Les neurones, comme les cellules gliales, forment deux types de cellules présentes dans le cerveau.

1. A la découverte des cellules

Les cellules gliales nourrissent, protègent et soutiennent le fonctionnement des neurones. Cependant, depuis de récentes études menées à travers le monde (et notamment en France par l’équipe U840 de l’INSERM), les scientifiques ont observé qu’une catégorie de cellules gliales, les astrocytes, partagent avec les neurones une fonction de communication, en employant un réseau parallèle appelé communication jonctionnelle (junction gap en anglais) . Ces découvertes vont révolutionner ce que l’on sait sur la mémoire et l’apprentissage.

Nous aurions environ 50 milliards de neurones selon William Shankle, avec une variance entre individus de 20 à 40 %, et jusqu’à 200 milliards de neurones selon d’autres scientifiques comme Alain Lieury. Mais on s’accorde sur un nombre de 100 milliards de neurones et jusqu’à cinquante fois plus de cellules gliales. En réalité, tout dépend quelle partie du cerveau est étudiée. Certains scientifiques voient une corrélation entre l’intelligence et le nombre de neurones, d’autres pas. Ce qui importe surtout, ce sont les connexions, fruits de nos actes. A titre de comparaison, les vers comptent quelques dizaines de neurones, l’araignée un million, la pieuvre 300 à 500 millions, un singe 10 milliards. Mais ce ne sont que des estimations, aussi faut-il prendre les plus grandes précautions avec tous ces nombres.

Les neurones permettent de transmettre les informations via un processus électro-chimique, d’analyser cette information, de la mémoriser, ou encore de commander aux muscles pour les actions volontaires.

Le neurone ressemble à un arbre. Il est composé de dendrites (le feuillage de l’arbre qui s’élève vers le haut) qui reposent sur un petit renflement (le corps cellulaire ou soma) duquel part l’axone (un long tronc fin). Enfin, l’axone repose sur des synapses, les racines.

A partir de la lecture du paragraphe précédent, dessinez un neurone. On apprend beaucoup mieux lorsqu’on est actif, lorsqu’on traduit. Se contenter de lire ou d’écouter est largement insuffisant.

L’axone, qui peut mesurer jusqu’à un mètre dans la moelle épinière conduit ce qu’on appelle le potentiel d’action, également nommé influx nerveux. Certains axones se recouvrent de myéline, une substance blanche isolante, composée de cellules gliales qui peuvent créer une gangue. Les habitudes, la répétition, conduisent à la myélinisation des axones, ce qui permet à l’information de circuler plus rapidement. Plus on pratique un geste, plus on revoit une information, plus on est rapide et efficace. Cela est vrai pour tout le monde.

Les dendrites, en forme de toile d’araignée, créent un point de connexion avec les axones au niveau de la synapse.

Pour certains scientifiques, la synapse n’est qu’une zone de jonction entre les neurones. Pour d’autres, elle est plus que cela ; elle constitue une unité. Quoi qu’il en soit, la synapse permet aux neurones de communiquer entre eux, donc de transporter l’information d’un neurone à l’autre via les neurotransmetteurs, des produits chimiques. Il existe également des synapses électriques.

Etudions la relation entre deux neurones, A et B. Appelons A, le neurone présynaptique, et B, le neurone postsynaptique. L’information parvient donc au neurone A, via ses dendrites. Les dendrites dirigent l’information vers le noyau du neurone. Ensuite, l’information, un signal électrochimique, parcourt l’axone du neurone A vers les dendrites du neurone B, en un point de contact appelé synapse. L’extrémité de l’axone – le bouton terminal – du neurone A libère un produit chimique appelé neurotransmetteur, qui va transmettre l’information aux dendrites du neurone B. Les neurones A et B ne se touchent donc pas.

Dessinez le parcours de l’influx nerveux. Je vous invite ensuite à consulter ce site ami d’une qualité exceptionnelle – Le cerveau à tous les niveaux – qui vous expliquera avec des animations et schémas clairs le principe de la communication neuronale et de la conduction nerveuse. Sur la communication neuronale, c’est ici  (1) (2) (3). Sur la conduction nerveuse, c’est ici : (1) (2) (3).

