Neurone sensoriel

Les neurones sensoriels , également appelés neurones afférents , sont des neurones du système nerveux qui convertissent un type spécifique de stimulus , via leurs récepteurs , en potentiels d’ action ou potentiels gradués . ^[1] Ce processus est appelé Transduction sensorielle . Les corps cellulaires des neurones sensoriels sont situés dans les ganglions dorsaux de la moelle épinière . ^[2]

Quatre types de neurones sensoriels

L’information sensorielle voyage sur les fibres nerveuses afférentes dans un nerf sensoriel , au cerveau via la moelle épinière . Le stimulus peut provenir d’ exterorécepteurs extérieurs au corps, par exemple ceux qui détectent la lumière et le son, ou d’ interorécepteurs à l’intérieur du corps, par exemple ceux qui réagissent à la pression artérielle ou au sens de la position du corps .

Types et fonction

Différents types de neurones sensoriels ont différents récepteurs sensoriels qui répondent à différents types de stimuli. Il existe au moins six récepteurs sensoriels externes et deux internes :

Récepteurs externes

Les récepteurs externes qui répondent aux stimuli provenant de l’extérieur du corps sont appelés extérorécepteurs . ^[3] Les exterorécepteurs comprennent les récepteurs olfactifs (odeur), les récepteurs du goût , les photorécepteurs (vision), les Cellules ciliées (ouïe), les Thermorécepteurs (température) et un certain nombre de mécanorécepteurs différents (étirement, distorsion).

Sentir

Les neurones sensoriels impliqués dans l’ odorat sont appelés neurones sensoriels olfactifs . Ces neurones contiennent des récepteurs , appelés récepteurs olfactifs , qui sont activés par les molécules odorantes présentes dans l’air. Les molécules dans l’air sont détectées par des Cils et des Microvillosités agrandis . ^[4]Ces neurones sensoriels produisent des potentiels d’action. Leurs axones forment le nerf olfactif et se synapsent directement sur les neurones du cortex cérébral (bulbe olfactif). Ils n’empruntent pas la même voie que les autres systèmes sensoriels, contournant le tronc cérébral et le thalamus. Les neurones du bulbe olfactif qui reçoivent une entrée nerveuse sensorielle directe ont des connexions avec d’autres parties du système olfactif et de nombreuses parties du système limbique.

Goûter

Semblables aux récepteurs olfactifs , les récepteurs du goût (récepteurs gustatifs) des papilles gustatives interagissent avec les produits chimiques contenus dans les aliments pour produire un potentiel d’action .

Vision

Les cellules photoréceptrices sont capables de Phototransduction , un processus qui convertit la lumière ( rayonnement électromagnétique ) en signaux électriques. Ces signaux sont affinés et contrôlés par les interactions avec d’autres types de neurones de la rétine. Les cinq classes fondamentales de neurones de la rétine sont les cellules photoréceptrices , les Cellules bipolaires , les cellules ganglionnaires, les Cellules horizontales et les Cellules amacrines . Le circuit de base de la rétine comprend une chaîne à trois neurones constituée du photorécepteur (soit une tige ou un cône), la cellule bipolaire et la cellule ganglionnaire. Le premier potentiel d’action se produit dans la cellule ganglionnaire rétinienne. Cette voie est la voie la plus directe pour transmettre des informations visuelles au cerveau. Il existe trois principaux types de photorécepteurs : Les cônes sont des photorécepteurs qui réagissent de manière significative à la couleur . Chez l’homme, les trois différents types de cônes correspondent à une réponse primaire à la longueur d’onde courte (bleu), la longueur d’onde moyenne (vert) et la longueur d’onde longue (jaune/rouge). ^[5] Les bâtonnets sont des photorécepteurs très sensibles à l’intensité de la lumière, permettant une vision dans des conditions de faible éclairage. Les concentrations et le rapport des bâtonnets aux cônes sont fortement corrélés au fait qu’un animal soit diurne ou Nocturne. Chez l’homme, les bâtonnets sont plus nombreux que les cônes d’environ 20:1, tandis que chez les animaux nocturnes, comme la chouette hulotte , le rapport est plus proche de 1000:1. ^[5] Les cellules ganglionnaires rétiniennes sont impliquées dans la Réponse sympathique . Sur les ~1,3 million de cellules ganglionnaires présentes dans la rétine, 1 à 2 % seraient photosensibles. ^[6]

