Pourquoi les animaux ont-ils besoin de contrôle et de coordination ?
Chaque action, de cligner des yeux à courir, demande à de nombreuses parties du corps de travailler ensemble au bon moment. Ce travail d'équipe s'appelle la coordination. Chez les animaux, deux systèmes l'assurent : le système nerveux, rapide (messages électriques dans les nerfs), et le système endocrinien, plus lent (hormones dans le sang).
Des terminaisons nerveuses spéciales, les récepteurs, détectent les changements autour de nous (les stimulus) : la lumière dans les yeux, le son dans les oreilles, l'odeur dans le nez (récepteurs olfactifs), le goût sur la langue (récepteurs gustatifs), le toucher et la chaleur dans la peau.
Le neurone : structure et trajet d'un message
Un neurone est l'unité de travail du système nerveux. Il a trois parties :
- Dendrites : courtes branches qui recueillent le message.
- Corps cellulaire : contient le noyau et traite le message.
- Axone : long filament qui emporte le message sous forme d'impulsion électrique jusqu'à l'extrémité du nerf.
Le message va toujours dans un seul sens : dendrite → corps cellulaire → axone → extrémité du nerf.
Synapse
Deux neurones ne se touchent pas. Le minuscule espace entre la fin de l'un et le début du suivant est la synapse. À l'extrémité du nerf, l'impulsion électrique pousse la cellule à libérer des substances chimiques. Elles traversent l'espace et déclenchent une nouvelle impulsion dans le neurone suivant. La même chose se passe là où un nerf rencontre une cellule musculaire ou une glande.
L'acte réflexe et l'arc réflexe
Un acte réflexe est une réponse soudaine et automatique à un stimulus, faite sans réfléchir. Exemples : retirer la main d'une flamme, cligner des yeux devant une vive lumière, éternuer, tousser, le réflexe du genou.
Le chemin suivi par le message est l'arc réflexe : récepteur (peau) → neurone sensitif → neurone relais dans la moelle épinière → neurone moteur → effecteur (muscle). C'est la moelle épinière qui décide, donc la réponse est très rapide. Le message continue aussi vers le cerveau, qui en prend conscience après coup.
Pourquoi existe-t-il des arcs réflexes ? Penser avec le cerveau prend du temps ; en cas de danger, ce retard pourrait faire du mal. Les arcs réflexes sont apparus chez des animaux au système nerveux simple, et ils nous servent encore.
Le système nerveux humain : central et périphérique
Le système nerveux central (SNC) est le cerveau plus la moelle épinière. Le système nerveux périphérique est l'ensemble des nerfs qui relient le SNC au corps : les nerfs crâniens venant du cerveau et les nerfs rachidiens venant de la moelle épinière.
Les actions que nous choisissons (écrire, shooter dans un ballon) sont volontaires et commandées par le cerveau antérieur. Les actions comme les battements du cœur, la respiration et la salivation sont involontaires et commandées par le cerveau moyen et le cerveau postérieur.
Le cerveau humain : cerveau antérieur, moyen et postérieur
- Cerveau antérieur (cerveau proprement dit) : la plus grande partie, celle qui pense. Il a des zones qui reçoivent les sensations (vue, ouïe, odorat, toucher), des zones qui relient et mémorisent l'information (mémoire, apprentissage) et des zones qui envoient des ordres aux muscles volontaires. La sensation de faim vient aussi d'un centre situé ici.
- Cerveau moyen : relie le cerveau antérieur et le cerveau postérieur, et gère quelques actions involontaires comme les réflexes des yeux et de la tête.
- Cerveau postérieur : le cervelet garde la posture et l'équilibre et rend les mouvements précis (marcher droit, prendre un crayon) ; le bulbe rachidien contrôle les battements du cœur, la pression du sang, la respiration, la salivation et les vomissements ; le pont aide à contrôler la respiration.
