Système nerveux : anatomie, fonctionnement et rôle du cerveau
Le système nerveux constitue l'un des principaux systèmes de communication et de régulation du corps humain. Il permet de recevoir des informations provenant de l'environnement extérieur et de l'intérieur de l'organisme, de les traiter puis de coordonner des réponses adaptées.
Il intervient dans des fonctions aussi diverses que la perception sensorielle, le mouvement, la respiration, la régulation cardiovasculaire, la digestion, la mémoire, le langage, les émotions et la pensée.
Pour comprendre son fonctionnement, il faut distinguer le système nerveux central (SNC) du système nerveux périphérique (SNP), puis comprendre comment les neurones transmettent l'information et comment les systèmes somatique et autonome participent au contrôle de l'organisme.
Réponse rapide : comment le système nerveux est-il organisé ?
Le système nerveux peut être divisé en deux grandes parties :
- Système nerveux central (SNC) : encéphale et moelle épinière.
- Système nerveux périphérique (SNP) : nerfs et structures nerveuses périphériques reliant le SNC au reste du corps.
Sur le plan fonctionnel, on distingue également des voies sensitives qui acheminent des informations vers le SNC et des voies motrices qui transmettent des commandes vers les effecteurs.
Le système moteur comprend notamment une composante somatique, associée en particulier au contrôle des muscles squelettiques, et une composante autonome, impliquée dans la régulation de nombreuses fonctions involontaires.
À retenir
- Le système nerveux central comprend l'encéphale et la moelle épinière.
- Le système nerveux périphérique relie le SNC au reste de l'organisme.
- Le neurone est une cellule spécialisée dans la communication nerveuse.
- Les dendrites reçoivent de nombreux signaux et l'axone conduit l'information vers d'autres cellules.
- Les neurones communiquent notamment au niveau des synapses.
- Le système somatique participe notamment au contrôle des muscles squelettiques.
- Le système nerveux autonome régule de nombreuses fonctions involontaires.
- Les systèmes sympathique et parasympathique constituent deux grandes divisions du système nerveux autonome.
- La moelle épinière assure la transmission de nombreuses informations et participe aux réflexes.
1. Quel est le rôle du système nerveux ?
Le système nerveux assure une communication rapide entre différentes parties du corps.
Son fonctionnement peut être résumé en trois grandes étapes :
1. Réception d'informations
Des récepteurs détectent des changements provenant de l'environnement extérieur ou intérieur.
2. Intégration
Le système nerveux central traite et intègre de nombreuses informations.
3. Réponse
Des signaux peuvent ensuite être transmis vers des muscles, des glandes ou d'autres structures afin de produire une réponse.
Cette organisation permet au système nerveux de participer à la perception, au mouvement, aux réflexes et à la régulation de nombreuses fonctions physiologiques.
Stimulus → Information sensorielle → Intégration → Réponse
2. Comment le système nerveux est-il organisé ?
La première distinction à connaître est celle entre système nerveux central et système nerveux périphérique.
| Division | Principales structures | Rôle général |
|---|---|---|
| SNC | Encéphale et moelle épinière | Intégration et traitement de nombreuses informations |
| SNP | Nerfs, ganglions et structures nerveuses périphériques | Communication entre le SNC et la périphérie |
Central = centre d'intégration
Encéphale + moelle épinière
Périphérique = connexions avec le reste du corps
Nerfs + ganglions + structures périphériques
3. Le système nerveux central
Le système nerveux central (SNC) comprend l'encéphale et la moelle épinière.
Il reçoit et traite une grande quantité d'informations sensorielles, participe à la production des commandes motrices et intervient dans de nombreuses fonctions supérieures.
Le SNC est protégé par plusieurs structures, notamment :
- le crâne pour l'encéphale ;
- la colonne vertébrale pour la moelle épinière ;
- les méninges ;
- le liquide cérébrospinal.
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Découvrir le guide Anatomie & Physiologie4. Anatomie générale du cerveau
Dans le langage courant, le terme cerveau est souvent utilisé pour désigner l'ensemble des structures contenues dans le crâne. En anatomie, l'encéphale comprend plusieurs grandes structures spécialisées.
Pour une première approche, on peut retenir :
- les hémisphères cérébraux ;
- le diencéphale ;
- le tronc cérébral ;
- le cervelet.
Les deux hémisphères cérébraux
Le cerveau comprend un hémisphère droit et un hémisphère gauche.
