Le système nerveux cérébro-spinal comprend deux grandes parties : le système nerveux central (SNC), formé de l'encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral) logé dans la boîte crânienne et de la moelle épinière logée dans le canal rachidien ; et le système nerveux périphérique (SNP), formé de l'ensemble des nerfs (nerfs rachidiens et nerfs crâniens) qui relient le SNC aux organes récepteurs et effecteurs.
Le cerveau est le siège des fonctions supérieures (sensibilité consciente, motricité volontaire, mémoire, langage) ; le cervelet coordonne les mouvements et assure l'équilibre ; le tronc cérébral, relais obligé entre l'encéphale et la moelle épinière, contrôle également des fonctions vitales automatiques comme la respiration et le rythme cardiaque.
Le neurone, unité fonctionnelle du tissu nerveux, comprend un corps cellulaire, des dendrites (réception de l'information) et un axone (conduction de l'information vers d'autres neurones ou vers un effecteur). Les cellules gliales, associées aux neurones, assurent un rôle de soutien, de nutrition et de protection.
Le tissu nerveux possède deux propriétés essentielles : l'excitabilité (capacité à répondre à un stimulus efficace par une modification de son état électrique) et la conductibilité (capacité à propager cette modification, l'influx nerveux, tout le long de la fibre nerveuse sans atténuation).
Au repos, il existe entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane du neurone une différence de potentiel appelée potentiel de repos, d'environ −70 mV, due à une répartition inégale des ions Na⁺ (plus concentrés à l'extérieur) et K⁺ (plus concentrés à l'intérieur), répartition entretenue par la pompe Na⁺/K⁺-ATPase. Une stimulation efficace, atteignant le seuil d'excitation, déclenche l'ouverture brutale de canaux Na⁺ voltage-dépendants : le Na⁺ entre massivement dans la cellule et inverse la polarité de la membrane (dépolarisation), c'est le potentiel d'action, support de l'influx nerveux. La fermeture des canaux Na⁺ et l'ouverture de canaux K⁺ (sortie de K⁺) ramènent ensuite la membrane à son état de repos (repolarisation). Ce phénomène obéit à la loi du tout ou rien : en dessous du seuil, aucune réponse ; au-delà, une réponse toujours de même amplitude.
La synapse est la zone de contact fonctionnelle entre deux neurones, ou entre un neurone et un effecteur, séparée par un étroit espace : la fente synaptique. La transmission y est de nature chimique : l'arrivée de l'influx nerveux au bouton présynaptique déclenche la libération d'un neurotransmetteur qui diffuse dans la fente et se fixe sur des récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique, provoquant une réponse (excitation ou inhibition). Cette transmission est unidirectionnelle.
Le réflexe inné est une réponse motrice automatique, rapide, involontaire et stéréotypée, présente dès la naissance (ex. réflexe rotulien, retrait de la main au contact du feu). Le réflexe conditionnel est une réponse motrice apprise, résultant de l'association répétée d'un stimulus neutre et d'un stimulus inconditionnel (ex. expérience de Pavlov : un chien salive au seul son d'une cloche associée à la nourriture). Les réflexes innés assurent une protection rapide de l'organisme ; les réflexes conditionnels sont à la base de nombreux apprentissages moteurs.
Les fonctions de corrélation désignent l'ensemble des mécanismes par lesquels les centres nerveux reçoivent, comparent et intègrent les informations sensorielles issues des différents récepteurs, afin d'élaborer une réponse motrice adaptée à la situation. Cette intégration permet à l'organisme de coordonner son comportement moteur en fonction des variations du milieu extérieur et intérieur.
Le système nerveux végétatif (ou autonome) est la partie du système nerveux qui contrôle, de façon involontaire, le fonctionnement des organes internes (cœur, tube digestif, vaisseaux, glandes). Il comprend deux composantes aux actions généralement antagonistes : le système orthosympathique et le système parasympathique.
Le système orthosympathique prépare l'organisme à l'action (situations de stress, d'effort ou d'urgence) : il accélère le cœur, dilate les bronches, ralentit la digestion. Le système parasympathique, à l'inverse, favorise les fonctions de repos et de récupération : il ralentit le cœur, stimule la digestion. L'équilibre permanent entre ces deux systèmes permet une régulation fine et adaptée des grandes fonctions viscérales, en dehors de tout contrôle volontaire.
| Caractère | Système orthosympathique | Système parasympathique |
|---|---|---|
| Effet sur le cœur | Accélère la fréquence cardiaque (effet cardio-accélérateur) | Ralentit la fréquence cardiaque (effet cardio-modérateur) |
| Effet sur la digestion | Ralentit les fonctions digestives | Stimule les fonctions digestives |
| Effet sur les bronches | Dilate les bronches | Resserre les bronches |
| Situation dominante | Effort, stress, alerte, urgence | Repos, digestion, récupération |
| Nerf principal associé | Chaîne ganglionnaire sympathique | Nerf vague (nerf pneumogastrique, X) |
Le système endocrinien est un système de régulation complémentaire du système nerveux : il agit par l'intermédiaire d'hormones, substances chimiques sécrétées par des glandes endocrines et véhiculées par le sang jusqu'à des organes cibles, parfois éloignés. Contrairement à la commande nerveuse (rapide, brève, localisée), la commande hormonale est généralement plus lente à s'installer mais plus durable dans ses effets. Les deux systèmes, nerveux et endocrinien, agissent souvent de façon complémentaire pour réguler les grandes fonctions de l'organisme (par exemple, l'adrénaline, hormone sécrétée par les glandes surrénales, renforce l'action du système orthosympathique en accélérant le cœur).
