La Physiologie Du Systeme Nerveux Autonome DR Guedjati [PDF]

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La faculté de médecine de BATNA Le laboratoire de physiologie Dr : GUEDJATI MR Responsable du module 1ère année de médecine Cours de physiologie humaine

PHYSIOLOGIE DU SYSTEME NERVEUX AUTONOME

PLAN : I - INTRODUCTION / RELATION STRUCTURE FONCTIONS II- PHYSIOLOGIE DU SYSTEME NERVEUX SYMPATHIQUE : A- LES RECEPTEURS B- LE MODE D’ACTION C- LES AGONISTES ET LES ANTAGONISTES D- LE METABOLISME DU NEUROMEDIATEUR E- LES EFFETS PHYSIOLOGIQUES DANS L’ORGANISME HUMAIN III- PHYSIOLGIE DU SYSTEME NERVEUX PARASYMPATHIQUE : A- LES RECEPTEURS B- LE MODE D’ACTION C- LES AGONISTES ET LES ANTAGONISTES D- LE METABOLISME DU NEUROMEDIATEUR E- LES EFFETS PHYSIOLGIQUES DANS L’ORGANISME HUMAIN

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I- INTRODUCTION : Le contrôle des fonctions viscérales du corps se fait par une portion du système nerveux ; le système nerveux végétatif ou autonome (SNA) ou (SNV). La régulation de la pression artérielle, la motricité et la sécrétion gastro-intestinales, le débit urinaire, la sueur, la température du corps et d’autres fonctions dépendent soit d’une partie du SNA ou entièrement De ce dernier. La différence entre l’arc somatique et l’arc végétatif réflexe est décrite au schéma : 1 Schéma : 1 Différences entre arc réflexe somatique et arc réflexe végétatif

Le ganglion végétatif se trouve en dehors du centre nerveux d’ou son autonomie. Le ganglion comprend une fibre effectrice pré ganglionnaire et fibre effectrice post ganglionnaire. Ce même ganglion est soit : • •

Proche ou dans l’organe pour le système nerveux parasympathique Proche du centre nerveux représenté par la moelle épinière pour le système nerveux sympathique.

Le SNA dépend d’un contrôle supérieur ; moelle épinière, tronc cérébral, et hypothalamus. Les différences anatomofonctionnelles entre le système sympathique et parasympathique sont décrits sur les schémas : 2 et 3

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Schéma : 2 anatomie fonctionnelle du SN sympathique

Schéma : 3 Anatomie fonctionnelle du SN parasympathique

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1- Le SN parasympathique se caractérise par :  Plusieurs paires crâniennes.  75 % du SN parasympathique chemine dans le nerf vague ou Xème paire crânienne ; qui se distribue dans la région thoracoabdominale, cœur – poumon -tube digestif- foie- pancréas- vésicule biliaire.  Les paires crâniennes innervent ; l’œil et les glandes salivaires.  Les paires sacrées intéressent le système urinaire, l’appareil génital et une partie du tube digestif. 2- Le SN orthosympathique se caractérise par :  Les fibres naissent dans la moelle épinière entre la 2ème vertèbre dorsale (D2) et la 2ème vertèbre lombaire (L2).  Le corps cellulaire du neurone pré ganglionnaire se trouve dans la corne intermédiolatérale de la molle.  La fibre post ganglionnaire qui naît à ce niveau se dirige vers l’organe.  Schématiquement : D1 : la tête D2 : le cou D3 – D4 – D5 – D6 : le thorax D7 – D8 – D9 – D10 – D11: l’abdomen D12 – L1 – L2: les jambes. - Le système nerveux sympathique est spécifique pour le cœur, le poumon, et le rein. Certaines différences fonctionnelles sont aussi à distinguer sur les schémas 4 et 5

Schéma : 4 histologie fonctionnelle des neurotransmetteurs

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Schéma : 5 les récepteurs du SNA