Ils communiquent notamment par un important ensemble de fibres nerveuses appelé corps calleux.
Présenter un hémisphère comme exclusivement « logique » et l'autre comme exclusivement « créatif » est une simplification excessive. De nombreuses fonctions cognitives reposent sur des réseaux distribués et sur la coopération de plusieurs régions cérébrales.
5. Les principaux lobes cérébraux
Chaque hémisphère cérébral comporte plusieurs lobes anatomiques. Quatre d'entre eux sont particulièrement importants dans l'apprentissage introductif :
| Lobe | Fonctions associées, de manière simplifiée |
|---|---|
| Frontal | Contrôle moteur volontaire, fonctions exécutives et plusieurs aspects du langage et du comportement |
| Pariétal | Traitement de nombreuses informations somatosensorielles et intégration spatiale |
| Temporal | Traitement auditif, mémoire et plusieurs fonctions liées au langage |
| Occipital | Traitement de l'information visuelle |
Ces associations sont utiles pour apprendre l'anatomie, mais elles restent simplifiées. Une fonction complexe comme le langage, la mémoire ou l'attention ne dépend généralement pas d'une seule petite région isolée : elle implique des réseaux neuronaux distribués.
6. Le cervelet
Le cervelet est situé dans la partie postérieure et inférieure de l'encéphale.
Il joue notamment un rôle important dans :
- la coordination des mouvements ;
- l'équilibre ;
- la posture ;
- la précision motrice ;
- l'apprentissage et l'ajustement de certains mouvements.
Le cervelet ne constitue donc pas simplement un « centre du mouvement ». Il contribue surtout à la coordination et à l'ajustement des activités motrices.
7. Le tronc cérébral
Le tronc cérébral relie les structures supérieures de l'encéphale à la moelle épinière et participe à de nombreuses fonctions essentielles.
Il comprend :
- le mésencéphale ;
- le pont ;
- le bulbe rachidien, ou moelle allongée.
Des centres situés dans le tronc cérébral participent notamment à la régulation de fonctions telles que :
- la respiration ;
- la fréquence cardiaque et certaines fonctions cardiovasculaires ;
- l'état d'éveil ;
- certains réflexes ;
- certaines fonctions des nerfs crâniens.
8. La moelle épinière
La moelle épinière appartient au système nerveux central. Elle est située dans le canal vertébral et assure une importante communication entre l'encéphale et la périphérie.
Elle contient des voies permettant notamment :
- la transmission d'informations sensitives vers l'encéphale ;
- la transmission de commandes motrices vers la périphérie ;
- l'organisation de certains réflexes.
La moelle épinière présente une organisation segmentaire. Chez l'être humain, 31 paires de nerfs spinaux sont associées à ses différents segments.
Les 31 paires de nerfs spinaux
| Région | Nombre de paires |
|---|---|
| Cervicale | 8 |
| Thoracique | 12 |
| Lombaire | 5 |
| Sacrée | 5 |
| Coccygienne | 1 |
8 + 12 + 5 + 5 + 1 = 31 paires
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Voir le guide numérique9. Le système nerveux périphérique
Le système nerveux périphérique (SNP) comprend les structures nerveuses situées en dehors de l'encéphale et de la moelle épinière.
Il constitue un vaste réseau permettant la communication entre le système nerveux central et le reste du corps.
Le SNP comprend notamment :
- les nerfs crâniens ;
- les nerfs spinaux ;
- les ganglions périphériques ;
- différentes terminaisons et récepteurs nerveux.
Informations afférentes et efférentes
Pour comprendre l'organisation fonctionnelle du système nerveux, deux termes sont particulièrement utiles :
| Terme | Direction générale |
|---|---|
| Afférent | Information se dirigeant vers le système nerveux central |
| Efférent | Information quittant le SNC vers les effecteurs |
Récepteur → voie afférente → SNC → voie efférente → effecteur
10. Le neurone : unité fonctionnelle du système nerveux
Le neurone est une cellule spécialisée dans la réception, le traitement et la transmission de l'information.
Un neurone typique possède plusieurs parties importantes :
- les dendrites ;
- le corps cellulaire, ou soma ;
- l'axone ;
- les terminaisons axonales.
Les dendrites
Les dendrites constituent des prolongements spécialisés qui reçoivent de nombreux signaux provenant d'autres cellules.
Le corps cellulaire
Le corps cellulaire contient notamment le noyau et de nombreux organites nécessaires au fonctionnement du neurone.
