Comment la moelle épinière fonctionne

qu’est-Ce que le système nerveux central?

Le système nerveux central (SNC) contrôle la plupart des fonctions du corps et de l’esprit. Il se compose de deux parties: le cerveau et la moelle épinière.

Le cerveau est le centre de nos pensées, l’interprète de notre environnement externe et l’origine du contrôle sur les mouvements du corps. Comme un ordinateur central, il interprète les informations provenant de nos yeux (vue), des oreilles (son), du nez (odeur), de la langue (goût) et de la peau (toucher), ainsi que des organes internes tels que l’estomac.,

la moelle épinière est la voie de communication entre le corps et le cerveau. Lorsque la moelle épinière est blessé, l’échange d’informations entre le cerveau et d’autres parties de l’organisme est perturbé.

en quoi le système nerveux central diffère – t-il des autres systèmes du corps?

La plupart des systèmes et organes du corps ne contrôlent qu’une seule fonction, mais le système nerveux central fait de nombreux travaux en même temps. Il contrôle tous les mouvements volontaires, tels que la parole et la marche, et les mouvements involontaires, tels que le clignotement et la respiration., C’est aussi le cœur de nos pensées, perceptions et émotions.

comment le système nerveux central se protège – t-il des blessures?

le système nerveux central est mieux protégé que tout autre système ou organe du corps. Sa principale ligne de défense est les os du crâne et de la colonne vertébrale, qui créent une barrière physique dure aux blessures. Un espace rempli de liquide sous les os, appelé syrnix, fournit une absorption des chocs.

malheureusement, cette protection peut être une arme à double tranchant., Lorsqu’une blessure au système nerveux central se produit, les tissus mous du cerveau et de la moelle épinière gonflent, provoquant une pression à cause de l’espace confiné. Le gonflement aggrave la blessure à moins qu’elle ne soit rapidement soulagée. Les os fracturés peuvent entraîner d’autres dommages et la possibilité d’infection.

pourquoi le système nerveux central ne peut-il pas se réparer après une blessure?

de nombreux organes et tissus du corps peuvent récupérer après une blessure sans intervention. Malheureusement, certaines cellules du système nerveux central sont tellement spécialisées qu’elles ne peuvent pas se diviser et créer de nouvelles cellules., En conséquence, la récupération d’une lésion cérébrale ou médullaire est beaucoup plus difficile.

la complexité du système nerveux central rend la formation des bonnes connexions entre les cellules du cerveau et de la moelle épinière très difficile. C’est un énorme défi pour les scientifiques de recréer le système nerveux central qui existait avant la blessure.

cellules du système nerveux central

Les neurones se connectent entre eux pour envoyer et recevoir des messages dans le cerveau et la moelle épinière., De nombreux neurones travaillant ensemble sont responsables de chaque décision prise, de chaque émotion ou sensation ressentie et de chaque action prise.

la complexité du système nerveux central est incroyable: il y a environ 100 milliards de neurones dans le cerveau et la moelle épinière combinés. Jusqu’à 10 000 sous-types différents de neurones ont été identifiés, chacun spécialisé pour envoyer et recevoir certains types d’informations. Chaque neurone est constitué d’un corps cellulaire, qui abrite le noyau. Les axones et les dendrites forment des extensions à partir du corps cellulaire.,

les Astrocytes, une sorte de cellule gliale, sont les principales cellules de soutien du cerveau et de la moelle épinière. Ils fabriquent et sécrètent des protéines appelées facteurs neurotrophiques. Ils décomposent et éliminent également les protéines ou les produits chimiques qui pourraient être nocifs pour les neurones (par exemple, le glutamate, un neurotransmetteur qui, en excès, provoque la surexcitation et la mort des cellules par un processus appelé excitotoxicité).

les Astrocytes ne sont pas toujours bénéfiques: après une blessure, ils se divisent pour former de nouvelles cellules qui entourent le site de la blessure, formant une cicatrice gliale qui est une barrière à la régénération des axones.,

les microglies sont des cellules immunitaires du cerveau. Après une blessure, ils migrent vers le site de la blessure pour aider à éliminer les cellules mortes et mourantes. Ils peuvent également produire de petites molécules appelées cytokines qui déclenchent les cellules du système immunitaire pour répondre au site de la lésion. Ce processus de nettoyage est susceptible de jouer un rôle important dans la récupération de la fonction après une lésion de la colonne vertébrale.

les Oligodendrocytes sont des cellules gliales qui produisent une substance grasse appelée myéline qui s’enroule autour des axones en couches., Les fibres d’axone isolées par la myéline peuvent transporter des messages électriques (également appelés potentiels d’action) à une vitesse de 100 mètres par seconde, tandis que les fibres sans myéline ne peuvent transporter des messages qu’à une vitesse d’un mètre par seconde.