II- LE SYSTEME NERVEUX SYMPATHIQUE : A- LES RECEPTRURS : En 1948 AHLQUIST décrivait deux types de récepteurs :  Les récepteurs α: avec un effet biologique d’une vasoconstriction du muscle lisse.  Les récepteurs β: avec un effet biologique d’une dilatation du muscle lisse. C’est en utilisant les antagonistes pharmacologiques que ces effets ont été identifiés. En 1970 LANDS décrivait deus types de récepteurs « α » et deux types de récepteurs « β » :  Les récepteurs α1 post ganglionnaires : constriction du muscle lisse vasculaire.  Les récepteurs α2 pré ganglionnaires : autorégulation de la libération du neuromédiateur par l’élément pré ganglionnaire ; si α2 existe en post ganglionnaire son effet est identique à celui de α1. Schéma : 5  Les récepteurs β1 cardiaques : chronotrope (+) et inotrope (+).  Les récepteurs β2 du muscle lisse : vasodilatation – bronchodilatation – relaxation de l’utérus. En 1989 un troisième récepteur type « β » est individualisé appelé β3 par étude sur le polymorphisme génétique chez certains sujets prédisposés à faire le diabète de l’âge mûr. B- LE MODE D’ACTION : (voir cours physiologie de la membrane cellulaire) Fac/med-bat/labo physiologie/Dr: GUEDJATI

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Selon le récepteur on décrit : 1- Pour les récepteurs β une activation de l’adényl cyclase par la protéine « G » et augmentation de l’ AMPC. 2- Pour les récepteurs α2 une diminution de la formation de l’adényl cyclase par activation de la sous unité inhibitrice de la protéine « G » et diminution de l’AMPC. 3- Pour les récepteurs α1 une activation de la protéine « G » et l’augmentation de IP3. 4- Au niveau du muscle lisse, le calcium intervient suite à l’augmentation de l’ AMPC par activation des canaux dépendant du récepteur β. Le résultat est une constriction. C- LES AGONISTES ET LES ANTAGONISTES : Tableau 1 : SYMPATHOMIMETIQUES ET SYMPATHOLYTIQUES AGONISTES

ANTAGONISTES

ADRENALINE

« β1 »

CLONIDINE

«α»

NORADRENALINE

«β»

RESERPINE

«α»

DOBUTAMINE

« β1 »

METHYL DOPA

«α»

SALBUTAMOL

« β2 »

ACEBUTOLOL

« β1 »

TERBUTALINE

« β2 »

PROPRANOLOL

«β»

D- LE METABOLISME DU NEUROMEDIATEUR : 1- Synthèse – stockage –libération : Les médiateurs du SNA sympathique sont la noradrénaline et l’adrénaline. C’est à partir de l’acide aminé « tyrosine » que ces médiateurs sont synthétisés.

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OH

Co2

OH ↑

Tyrosine

L dopa

Dopamine

Noradrénaline Méthylation Adrénaline (ganglion Sympathique surrénalien)

La synthèse débute au niveau du soma du neurone, le neuromédiateur est stocké et transporté tout au long de l’axone jusqu’aux terminaisons nerveuses. Le stockage est actif, il se faisant en présence du magnésium (Mg++). La réserpine bloque le stockage dans les vésicules de transports précisément le transport actif. Les amphétamines entraînent une deplession des vésicules. La noradrénaline est libérée suite à l’arrivée d’un PA et en présence obligatoire du calcium ionisé (Ca++). 2- Le catabolisme des médiateurs du système nerveux orthosympathique se fait selon le schéma : 6 Les processus de désactivation des médiateurs sont :  Une désamination oxydative par les monoamines-oxydases (MAO) qui nécessite obligatoirement l’oxygène. Elle s’effectue au niveau des mitochondries pré et post synaptiques et au niveau des organes cibles.  Une méthoxylation par la catéchol -O- méthyle transférase (COMT) cette dégradation peut se faire au niveau des organes cibles. Schéma : 6.  La capture des molécules de noradrénaline au niveau de la membrane axonale diminue le nombre de la NA circulante et diminue ses effets physiologiques, cette désactivation consomme de l’énergie ; il s’agit d’une pompe à catécholamines. Les produits terminaux de dégradation sont :  L’acide vanilymandélique (VMA).  L’acide 3-méthoxy-hydroxyphénylglycol. Ces métabolites sont éliminés dans les urines et ont un intérêt dans l’exploration médicale.