Comment le cerveau et la moelle épinière sont-ils protégés ?
Le tissu nerveux est mou et fragile. Le cerveau est dans le crâne, une boîte osseuse, et il est entouré d'une poche remplie de liquide qui sert d'amortisseur. La moelle épinière est protégée par la colonne vertébrale, une chaîne d'os en forme d'anneaux.
Comment le tissu nerveux provoque-t-il une action ?
Quand une impulsion d'un nerf moteur arrive à un muscle, les cellules musculaires changent de forme. Elles contiennent des protéines spéciales qui changent de disposition sous l'effet de l'impulsion électrique, et la cellule devient donc plus courte. Beaucoup de cellules qui raccourcissent ensemble tirent sur un os et créent un mouvement. Les muscles que nous bougeons à volonté sont les muscles volontaires ; le cœur et les muscles de l'intestin sont involontaires.
Conseil pour l'examen : le schéma de l'arc réflexe, le schéma du neurone et les rôles des parties du cerveau tombent presque chaque année (2 à 5 points).
Formules et définitions clés
- Neurone : dendrite → corps cellulaire → axone → extrémité du nerf (sens unique)
- Synapse : impulsion électrique → substance chimique à travers l'espace → nouvelle impulsion électrique
- Arc réflexe : récepteur → neurone sensitif → neurone relais (moelle épinière) → neurone moteur → effecteur
- SNC = cerveau + moelle épinière ; SNP = nerfs crâniens + nerfs rachidiens
- Cerveau antérieur : pensée, sens, actions volontaires, faim
- Cerveau moyen : réflexes involontaires des yeux et de la tête
- Cerveau postérieur : cervelet (équilibre), bulbe (battements du cœur, respiration, vomissements), pont (respiration)
- Protection : crâne + coussin de liquide (cerveau) ; colonne vertébrale (moelle épinière)
Exemples résolus
1. Nomme la partie du neurone où l'information est d'abord captée, et la partie le long de laquelle elle voyage sous forme d'impulsion.
L'information est captée par les dendrites. Elle voyage ensuite le long de l'axone sous forme d'impulsion électrique.
2. Tu marches sur une punaise pointue et tu lèves le pied aussitôt. Décris le trajet du message.
Récepteurs de la douleur dans la peau du pied → neurone sensitif → moelle épinière, où un neurone relais transmet le signal → neurone moteur → les muscles de la jambe se contractent et lèvent le pied. C'est un arc réflexe ; le cerveau l'apprend un instant plus tard.
3. Après un choc à la tête, une personne marche de façon instable et ne peut pas prendre proprement de petits objets. Quelle partie du cerveau est probablement touchée ?
Le cervelet, une partie du cerveau postérieur. Il garde l'équilibre et rend précis les mouvements volontaires.
4. Pourquoi le message ne peut-il traverser une synapse que dans un seul sens ?
Seule l'extrémité du nerf (bout de l'axone) libère les substances chimiques ; le côté dendrite ne fait que les recevoir. Le signal va donc de l'axone d'un neurone à la dendrite du suivant, jamais en arrière.
5. Penser à ce qu'on mange à midi, est-ce un réflexe ? Explique.
Non. Cela demande de la mémoire, un choix et une décision dans le cerveau antérieur, et cela prend du temps. Un réflexe est automatique, rapide et géré par la moelle épinière ou la partie basse du cerveau.
Erreurs fréquentes
- Dire que le cerveau commande un acte réflexe. C'est la moelle épinière qui décide ; le cerveau est informé après.
- Écrire le trajet du neurone à l'envers (de l'axone vers les dendrites dans un même neurone). C'est dendrite → corps cellulaire → axone.
- Croire que les neurones se touchent. Il y a toujours un espace, la synapse, que des substances chimiques traversent.
- Confondre cervelet et cerveau. Le cerveau (antérieur) pense ; le cervelet (postérieur) garde l'équilibre.