Synapses et neurotransmission

Les Messages sont transmis d’un neurone à l’autre à travers les synapses, de petits espaces entre les cellules, à l’aide de produits chimiques appelés neurotransmetteurs., Pour transmettre un message de potentiel d’action à travers une synapse, des molécules de neurotransmetteurs sont libérées d’un neurone (le neurone « pré-synaptique ») à travers l’espace au neurone suivant (le neurone « post-synaptique »). Le processus se poursuit jusqu’à ce que le message atteigne sa destination.

Il y a des millions et des millions de connexions entre les neurones dans la moelle épinière seulement. Ces connexions sont faites au cours du développement, en utilisant des signaux positifs (facteurs neurotrophiques) et négatifs (protéines inhibitrices) pour les affiner. Étonnamment, un seul axone peut former des synapses avec jusqu’à 1 000 autres neurones.,

qu’est-ce qui cause la paralysie?

Il existe une organisation topographique logique et physique de l’anatomie du système nerveux central, qui est un réseau complexe de voies neuronales étroitement liées. Cette relation ordonnée signifie que différents niveaux segmentaires du cordon contrôlent différentes choses, et les blessures à une partie particulière du cordon auront un impact sur les parties voisines du corps.

la paralysie survient lorsque la communication entre le cerveau et la moelle épinière échoue. Cela peut résulter d’une lésion des neurones du cerveau (accident vasculaire cérébral) ou de la moelle épinière., Les traumatismes de la moelle épinière n’affectent que les zones inférieures au niveau de blessure. Cependant, la poliomyélite (infection virale) ou la maladie de Lou Gehrig (sclérose latérale amyotrophique, ou SLA) peuvent affecter les neurones de toute la moelle épinière.

les voies d’information

Les neurones spécialisés transmettent des messages de la peau, des muscles, des articulations et des organes internes à la moelle épinière sur la douleur, la température, le toucher, les vibrations et la proprioception. Ces messages sont ensuite relayés au cerveau le long de l’une des deux voies: le tractus spinothalmique et la voie lemniscale., Ces voies se trouvent à différents endroits de la moelle épinière, de sorte qu’une blessure pourrait ne pas les affecter de la même manière ou au même degré.

chaque segment de la moelle épinière reçoit une entrée sensorielle d’une région particulière du corps. Les scientifiques ont cartographié ces zones et déterminé les champs « réceptifs » pour chaque niveau de la moelle épinière. Les champs voisins se chevauchent, de sorte que les lignes sur le diagramme sont approximatives.

mouvements volontaires et involontaires

Plus d’un million d’axones traversent la moelle épinière, y compris les axones les plus longs du système nerveux central.,

Les neurones du cortex moteur, la région du cerveau qui contrôle le mouvement volontaire, envoient leurs axones à travers le tractus corticospinal pour se connecter aux motoneurones de la moelle épinière. Les motoneurones spinaux projettent hors du cordon vers les muscles corrects via la racine ventrale. Ces connexions contrôlent les mouvements conscients, tels que l’écriture et la course.

L’Information circule également dans la direction opposée, ce qui entraîne un mouvement involontaire. Les neurones sensoriels fournissent une rétroaction au cerveau via la racine dorsale., Certaines de ces informations sensorielles sont transmises directement aux motoneurones inférieurs avant d’atteindre le cerveau, ce qui entraîne des mouvements involontaires ou réflexes. Les informations sensorielles restantes remontent au cortex.

Comment la moelle épinière et les muscles travaillent ensemble

La moelle épinière est divisé en cinq sections: les cervicales, thoraciques, lombaires, sacrées et coccygiennes régions. Le niveau de blessure détermine l’étendue de la paralysie et/ou de la perte de sensation. Il n’y a pas deux blessures semblables.,

Ce diagramme illustre les connexions entre les principaux groupes de muscles squelettiques et chaque niveau de la moelle épinière. Une organisation similaire existe pour le contrôle rachidien des organes internes.

comment la moelle épinière et les organes internes fonctionnent ensemble

en plus du contrôle du mouvement volontaire, le système nerveux central contient les voies sympathiques et parasympathiques qui contrôlent la réponse « combat ou fuite » au danger et la régulation des fonctions corporelles., Ceux-ci comprennent la libération d’hormones, le mouvement de la nourriture à travers l’estomac et les intestins, et les sensations de et le contrôle musculaire à tous les organes internes.

Ce diagramme illustre ces voies et le niveau de la moelle épinière en saillie vers chaque organe.

que se passe-t-il après une lésion de la moelle épinière?

