NEUROBIOLOGIE (HISTOIRE DE LA)

L’anatomie fonctionnelle du système nerveux

C’est à l’aide de ces connaissances que les recherches peuvent faire retour sur les fonctions du système nerveux, et particulièrement la plus simple d’entre elles, la contraction musculaire, en se concentrant d’abord sur les synapses ou « jonctions neuromusculaires » mettant en jeu les motoneurones de la moelle épinière et le contrôle de leurs activités : les motoneurones cholinergiques libèrent l’acétylcholine sur les plaques motrices des jonctions neuromusculaires des fibres musculaires, où sont localisés les récepteurs à l’acétylcholine, ce qui déclenche la contraction musculaire. Cette neurobiologie complète les découvertes antérieures du physiologiste britannique Charles S. Sherrington. Ce dernier avait défini, au début du xx^e siècle, l’ « unité motrice » comme le nombre de fibres musculaires innervées par les prolongements d’un motoneurone donné. Sherrington avait étudié les interactions entre les stimulations de deux nerfs issus de la moelle convergeant sur une même unité motrice et avait observé que l’effet sur la contraction de ces deux stimulations n’est pas additif : soit il y a suppression de l’activité d’un nerf sur celle d’un autre (occlusion), soit contraction inférieure à la somme des deux obtenues par stimulation séparée des deux nerfs (inhibition), soit encore contraction supérieure à la somme des deux (facilitation). De plus, l’activité des motoneurones est régulée par un rétrocontrôle, mais aussi par l’activité de fibres sensorielles qui réagissent au degré d’étirement de la fibre musculaire par des capteurs sensoriels intramusculaires (le sens musculaire).

Le système nerveux est avant tout un système de contrôle des régulations internes, comme celles de la température corporelle, de la respiration ou encore du rythme cardiaque, comme cela avait été déjà formalisé par Claude Bernard (1813-1878) au xix^e siècle. Les divers jeux de contrôle sont fortement hiérarchisés. Les fonctionnements automatiques des viscères sont surtout assurés par le système nerveux périphérique (c’est-à-dire distinct du cerveau et de la moelle épinière, le système nerveux central), constitué par le système parasympathique et le système orthosympathique. Par exemple, les fibres nerveuses cardiaques parasympathiques ralentissent le rythme cardiaque en libérant de l’acétylcholine, tandis que les fibres orthosympathiques l’accélèrent en libérant de la noradrénaline. Si l’on continue de progresser vers les structures les plus élevées du système nerveux, en direction du cerveau, tout en restant dans des fonctions essentiellement automatiques, on passe de la moelle épinière au bulbe rachidien, la « moelle allongée » des médecins du xviii^e siècle parce qu’elle prolonge la moelle épinière. On a reconnu très tôt son rôle dans le maintien de la vie, car sa lésion entraîne rapidement l’arrêt respiratoire et la mort. Les physiologistes français César Legallois (1770-1814) et Pierre Flourens (1794-1867) localisent en effet en 1837 la petite portion responsable de la respiration qu’ils appellent le « nœud vital ». Le bulbe contrôle aussi les éternuements, le vomissement, la digestion ou encore les muscles de la voix par des réseaux de neurones que la neurobiologie met en évidence à l’échelle de neurones individuels.

Au cours des années 1960, Eccles étudie les circuits neuroniques du cervelet et du pont, d’un point de vue fonctionnel. Ces structures sont situées en avant du bulbe. Eccles caractérise les propriétés des diverses synapses qui surviennent entre les différents types de cellules du cervelet, cellules de Purkinje, interneurones et cellules en grain, elles-mêmes organisées en couches. En 1982, le physiologiste japonais Masao Itō, étudiant la synapse entre cellules de Purkinje et cellules en grain du cervelet, montre l’existence[...]