Les problèmes et la dégradation des neurones sensoriels associés à la vision entraînent des troubles tels que :

• Dégénérescence maculaire – dégénérescence du champ visuel central due à des débris cellulaires ou à des vaisseaux sanguins s’accumulant entre la rétine et la choroïde, perturbant et/ou détruisant ainsi l’interaction complexe des neurones qui y sont présents. ^[7]
• Glaucome – perte de cellules ganglionnaires rétiniennes qui entraîne une certaine perte de vision jusqu’à la cécité. ^[8]
• Rétinopathie diabétique – un mauvais contrôle de la glycémie dû au diabète endommage les minuscules vaisseaux sanguins de la rétine. ^[9]

Auditif

Le système auditif est responsable de la conversion des ondes de pression générées par les vibrations des molécules d’air ou du son en signaux pouvant être interprétés par le cerveau.

Cette transduction mécanoélectrique est médiée par les Cellules ciliées dans l’oreille. Selon le mouvement, la cellule ciliée peut soit s’hyperpolariser, soit se dépolariser. Lorsque le mouvement se fait vers les stéréocils les plus hauts , les canaux cationiques Na ^{+ s’ouvrent, permettant au Na +} de s’écouler dans la cellule et la dépolarisation résultante provoque l’ouverture des canaux Ca ⁺⁺ , libérant ainsi son neurotransmetteur dans le nerf auditif afférent. Il existe deux types de Cellules ciliées : interne et externe. Les Cellules ciliées internes sont les récepteurs sensoriels. ^[dix]

Les problèmes de neurones sensoriels associés au système auditif entraînent des troubles tels que :

• Trouble du traitement auditif – Les informations auditives dans le cerveau sont traitées de manière anormale. Les patients atteints de troubles du traitement auditif peuvent généralement obtenir les informations normalement, mais leur cerveau ne peut pas les traiter correctement, ce qui entraîne une déficience auditive. ^[11]
• Agnosie verbale auditive – La compréhension de la parole est perdue mais la capacité d’audition, de parole, de lecture et d’écriture est conservée. Ceci est causé par des dommages aux Lobes temporaux supérieurs postérieurs , qui ne permettent pas non plus au cerveau de traiter correctement les entrées auditives. ^[12]

Température

Les Thermorécepteurs sont des récepteurs sensoriels qui réagissent à des [températures] variables. Alors que les mécanismes par lesquels ces récepteurs fonctionnent ne sont pas clairs, des découvertes récentes ont montré que les mammifères ont au moins deux types distincts de Thermorécepteurs. ^[13] Le corpuscule bulboïde , est un récepteur cutané un récepteur sensible au froid , qui détecte les températures froides. L’autre type est un récepteur sensible à la chaleur.

Mécanorécepteurs

Les mécanorécepteurs sont des récepteurs sensoriels qui répondent à des forces mécaniques, telles que la pression ou la distorsion . ^[14]

Des cellules réceptrices sensorielles spécialisées appelées mécanorécepteurs encapsulent souvent des fibres afférentes pour aider à accorder les fibres afférentes aux différents types de stimulation somatique. Les mécanorécepteurs aident également à abaisser les seuils de génération de potentiel d’action dans les fibres afférentes et les rendent ainsi plus susceptibles de se déclencher en présence d’une stimulation sensorielle. ^[15]

Certains types de mécanorécepteurs déclenchent des potentiels d’action lorsque leurs membranes sont physiquement étirées.

Les Propriocepteurs sont un autre type de mécanorécepteurs qui signifie littéralement “récepteurs pour soi”. Ces récepteurs fournissent des informations spatiales sur les membres et d’autres parties du corps. ^[16]

Les Nocicepteurs sont responsables du traitement de la douleur et des changements de température. La douleur brûlante et l’irritation ressenties après avoir mangé un piment (en raison de son ingrédient principal, la capsaïcine), la sensation de froid ressentie après l’ingestion d’un produit chimique comme le menthol ou l’icilline, ainsi que la sensation courante de douleur sont toutes le résultat de neurones avec ces récepteurs. ^[17]

Les problèmes avec les mécanorécepteurs entraînent des troubles tels que :

• Douleur neuropathique – une douleur intense résultant d’un nerf sensoriel endommagé ^[17]
• Hyperalgésie – une sensibilité accrue à la douleur causée par le canal ionique sensoriel, TRPM8 , qui répond généralement à des températures comprises entre 23 et 26 degrés, et procure la sensation de refroidissement associée au menthol et à l’icilline ^[17]
• Syndrome du membre fantôme – un trouble du système sensoriel où la douleur ou le mouvement est ressenti dans un membre qui n’existe pas ^[18]