Un ensemble courant d’événements biologiques se produit après une lésion de la moelle épinière:

1. Les cellules du système immunitaire migrent vers le site de la lésion, causant des dommages supplémentaires à certains neurones et la mort à d’autres qui ont survécu au traumatisme initial.,
2. La mort des oligodendrocytes entraîne la perte de myélinisation des axones, ce qui nuit grandement à la conduction du potentiel d’action, des messages ou rend inutiles les connexions restantes. L’autoroute de l’information neuronale est encore perturbée parce que de nombreux axones sont sectionnés, coupant les lignes de communication entre le cerveau et les muscles et entre les systèmes sensoriels du corps et le cerveau.
3. quelques semaines après la blessure initiale, la zone de lésion tissulaire a été effacée par la microglie et une cavité remplie de liquide entourée d’une cicatrice gliale est laissée derrière elle., Les molécules qui inhibent la repousse des axones sectionnés sont maintenant exprimées à ce site. La cavitation est appelée syrinx, qui agit comme une barrière à la reconnexion des deux côtés de la moelle épinière endommagée.

bien que les lésions de la moelle épinière causent des dommages complexes, une quantité surprenante de circuits de base pour contrôler les mouvements et traiter les informations peut rester intacte. En effet, la moelle épinière est disposée en couches de circuits. La plupart des connexions et des corps cellulaires neuronaux formant ce circuit au-dessus et au-dessous du site de la blessure survivent au traumatisme., Une question importante pour les chercheurs est la suivante: combien ces neurones survivants « savent-ils? »Peuvent-ils se régénérer et établir de nouvelles connexions correctes?

stratégies D’Intervention

La recherche indique une multiplicité d’interventions possibles pour favoriser le rétablissement d’une lésion de la colonne vertébrale. Certains seraient livrés immédiatement après la blessure; d’autres sont moins précis dans le temps et impliquent de reconstruire et de reconnecter le cordon blessé., De toute évidence, les deux approches sont importantes: limiter la dégénérescence augmentera la probabilité d’une plus grande récupération, tandis que stimuler la régénération s’appuiera sur le système restant pour restaurer la connectivité perdue et peut-être prévenir une nouvelle dégénérescence.

Voici quelques-unes des stratégies d’intervention soutenues par le financement de la Fondation Christopher& Dana Reeve. Ce n’est pas une liste complète de toutes les interventions possibles.,

traitements immédiatement après un accident:

1. limitation de la dégénérescence initiale
   des recherches récentes ont montré qu’il existe au moins trois mécanismes différents de mort cellulaire en jeu dans la perte neuronale et oligodendrocytaire après une blessure: nécrose, excitotoxicité et apoptose.
2. traitement de l’inflammation
   peu de temps après la blessure, la moelle épinière gonfle et les protéines du système immunitaire envahissent la zone lésée. Ce gonflement et cette inflammation peuvent favoriser des dommages secondaires au cordon après la blessure initiale., Il est donc important de traiter la réponse inflammatoire le plus rapidement possible. Les laboratoires poursuivant cette approche incluent le laboratoire Schwab.

traitements à long terme:

1. stimuler la croissance axonale
   Les engrais nerveux appelés neurotrophines peuvent favoriser la survie cellulaire en bloquant l’apoptose et stimuler la croissance axonale. Chaque neurotrophine a une fonction cellulaire cible très spécifique. Certains empêchent sélectivement la mort cellulaire des oligodendrocytes, d’autres favorisent la repousse des axones ou la survie des neurones, et d’autres encore remplissent de multiples fonctions., Les laboratoires poursuivant cette approche comprennent le Black Lab et le Parada Lab.
2. favoriser une nouvelle croissance par le biais de molécules de substrat ou de guidage
   Les molécules de substrat et de guidage peuvent améliorer le ciblage une fois que les axones ont été encouragés à se régénérer au-delà du site de la lésion. Ces protéines agissent comme des feuilles de route, orientant les axones vers leurs cibles correctes. C’est une fonction critique car même si les axones survivent, ils doivent se reconnecter avec les cibles correctes. Les laboratoires poursuivant cette approche comprennent le Black Lab, le Mendell Lab et le Parada Lab.,
3. bloquant les molécules qui inhibent la régénération
   Il existe des molécules dans le cerveau et la moelle épinière qui empêchent les neurones de se diviser et les axones de se développer. Surmonter l’inhibition peut stimuler la repousse axonale et la régénération et est susceptible d’être un élément important des thérapies régénératives. Le laboratoire Schwab poursuit cette approche.
4. fournir de nouvelles cellules pour remplacer celles Perdues
   Les cellules souches, qui sont isolées du SNC et peuvent se diviser pour former de nouvelles cellules, peuvent remplacer les neurones perdus et gila., Ces cellules souches doivent être récoltées, traitées pour favoriser la croissance, puis injectées dans le cordon blessé. Les laboratoires poursuivant une telle approche comprennent le laboratoire Bunge et le laboratoire Gage.
5. construire des ponts pour enjamber la cavité de la lésion
   des ponts peuvent être nécessaires pour reconnecter les sections sectionnées de la moelle épinière blessée. Les scientifiques doivent déterminer la meilleure façon de construire ces ponts et quelles molécules utiliser pour encourager une nouvelle croissance et améliorer la survie de nouvelles connexions. Le Bunge Lab poursuit cette approche.