Les neurones peuvent communiquer avec d’autres neurones et s’associer en réseaux appelés clusters (amas, en français), pour être plus efficaces. Mais ils jouissent aussi de la capacité à communiquer directement avec des cellules sensorielles, musculaires ou glandulaires.

Il existe plusieurs sortes de neurones, environ 200. On a par exemple, beaucoup entendu parler des neurones miroirs découverts en 1990 par l’équipe du professeur Giacomo Rizzolatti, et impliqués dans l’empathie aussi bien que dans l’apprentissage par imitation.

Pour retrouver ce dessin dans son contexte original, vous pouvez vous rendre sur le site de l’université de Stanford.

On bénéficiera également des excellentes vidéos réalisées par le Docteur Mohammed Ben Brahim de l’université de Fès, que je remercie chaleureusement pour son travail éminemment pédagogique, et que je présente ci-dessous.

Voici une première vidéo sur la physiologie du neurone

Elle est complétée par cette seconde vidéo sur la physiologie du neurone

Ensuite, nous découvrons, toujours en vidéo, les cellules gliales

Cette initiation à la neuropédagogie se termine momentanément en vidéo avec le processus de l’influx nerveux

2. La neurogénèse

Contrairement à ce que l’on pensait, nous créons – principalement au niveau de l’hippocampe – des neurones jusqu’à la fin de notre vie, moins cependant que l’embryon au pic de 250 000 neurones par seconde ! Ce processus s’appelle la neurogénèse. L’exercice physique, l’apprentissage et les anti-dépresseurs accélèrent le processus. Au contraire, le stress, la dépression, l’alcool et les drogues inhibent la production de neurones, qui ralentit naturellement avec l’âge.

L’apprentissage, la musique et l’exercice physique permettent de retarder (pas de guérir) le vieillissement du cerveau, de lutter contre les maladies neurodégénératives, comme la maladie d’Alzheimer, de Parkinson ou encore la démence sénile. En fait, tout se passe comme si nous produisions les ressources nécessaires à la réussite de nos apprentissages, de nos actes. Encore faut-il avoir des projets. Et si l’envie d’apprendre s’amenuise avec le temps, elle réapparaît quand on recommence à apprendre !

3. La neuroplasticité et la Potentialisation à Long Terme

Nous avons donc appris de bonnes nouvelles dans les paragraphes précédents ; en voici une autre : la neuroplasticité !

La neuroplasticité est la capacité des neurones à se modifier, se remodeler, se réorganiser tout au long de notre vie, sous l’impulsion de notre environnement, de nos expériences, de nos gènes. Rien n’est donc définitivement figé, tout est possible, notre cerveau se reconfigure en permanence.

Sur le plan pathologique, la neuroplasticité permet de recouvrer de lésions cérébrales, grâce à une rééducation appropriée : les circuits neuronaux peuvent se réparer, des systèmes sous-utilisés (des neurones indéterminés dans leur fonction) peuvent se substituer aux clusters endommagés.

En 1894, Santiago Ramon Y Cajal est l’un des premiers à énoncer une théorie sur la mémorisation. Il dit que « C’est la croissance de nouvelles connexions qui permet le stockage ».

Mais c’est en 1949 qu’un neuropsychologue canadien, Donald Hebb, livre son intuition sur La Potentialisation à Long Terme (Long Term Potentiation en anglais), l’une des bases de la neuroplasticité. Cette intuition fut ensuite confirmée en 1970 par Kandel, démontrée en 1973 par Bliss et Lomo et depuis, par beaucoup d’autres.

Dans Organization of Behavior, Hebb dit que lorsqu’un neurone envoie des messages bioélectriques à un autre neurone de manière répétée, le second neurone devient progressivement plus sensible au premier. La stimulation neuronale serait à l’origine des modifications dans les clusters, qui modifieraient en retour notre comportement. Cette propriété est à la base de la mémorisation et de l’apprentissage.

La potentialisation à long terme traduit le renforcement des connexions entre plusieurs neurones. Au contraire, la dépression à long terme (Long Term Depression, LTD) marque l’affaiblissement des connexions.

“Neurons that fire together, wire together” dit-on : des neurones qui s’allument en même temps fonctionnent ensemble. En effet, lorsqu’un neurone a reçu une certaine somme de signaux de la part des neurones avec lesquels il fonctionne, il émet à son tour un signal électrique.