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Tyrosine OH L-dopamine Co2 Dopamine

OH

Méthylation ADRENALINE

NORADRENALINE 2

1

2

Méthoxyadrénaline

Acide 3-4 hydroxymandelique

2

1

1 Metoxynoradrénaline

2

Acide 3 methoxy 4 hydroxymandelique (Acide vanilmandelique VMA)

3 methoxy 4 hydroxyphénylglycol 1 = Méthylation par les COMT (co-ométhyl –transférase) 2= Désamination oxydative par les monoamine-oxydase (MAO) + les aldéhydoxydases Schéma: 6 synthèse et dégradation des catécholamines

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E- LES EFFETS PHYSIOLOGIQUES : Les effets physiologiques du système nerveux sympathiques sont fonction de la distribution des récepteurs dans l’organisme humain selon le tableau 2. TABLEAU: 2 Organe 1- Cœur : NAV Ventricules 2- Les artères : • Coronaires : • Cutanées : • Pulmonaires : • Rénales : • Cérébrales : 3- Veines : 4- Bronches : 5- Utérus : 6- Adipocytes: 7- Estomac: sphincters : 8- Foie : 9- Intestins : sphincters : 10- Œil : iris, muscle ciliaire iris, sphincter, muscle ciliaire 11- Organes génitaux male : 12- Pancréas : acini : îlots β 13- Peau : muscle pilo-moteurs : glandes sudorales : 17- Rate : 18- Rein : 19- vésicule biliaire : 20- Vessie : detrésor : trigone et sphincter :

Récepteurs α ? ? ?

Récepteurs β β1 : inotrope+, chronotrope+ ↑↑ automatisme, et la vitesse de conduction.

Constriction Constriction Constriction Constriction ± constriction

Dilatation ? β2: Dilatation β1, β2: Dilatation ?

α1 : constriction ? α1 : constriction α : lipolyse α2 : ↓↓ le tonus et la motilité α2: contraction

β2 : dilatation β2 : dilatation/relaxation β1 : dilatation/relaxation β1 : lipolyse β2 : ↓↓ le tonus et motilité ?

α2 : glycogenolyse α1 : ↓↓ la motilité α : contraction

β2 : gluconéogenèse β1-β2 : ↓↓ la motilité ?

α: Contraction -mydriase α1 : éjaculation

β: relaxation pour une vision lointaine ?

α : ↓↓ sécrétion. α2 : ↓↓ sécrétion

? β2 : ↑↑ sécrétion

α : contraction α : sécrétion α : contraction

? ? β2 : relaxation β1: sécrétion de rénine β2 : relaxation

? α : contraction

β : relaxation ?

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III- LE SYSTEME NERVEUX PARASYMPATHIQUE : A- LES RECEPTEURS : Tout système de transmission de l’influx électrique est doté d’une substance amplificatrice de l’information électrique. Cette information soit qu’elle est transmise dans le cadre de relais synaptique, soit qu’elle subit une transduction au niveau de l’organe cible effecteur. Dans les deux cas, il faut qu’il y est des récepteurs spécifiques et potentiellement actifs à la substance amplificatrice. Le système nerveux parasympathique possède deux types de récepteurs : 1. Les récepteurs nicotiniques : Ils peuvent êtres définis comme étant des récepteurs canaux ioniques (canaux ioniques dépendant d’un récepteurs). Ils sont souvent constitués de cinq sous unités transmembranaires qui réalisent ensemble la forme géométrique d’un canal ionique. Ce canal est capable de s’ouvrir et de se fermer à la suite de l’occupation du récepteur nicotinique par le médiateur chimique, la nicotine. Schéma : 7 Sous unité λ Sous unité α

Sous unité β Sous unité δ

Schéma: 7 structure d'un canal ionique dépendant d'un récepteur

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En fonction de leur siège on reconnaît : • •

Les récepteurs nicotiniques neuro-neuronaux (synapse nerveuse). Les récepteurs neuromusculaires de la plaque motrice (synapse neuromusculaire). Voir cour de la physiologie du muscle. Ce type de récepteurs est bloqué par les curares.

