en charge inadéquate | Corréler l’hyperréflexie avec d’autres signes (signe de Babinski, spasticité, hypertonie) et réaliser un examen neurologique complet avant de conclure. | | 5 | Négliger la température ambiante lors de la mesure de la vitesse de conduction | Variation de la vitesse pouvant mener à une interprétation erronée de la pathologie | Effectuer les mesures dans une pièce climatisée à 22 ± 2 °C ; noter la température et appliquer un facteur de correction si nécessaire (≈ 1 % de variation par °C). | | 6 | Utiliser une aiguille d’électromyographie non stérile pour un examen invasif | Risque d’infection profonde ou de septicémie | Utiliser exclusivement des aiguilles stériles à usage unique ; respecter les protocoles d’asepsie (lavage des mains, port de gants stériles). | --- *Fin du cours.*