Récepteurs internes

Les récepteurs internes qui réagissent aux changements à l’intérieur du corps sont connus sous le nom d’ intérocepteurs . ^[3]

Sang

Les corps aortiques et les corps carotidiens contiennent des grappes de cellules glomiques – des chimiorécepteurs périphériques qui détectent les changements dans les propriétés chimiques du sang telles que la concentration en oxygène . ^[19] Ces récepteurs sont polymodaux et répondent à un certain nombre de stimuli différents.

Nocicepteurs

Les Nocicepteurs répondent aux stimuli potentiellement dommageables en envoyant des signaux à la moelle épinière et au cerveau. Ce processus, appelé nociception , provoque généralement la perception de la douleur . ^{[20] [21]} On les trouve dans les organes internes ainsi qu’à la surface du corps pour “détecter et protéger”. ^[21] Les Nocicepteurs détectent différents types de stimuli nocifs indiquant un potentiel de dommage, puis initient des réponses neuronales pour se retirer du stimulus. ^[21]

• Les Nocicepteurs thermiques sont activés par la chaleur ou le froid nocif à différentes températures. ^[21]
• Les Nocicepteurs mécaniques réagissent à une pression excessive ou à une déformation mécanique, comme un pincement . ^[21]
• Les Nocicepteurs chimiques répondent à une grande variété de produits chimiques, dont certains signalent une réponse. Ils sont impliqués dans la détection de certaines épices dans les aliments, comme les ingrédients piquants des plantes Brassica et Allium , qui ciblent le récepteur neuronal sensoriel pour produire une douleur aiguë et une hypersensibilité à la douleur subséquente. ^[22]

Connexion avec le système nerveux central

Les informations provenant des neurones sensoriels de la tête pénètrent dans le système nerveux central (SNC) par les nerfs crâniens . Les informations provenant des neurones sensoriels sous la tête pénètrent dans la moelle épinière et passent vers le cerveau à travers les 31 nerfs spinaux . ^[23] Les informations sensorielles voyageant à travers la moelle épinière suivent des voies bien définies. Le système nerveux code les différences entre les sensations en termes de cellules actives.

Classification

Stimulation adéquate

Le stimulus adéquat d’un récepteur sensoriel est la modalité de stimulus pour laquelle il possède l’ appareil de transduction sensoriel adéquat . Un stimulus adéquat peut être utilisé pour classer les récepteurs sensoriels :

• Les barorécepteurs réagissent à la pression dans les vaisseaux sanguins
• Les chimiorécepteurs répondent aux stimuli chimiques
• Les récepteurs de rayonnement électromagnétique répondent au rayonnement électromagnétique ^[24]
  • Les récepteurs infrarouges réagissent au Rayonnement infrarouge
  • Les photorécepteurs réagissent à la Lumière visible
  • Les récepteurs ultraviolets réagissent au Rayonnement ultraviolet ^{[ citation nécessaire ]}
• Les électrorécepteurs réagissent aux champs électriques
  • Les ampoules de Lorenzini réagissent aux champs électriques, à la salinité et à la température, mais fonctionnent principalement comme des électrorécepteurs
• Les hydrorécepteurs réagissent aux changements d’humidité
• Les magnétorécepteurs réagissent aux champs magnétiques
• Les mécanorécepteurs répondent au stress mécanique ou à la contrainte mécanique
• Les Nocicepteurs réagissent aux dommages, ou à la menace de dommages, des tissus corporels, conduisant (souvent mais pas toujours) à la perception de la douleur
• Les osmorécepteurs répondent à l’ osmolarité des fluides (comme dans l’hypothalamus)
• Les Propriocepteurs donnent le sens de la position
• Les Thermorécepteurs réagissent à la température, que ce soit la chaleur, le froid ou les deux

Emplacement

Les récepteurs sensoriels peuvent être classés par emplacement :

• Les récepteurs cutanés sont des récepteurs sensoriels présents dans le derme ou l’ épiderme . ^[25]
• Les fuseaux musculaires contiennent des mécanorécepteurs qui détectent l’étirement dans les muscles.