On distingue trois types de tissu musculaire : le muscle strié squelettique (attaché au squelette par des tendons, responsable des mouvements volontaires, à contraction rapide et volontaire) ; le muscle lisse (présent dans la paroi des organes creux : tube digestif, vaisseaux, vessie ; à contraction lente et involontaire, sous contrôle du système végétatif) ; et le muscle cardiaque (ou myocarde, tissu strié mais à contraction involontaire et automatique, propre au cœur).
Un muscle strié squelettique est constitué de nombreuses fibres musculaires (cellules allongées et plurinucléées), elles-mêmes formées de myofibrilles contenant les protéines contractiles (actine et myosine) organisées en unités répétitives appelées sarcomères, responsables de l'aspect strié observé au microscope.
Chaque fibre musculaire squelettique est innervée par la terminaison d'un neurone moteur, au niveau d'une synapse particulière appelée jonction neuromusculaire (ou plaque motrice). L'arrivée de l'influx nerveux moteur y déclenche la libération d'un neurotransmetteur (l'acétylcholine) qui provoque la contraction de la fibre musculaire.
Le muscle strié squelettique possède trois propriétés fondamentales : l'excitabilité (capacité à répondre à une stimulation nerveuse efficace), la contractilité (capacité à se raccourcir activement, développant une force et un raccourcissement, lors de la contraction musculaire) et l'élasticité (capacité à revenir à sa longueur initiale après un étirement ou une contraction).
L'alcool est un dépresseur du système nerveux central : il perturbe la transmission synaptique normale, ralentit les réflexes, altère le jugement et la coordination motrice, avec un risque de dépendance. Le tabac contient de la nicotine, qui agit sur des récepteurs du système nerveux et entraîne une dépendance forte et rapide, en plus de nombreuses substances toxiques responsables d'atteintes graves de la santé. Les stupéfiants et autres drogues perturbent la transmission synaptique normale (perception, mémoire, comportement) et exposent à un risque élevé de dépendance physique et psychologique, avec un phénomène de tolérance imposant des doses croissantes.
La lutte contre ces conduites addictives repose sur la prévention (information et éducation, campagnes de sensibilisation, notamment auprès des jeunes) et sur la prise en charge des personnes déjà dépendantes (soutien psychologique, structures de sevrage et de désintoxication), avec l'implication conjointe de la famille, de l'école, des autorités sanitaires et de la société tout entière.
Le cœur est un muscle creux formé de quatre cavités : deux oreillettes (droite et gauche), qui reçoivent le sang veineux, et deux ventricules (droit et gauche), qui éjectent le sang dans les artères. Chaque oreillette communique avec le ventricule situé sous elle par une valvule auriculo-ventriculaire qui n'autorise le passage du sang que de l'oreillette vers le ventricule.
Le cœur assure la mise en circulation du sang dans deux circuits distincts et successifs : la grande circulation (ou circulation systémique), qui part du ventricule gauche, irrigue l'ensemble des organes du corps, puis ramène le sang appauvri en O₂ à l'oreillette droite ; et la petite circulation (ou circulation pulmonaire), qui part du ventricule droit, conduit le sang aux poumons pour son oxygénation, puis le ramène à l'oreillette gauche.
L'automatisme cardiaque est la capacité du cœur à générer lui-même, de façon spontanée, rythmique et répétée, l'excitation nécessaire à sa propre contraction, indépendamment de toute commande du système nerveux central. Cette propriété repose sur l'existence d'un tissu nodal, formé de cellules cardiaques particulières capables de se dépolariser spontanément.
Le tissu nodal comprend : le nœud sinusal (situé dans la paroi de l'oreillette droite), qui constitue le centre d'automatisme principal et impose le rythme de base (environ 70 à 80 battements par minute chez l'homme au repos) ; le nœud auriculo-ventriculaire (situé à la jonction oreillettes-ventricules), qui relaie l'excitation issue du nœud sinusal vers les ventricules ; et le faisceau de His, qui conduit rapidement cette excitation dans l'ensemble du muscle ventriculaire, assurant une contraction coordonnée et quasi simultanée des deux ventricules.
L'expérience classique du cœur isolé illustre parfaitement cet automatisme : un cœur prélevé sur un animal (grenouille, par exemple) et placé dans un liquide physiologique nourricier, entièrement séparé du système nerveux central, continue de battre spontanément et rythmiquement pendant un certain temps. Cette observation démontre que le rythme cardiaque de base ne dépend pas d'une commande nerveuse centrale, mais bien d'une propriété intrinsèque du muscle cardiaque lui-même, liée au tissu nodal.