Le mode d’action des récepteurs nicotiniques a été décrit au chapitre physiologie de la membrane. La répartition des récepteurs nicotiniques est moins importante par rapport à celle des récepteurs muscariniques au niveau du SNA parasympathique. 2. Les récepteurs muscariniques : Les récepteurs muscariniques sont sensibles à la muscarine et plus ou moins à la nicotine. La muscarine est un alcaloïde d’un champignon la « belladone ». Les récepteurs muscariniques ont été étudiés par radio isotopie et surtout par l’utilisation des substances pharmacologiques (antagonistes et agonistes). Ils sont tous liés à la protéine « G ». Voir cour physiologie de la membrane cellulaire. Ils sont classés selon le mécanisme d’hybridation in situe des ARNm codant ce type de récepteurs en quatre classes : M1 – M2 – M3 – M4 et actuellement une cinquième classe (± M5). Sur le plan pharmacologique : On peut les classer en deux sous classes : • • •

M1 : utilisant comme substance pharmacologique la piranzepine. M2 : utilisant comme substance pharmacologique la galanine. Au début des années 80 les « AFDX16 » sont utilisés comme des antagonistes sélectifs de deux classes M2 ; M2α à localisation cardiaque et les M2β à localisations glandulaires.

B- LE MODE D’ACTION DES RECEPTEURS :  Nicotiniques.  Muscariniques. C- LES AGONISTES ET ANTAGONISTES : Tableau : 3 – Parasympatholytiques et Parasympathomimétiques.

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Agonistes :

Antagonistes :

Nicotiniques

Muscariniques

- Nicotine -Carbachol -Dexamethilium -Butyrylcholine -Triméthylammonium -Hexamethonium -Procaïne - Xylocaïne

-Muscarine - Bethemechol -Carbachol - Atropine -Scopolamine -Piranzepine -Prostigmine

D- LE NEUROTRANSMETTEUR : 1. La biosynthèse de l’acétyl choline : Les travaux de NACH – MANSON ont mis le point sur le rôle d’une enzyme : choline acétyl transférase ou acétylcholine transférase (ACT). Elle intervient dans l’étape finale de la synthèse du médiateur du système nerveux parasympathique : l’acétylcholine. Elle catalyse l’acétylation de la choline et de l’acétyl COA dérivé du pyruvate. ACT CHOLINE + ACETYL COA

ACETYLCHOLINE

L’acétyl COA provient des mitochondries. L’acétylcholine est transportée tout au long des axones jusqu’aux terminaisons nerveuses, sa synthèse débute au niveau des corps cellulaires. Au niveau des terminaisons nerveuses cholinergiques sont formées les vésicules synaptiques renfermant ce médiateur (l’acétylcholine). 2- La libération de l’acétylcholine : C’est au niveau de la plaque motrice du muscle striée que la libération spontanée de l’acétylcholine génératrice de potentiel d’action (PA) miniatures fut démontrée pour la 1ère fois, ainsi que l’existence des vésicules synaptiques au niveau des terminaisons nerveuses. Le stockage et la libération de l’ACH sont démontrés au niveau des synapses pré – ganglionnaires sympathique et parasympathiques, comme au niveau des synapses post – ganglionnaires parasympathiques et exceptionnellement au des surrénales et les glandes sudoripares du système sympathique.

