PHYSIOLOGIE DU NEURONE
Cours

Codage des messages nerveux

Selon leur origine et/ou leur destination, les messages nerveux véhiculés par les axones sont de trois ordres. Ils peuvent être :

  • sensitifs (issus d'un récepteur sensoriel),

  • moteurs (à destination d'une cellule effectrice),

  • centraux (entre deux neurones à l'intérieur du névraxe).

Tous présentent le même système de codage. En effet, l'amplitude des potentiels d'action ne variant pas en raison de la loi du tout ou rien et la vitesse de propagation étant constante pour une fibre donnée, l'information est codée par :

  • le nombre de potentiels émis,

  • leur fréquence,

  • leur organisation en salves,

  • la durée du message.

Le nombre de potentiels émis et la durée du message sont généralement en rapport avec la quantité d'information à transmettre. Ainsi, une fibre sensorielle ou motrice peut décharger pendant plusieurs minutes et émettre des centaines, voire des milliers de potentiels d'action à la suite d'une stimulation prolongée ou pour soutenir une contraction musculaire. Mais ce n'est pas toujours le cas. Certains récepteurs sensoriels, par exemple, s'adaptent très vite et cessent de décharger au bout de quelques secondes alors que la stimulation est maintenue.

La fréquence, qui s'exprime en nombre de potentiels d'action par seconde, est elle aussi en rapport avec la quantité d'information à transmettre. Ainsi, plus l'information est importante, plus la fréquence augmente jusqu'à une limite imposée par les périodes réfractaires de la structure. Toutefois, certains récepteurs sensoriels et certains neurones du névraxe présentant une activité spontanée, en raison de canaux ioniques électrodépendants au calcium et au potassium particuliers qui leur permettent de générer régulièrement des potentiels d'action, toute perturbation peut se traduire par une augmentation ou une diminution de leur fréquence de décharge.

L'organisation en salves est un phénomène plus complexe qui varie en fonction des structures concernées et des messages véhiculés. Les potentiels d'action d'un même message peuvent en effet être émis sous forme de salves, plus ou moins espacées dans le temps, dont la durée, le nombre de potentiels et la fréquence diffèrent d'une salve à une autre. On parle également de rafales, de trains de potentiels ou de bouffées d'activité.

Pour visualiser ces messages, on est donc amené à modifier la vitesse de balayage de l'oscilloscope de manière à ce que le spot qui se déplace sur l'écran de gauche à droite mette plus de temps à effectuer le même parcours et permette d'observer des séquences plus longues. Les potentiels d'action se trouvent ainsi moins étalés et réduits au seul pic de dépolarisation – on parle parfois de spike (de l'anglais spike = pointe) –, l'intérêt étant ici d'étudier leur succession et non leur décours (allure du potentiel).

Cette fois, les phénomènes étudiés ne pouvant se produire qu'au sein de l'organisme en fonctionnement, les enregistrements se font le plus souvent in situ et l'expérimentateur ne peut que constater l'activité de tel ou tel neurone. Il peut néanmoins provoquer ou modifier cette activité, par exemple en stimulant un récepteur et en enregistrant le message sensoriel véhiculé par le neurone afférent qui en est issu ou en déclenchant artificiellement une réponse musculaire par voie réflexe et en enregistrant le message moteur généré dans le neurone efférent.

Ajoutons toutefois que les techniques modernes permettent aujourd'hui d'isoler un récepteur et sa fibre in vitro, de manière à étudier son comportement suite à une stimulation, ou de réaliser des cultures de neurones et d'analyser les communications qu'ils établissent entre eux.

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