Le cycle cardiaque se décompose en deux phases successives qui se répètent à chaque battement : la systole, phase de contraction du muscle cardiaque au cours de laquelle le sang est éjecté hors des cavités (systole auriculaire, puis systole ventriculaire, plus puissante, qui propulse le sang dans les artères) ; et la diastole, phase de relâchement du muscle cardiaque, au cours de laquelle les cavités se remplissent passivement de sang.
Les valvules cardiaques (valvules auriculo-ventriculaires entre oreillettes et ventricules ; valvules sigmoïdes à la sortie des ventricules, vers l'aorte et l'artère pulmonaire) jouent un rôle essentiel : elles s'ouvrent et se ferment à chaque phase du cycle de manière à n'autoriser la circulation du sang que dans un sens unique, empêchant tout reflux du sang vers l'arrière.
Bien que le cœur batte de façon autonome grâce au tissu nodal, sa fréquence de base peut être modulée en permanence par le système nerveux végétatif et par voie hormonale, en fonction des besoins de l'organisme : le nerf parasympathique (nerf vague ou pneumogastrique, Xᵉ paire crânienne) exerce un effet cardio-modérateur, ralentissant la fréquence cardiaque, notamment au repos ; le système orthosympathique exerce à l'inverse un effet cardio-accélérateur, augmentant la fréquence cardiaque, notamment à l'effort ou en situation de stress. Cette action nerveuse est complétée par une régulation hormonale : l'adrénaline, libérée par les glandes surrénales, renforce l'accélération et la puissance des battements cardiaques.
Le sang emprunte deux circuits en série : la grande circulation (systémique), qui distribue le sang oxygéné à tous les organes du corps et ramène le sang chargé de CO₂ vers le cœur droit ; et la petite circulation (pulmonaire), qui conduit le sang vers les poumons pour l'oxygéner avant son retour au cœur gauche.
La progression du sang dans les vaisseaux résulte essentiellement de la pression exercée par la contraction du muscle cardiaque (systole ventriculaire), le sens unique de circulation étant garanti par le jeu des valvules cardiaques et des valvules veineuses. La pression artérielle présente deux valeurs caractéristiques : la pression systolique (maximale, mesurée au moment de la systole ventriculaire) et la pression diastolique (minimale, mesurée pendant la diastole). Cette pression est elle-même régulée en permanence par le système nerveux végétatif et par des mécanismes hormonaux, de façon à s'adapter aux besoins de l'organisme (effort physique, position, émotion).
Le cœur humain est un organe musculaire creux comportant quatre cavités : deux cavités supérieures qui reçoivent le sang en provenance des veines, et deux cavités inférieures, plus volumineuses et plus musclées, qui éjectent le sang dans les artères. Entre chaque cavité supérieure et la cavité inférieure correspondante se trouve une structure en forme de clapet qui empêche le reflux du sang.
On prélève le cœur d'une grenouille et on le place, entièrement séparé du reste de l'organisme et du système nerveux central, dans un liquide physiologique nourricier maintenu à température constante. On observe que ce cœur isolé continue de battre spontanément et rythmiquement pendant plusieurs heures.
Le système nerveux végétatif régule en permanence la fréquence des battements cardiaques grâce à deux composantes aux effets opposés.
Au cours d'un cycle cardiaque complet, on observe successivement une phase où les ventricules se contractent et éjectent le sang dans les artères, puis une phase où les cavités cardiaques se relâchent et se remplissent de sang.
On mesure la fréquence cardiaque (FC) d'un sportif avant, pendant et après un exercice physique d'intensité croissante sur tapis roulant. Les résultats sont consignés dans le tableau ci-dessous :
| Moment | Fréquence cardiaque (battements/min) |
|---|---|
| Repos (avant l'effort) | 72 |
| Début de l'effort (léger) | 98 |
| Effort intense (pic) | 168 |
| Arrêt de l'effort (récupération, à 2 min) | 112 |
| Récupération complète (à 10 min) | 75 |
On sait par ailleurs qu'un dosage sanguin réalisé au pic de l'effort révèle un taux d'adrénaline nettement supérieur au taux mesuré au repos.
10 questions · Correction immédiate
Le système nerveux central (SNC) est constitué de :
Au niveau d'une synapse, la transmission de l'information se fait grâce à :
Un réflexe conditionnel, contrairement à un réflexe inné, est :
Les deux composantes du système nerveux végétatif, aux effets généralement antagonistes, sont :
Le muscle cardiaque est un muscle :
L'automatisme cardiaque désigne :
Le tissu nodal, responsable de l'automatisme cardiaque, comprend notamment :
Pendant la systole ventriculaire :
Le nerf parasympathique (nerf vague) exerce sur le cœur un effet :
La petite circulation (circulation pulmonaire) relie :