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Deux hypothèses tentent d’expliquées le mode de la libération de l’ ACH :  La théorie vésiculaire : la libération de l’ACH se produit de façon explosive (1000 à 50 000) molécules d’ACH qui se trouvent dans chaque vésicule sous l’effet de la dépolarisation induite par la stimulation nerveuse, cette libération dépend de la présence obligatoire du calcium ionisé (Cai++) ; ainsi les vésicules fusionnent avec la membrane cellulaire des terminaisons nerveuses pour finir dans la fente synaptique.  La théorie cytoplasmique : le calcium qui pénètre dans les terminaisons nerveuses au cours de la stimulation agirait sur des protéines spécifiques de la membrane, formant des canaux et commandent par se mécanisme le passage de l’ACH ; ainsi l’ACH est libérée du cytoplasme vers la fente synaptique. 3- Interaction acétylcholine – récepteurs cholinergiques : L'interaction ligand acétylcholine avec son récepteur (nicotinique – muscarinique) entraîne les effets biologiques du système nerveux parasympathique. Au niveau de la plaque motrice, la zone jonctionnelle n'occupe qu'une portion limité de chaque fibre alors qu'au niveau des synapses ganglionnaires autonomes ce sont plusieurs dizaines de milliers de cellules qui sont mis en jeu, sous forme d'un réseau neurosynaptique. Selon le récepteur:  Muscariniques: Il s'agit vraisemblablement d'une augmentation des concentrations cellulaires en GMPC ou bien d' APMC par activation de la protéine "G", pour les récepteurs M2. Comme il peut s'agir d'une activation des IP3 pour les récepteurs M1.  Nicotiniques: Il s'agit d'une ouverture des canaux ioniques dépendant de l'acétylcholine précisément ce sont les sous unités "α"qui reconnaissent le médiateur et déforment le canal, d'ou entrée ionique et dépolarisation. (Voir cours physiologie de la membrane). 4- Inactivation de l'acétylcholine: Elle se fait par l'acétylcholine estérase vraie dans un délai variable selon le types de fonction physiologique (plus d'une seconde et moins de 10-3 de seconde). On distingue:  l'acétylcholine estérase vraie (ACHE) présente dans les structures cholinergiques particulièrement au niveau des synapses pré, post ganglionnaires parasympathiques et en faibles quantités au niveau des ganglions sympathiques ainsi qu'au niveau des jonctions neuromusculaires. Cette ACHE est également présente au niveau des érythrocytes et le SNC.

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 Les pseudo cholines estérases parmi la plus connue la butyrylcholine estérase qui hydrolyse la butyrylcholine (agoniste chilonérgique) qui se trouve en grandes quantités dans le plasma humain. Ces pseudo cholines estérases hydrolysent moins rapidement l'acétylcholine. La butyrylcholine trouve sa concentration augmentée en cas d'intoxication aux organophosphorés car ces derniers inhibent spécifiquement la butyrylcholine estérase. Schéma: 8 Glucose Mitochondries

ATP acétylcoA + choline

PA CHAT Acétylcholine

2

Ca++

1 Acétylcholine

Choline

ACHE

Acétate

Récepteurs nicotiniques

Récepteurs muscariniques 3

Effets biologiques

1

Inhibition par la toxine botulique ou inhibiteur calcique

2

Hémicholine

3

Tétra amine acridine (TAA) Curares Prostigmine

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5- Les effets physiologiques: Tableau: 4. L'acétylcholine à doses faibles possède des effets muscariniques, à doses élevées elle déclenche les effets nicotiniques qui prédominent sur le système cardiovasculaire car une hypertension artérielle résulte de la stimulation cholinergique nicotinique au niveau du ganglion sympathique de la médullosurrénale. (Voir système nerveux sympathique). Au niveau de la jonction neuromusculaire du muscle strié, l'amplification est obtenue par genèse des potentiels locaux en présence de l'acétylcholine jusqu'à l'obtention d'un PA capable de déclencher les phénomènes mécaniques. Les récepteurs nicotiniques cholinergiques peuvent être bloqués par les curares. Tableau: 4 Organes Œil : iris, sphincter Muscle ciliaire Cœur : -NSA -oreillettes

Effets physiologiques Contraction (myosis) Contraction : vision lointaine Diminution de la fréquence cardiaque Malaise vagal +++ par ↑↑ pente de DDL. Diminution de la contractilité.

Artérioles

Dilatation

Muscles bronchiques

Contraction

Glandes bronchiques

Stimulation et augmentation

Estomac et intestins: -motilité et tonus -sphincters -sécrétions Vésicule biliaire et canaux biliaires

Augmentation Relaxation Stimulation Contraction

Utérus

Variable

Organes sexuels masculins

Erection

Peau

↑↑ Sécrétion sudoripare

Médullosurrénale

↑↑ sécrétion de l’adrénaline et de la noradrénaline ↑↑ sécrétion hydrique et potassique ↑↑ sécrétion d’amylase ↑↑ sécrétion des acini ↑↑ sécrétion des cellules « β » Synthèse de glycogène

Glandes salivaires Pancréas Foie

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Glandes lacrymales

↑↑ sécrétion

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