Morphologie

Les récepteurs sensoriels somatiques situés près de la surface de la peau peuvent généralement être divisés en deux groupes en fonction de la morphologie :

• Les terminaisons nerveuses libres caractérisent les Nocicepteurs et les Thermorécepteurs et sont appelées ainsi parce que les branches terminales du neurone sont amyéliniques et réparties dans tout le derme et l’ épiderme .
• Les récepteurs encapsulés sont constitués des autres types de récepteurs cutanés. L’encapsulation existe pour un fonctionnement spécialisé.

Taux d’adaptation

• Un récepteur tonique est un récepteur sensoriel qui s’adapte lentement à un stimulus ^[26] et continue à produire des potentiels d’action pendant la durée du stimulus. ^[27] De cette manière, il transmet des informations sur la durée du stimulus. Certains récepteurs toniques sont actifs en permanence et indiquent un niveau de fond. Des exemples de ces récepteurs toniques sont les récepteurs de la douleur , la capsule articulaire et le fuseau musculaire . ^[28]
• Un récepteur phasique est un récepteur sensoriel qui s’adapte rapidement à un stimulus. La réponse de la cellule diminue très rapidement puis s’arrête. ^[29] Il ne renseigne pas sur la durée du stimulus ; ^[27] au lieu de cela, certains d’entre eux transmettent des informations sur les changements rapides de l’intensité et du rythme des stimuli. ^[28] Un exemple de récepteur phasique est le corpuscule de Pacini .

Médicaments

Il existe de nombreux médicaments actuellement sur le marché qui sont utilisés pour manipuler ou traiter les troubles du système sensoriel. Par exemple, la gabapentine est un médicament utilisé pour traiter la douleur neuropathique en interagissant avec l’un des canaux calciques voltage-dépendants présents sur les neurones non réceptifs. ^[17] Certains médicaments peuvent être utilisés pour lutter contre d’autres problèmes de santé, mais peuvent avoir des effets secondaires involontaires sur le système sensoriel. Les médicaments ototoxiques sont des médicaments qui affectent la cochlée par l’utilisation d’une toxine comme les antibiotiques aminoglycosides , qui empoisonnent les Cellules ciliées. Grâce à l’utilisation de ces toxines, les Cellules ciliées de pompage K+ cessent leur fonction. Ainsi, l’énergie générée par le potentiel endocochléairequi pilote le processus de transduction du signal auditif est perdu, entraînant une perte auditive. ^[30]

Neuroplasticité

Depuis que les scientifiques ont observé le remappage cortical dans le cerveau des singes Silver Spring de Taub, de nombreuses recherches ont été menées sur la plasticité du système sensoriel . D’énormes progrès ont été réalisés dans le traitement des troubles du système sensoriel. Des techniques telles que la thérapie du mouvement induite par la contrainte développée par Taub ont aidé les patients aux membres paralysés à retrouver l’usage de leurs membres en forçant le système sensoriel à développer de nouvelles voies neuronales . ^[31] Le Syndrome du membre fantôme est un trouble du système sensoriel dans lequel les amputés perçoivent que leur membre amputé existe toujours et qu’ils peuvent encore ressentir de la douleur. La boite à miroir développé par VS Ramachandran, a permis aux patients atteints du Syndrome du membre fantôme de soulager la perception de membres fantômes paralysés ou douloureux. C’est un appareil simple qui utilise un miroir dans une boîte pour créer une illusion dans laquelle le système sensoriel perçoit qu’il voit deux mains au lieu d’une, permettant ainsi au système sensoriel de contrôler le “membre fantôme”. Ce faisant, le système sensoriel peut progressivement s’acclimater au membre amputé, et ainsi atténuer ce syndrome. ^[32]

Autres animaux

La réception hydrodynamique est une forme de mécanoréception utilisée dans une gamme d’espèces animales.

Images supplémentaires

• Illustration des récepteurs tactiles dans la peau

• Illustration du corpuscule lamellaire

• Illustration du corpuscule de Ruffini

• Illustration de la cellule de Merkel de la peau

• Illustration du corpuscule tactile

• Illustration du plexus capillaire racine

• Illustration des terminaisons nerveuses libres

Voir également

• Nerf sensitif
• Neurone pseudo-unipolaire
• Nerf efférent
• Codage neuronal
• Colonne postérieure
• Champ receptif
• Système sensoriel

Références

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Liens externes

• Médias liés au neurone sensoriel sur Wikimedia Commons
• Les grandes classes de récepteurs sensoriels somatiques