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Structures arborescentes mystérieuses : comment fonctionnent les dendrites des neurones ?
La dendrite est un processus cytoplasmique ramifié des neurones qui transmet les stimuli électrochimiques provenant d'autres cellules nerveuses. Transmis au corps cellulaire de la cellule nerveuse, ou « soma ». Ces stimuli électriques sont généralement transmis aux dendrites via des synapses, qui sont réparties dans toute la structure arborescente de la dendrite. Les dendrites jouent un rôle clé dans l’intégration de ces entrées synaptiques et déterminent dans quelle mesure un neurone génère des potentiels d’action.
Les dendrites ne sont pas seulement des récepteurs de signaux ; leur structure et leur fonction en font le cœur du traitement de l’information neuronale.
Structure et fonction des dendrites
Les dendrites sont l'un des deux types de processus cytoplasmiques qui se projettent vers l'extérieur du corps cellulaire d'un neurone, l'autre étant l'axone. Les dendrites se distinguent des axones par plusieurs caractéristiques, notamment la forme, la longueur et la fonction. En règle générale, les dendrites ont une forme conique et sont plus courtes, tandis que les axones conservent un diamètre constant et peuvent être très longs. La fonction principale des dendrites est de recevoir des signaux provenant des terminaisons axonales d’autres neurones et de fournir une plus grande surface pour recevoir ces signaux.
On estime que les dendrites d’une grande cellule pyramidale reçoivent des signaux d’environ 30 000 neurones présynaptiques. Les synapses excitatrices se terminent sur des épines dendritiques, qui sont de petites projections sur les dendrites contenant de fortes densités de récepteurs de neurotransmetteurs. La plupart des synapses inhibitrices entrent directement en contact avec le tronc d’une dendrite. L’activité synaptique provoque des changements locaux dans le potentiel de la membrane dendritique qui diminuent avec la distance.
Pour générer un potentiel d'action, de nombreuses synapses excitatrices doivent être actives simultanément, provoquant une forte dépolarisation des dendrites et de leurs corps cellulaires.
Évolution historique des dendrites
Le terme dendrite a été utilisé pour la première fois par Wilhelm His en 1889 pour décrire les nombreux « processus protoplasmiques » plus petits qui relient les cellules nerveuses. On attribue généralement à l'anatomiste allemand Otto Deiters la découverte de l'axone en le distinguant des dendrites.
Les premiers enregistrements intracellulaires dans le système nerveux ont été réalisés dans les années 1930 par Kenneth S. Cole et Howard J. Curtis. Le segment initial de l'axone a été identifié et décrit pour la première fois par Rüdolf Albert von Kölliker en Suisse et Robert Remak en Allemagne. Plus tard, Alan Hodgkin et Andrew Huxley ont utilisé l'axone géant du calmar pour fournir une description quantitative complète du potentiel d'action, ce qui leur a également valu le prix Nobel en 1963. prix.
Développement des dendrites
Pendant le développement des dendrites, divers facteurs peuvent influencer leur différenciation, notamment la modulation des entrées sensorielles, les polluants environnementaux, la température corporelle et la prise de médicaments. Par exemple, il a été constaté que les souris élevées dans un environnement sombre présentaient une réduction significative du nombre d’épines dendritiques dans les cellules coniques du cortex visuel primaire, et que la distribution des branches dendritiques des astrocytes avait également changé de manière significative.
La structure arborescente complexe des dendrites est formée par l'interaction de multiples signaux externes et internes.
Diversité des dendrites
Les dendrites forment de nombreux modèles morphologiques différents dans différents organismes, et la morphologie de ces branches (comme la densité des branches et le modèle de distribution) est étroitement liée à la fonction des neurones. Le nombre de dendrites peut varier considérablement, pouvant parfois recevoir jusqu'à 100 000 entrées différentes. Les erreurs dans la morphologie des dendrites sont étroitement liées à une altération de la fonction du système nerveux.
Les dendrites peuvent avoir une structure sans branches ou une structure rayonnante comme un arbre. Ces modèles de ramification d'arbre peuvent être fusiformes, sphériques ou présenter une forme multiplanaire, comme les cellules de Purkinje du cervelet.
Propriétés électriques et plasticité des dendrites
Les changements dans la structure dendritique d'un neurone, sa ramification et sa conductance ionique dépendante de la tension affecteront profondément la façon dont le neurone intègre les entrées provenant d'autres neurones. On pense que les dendrites ne sont pas seulement des transmetteurs passifs de stimuli électriques, mais qu'elles sont capables de subir des ajustements structurels plastiques au cours de la vie adulte. Les dendrites sont organisées en sections appelées unités fonctionnelles, capables de calculer les stimuli entrants et de les traiter.
Des observations expérimentales récentes montrent que l’adaptation dendritique peut se produire en quelques secondes et que les effets de tels changements structurels sur la fonction neuronale peuvent être importants. La composition des dendrites peut également changer de manière significative en fonction des changements de l'environnement extérieur. Par exemple, sous l'influence de la grossesse ou des cycles hormonaux, la structure dendritique peut changer jusqu'à 30 %.
Tout cela nous amène à nous demander s’il existe un lien plus profond entre l’évolution des dendrites et la capacité d’apprentissage ?