L'axone
L'axone est un prolongement spécialisé permettant la conduction d'un signal électrique sur une certaine distance jusqu'aux terminaisons axonales.
Dendrites
↓
Corps cellulaire
↓
Axone
↓
Terminaisons axonales
↓
Synapse
Les cellules gliales
Le système nerveux ne contient pas uniquement des neurones. Il comprend également des cellules gliales, indispensables au soutien et au fonctionnement du tissu nerveux.
Selon leur type et leur localisation, elles participent notamment :
- au soutien structural et métabolique ;
- au maintien de l'environnement des neurones ;
- à la formation de la myéline ;
- à certaines fonctions immunitaires et de défense ;
- à la modulation de l'activité neuronale.
11. Qu'est-ce que la myéline ?
La myéline est une enveloppe riche en lipides entourant certains axones.
Dans le système nerveux central, elle est produite par les oligodendrocytes. Dans le système nerveux périphérique, elle est produite par les cellules de Schwann.
Sur les axones myélinisés, la gaine est interrompue à intervalles réguliers par des zones appelées nœuds de Ranvier.
Cette organisation permet une propagation rapide du potentiel d'action selon un mécanisme appelé conduction saltatoire.
Sur un axone myélinisé, le potentiel d'action est régénéré principalement au niveau des nœuds de Ranvier. La myéline permet ainsi une conduction nerveuse plus rapide et efficace.
12. Comment fonctionne le potentiel d'action ?
Les neurones utilisent des phénomènes électriques reposant sur les différences de concentration ionique de part et d'autre de leur membrane.
Lorsqu'un neurone excitable atteint certaines conditions de stimulation, il peut générer un potentiel d'action.
De manière simplifiée, celui-ci comporte :
- un état électrique membranaire au repos ;
- une dépolarisation liée notamment à l'ouverture de canaux ioniques ;
- une repolarisation ;
- le retour progressif vers les conditions de repos.
Le potentiel d'action n'est pas une substance qui « voyage » physiquement dans le nerf. Il correspond à une modification transitoire du potentiel électrique de la membrane qui se propage le long de l'axone.
13. La synapse et les neurotransmetteurs
Une synapse est une zone spécialisée permettant la communication entre un neurone et une autre cellule.
Il existe notamment des synapses chimiques et des synapses électriques.
Synapse chimique
Dans une synapse chimique, l'arrivée d'un potentiel d'action à la terminaison présynaptique entraîne une série d'événements pouvant aboutir à la libération de neurotransmetteurs.
Ces molécules traversent l'espace synaptique puis se lient à des récepteurs de la cellule postsynaptique.
Potentiel d'action
↓
Terminaison présynaptique
↓
Libération de neurotransmetteurs
↓
Récepteurs postsynaptiques
↓
Réponse de la cellule cible
Quelques neurotransmetteurs
Parmi les nombreux neurotransmetteurs du système nerveux figurent notamment :
- l'acétylcholine ;
- le glutamate ;
- le GABA ;
- la dopamine ;
- la noradrénaline ;
- la sérotonine.
Le rôle d'un neurotransmetteur dépend notamment de ses récepteurs, des cellules concernées et du circuit neuronal dans lequel il intervient.
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Découvrir le guide complet14. Voies sensitives et voies motrices
Le fonctionnement du système nerveux repose sur la circulation d'informations dans plusieurs directions.
Voies sensitives
Les voies sensitives, ou afférentes, transmettent des informations provenant de récepteurs vers le système nerveux central.
Ces informations peuvent concerner par exemple :
- le toucher ;
- la température ;
- la douleur ;
- la position du corps ;
- la vision ;
- l'audition ;
- des informations provenant des organes internes.
Voies motrices
Les voies motrices, ou efférentes, transmettent des signaux depuis le système nerveux central vers des effecteurs tels que les muscles ou les glandes.
15. Le système nerveux somatique
Le système nerveux somatique participe notamment à la perception de l'environnement et au contrôle moteur des muscles squelettiques.
Il permet par exemple :
- de percevoir un contact sur la peau ;
- de détecter la position d'une articulation ;
- de commander volontairement de nombreux mouvements des muscles squelettiques.
Le système somatique joue également un rôle dans certains réflexes qui peuvent se produire sans décision consciente préalable.
16. Le système nerveux autonome
Le système nerveux autonome (SNA) participe à la régulation de nombreuses fonctions viscérales qui ne nécessitent pas un contrôle conscient permanent.
Il influence notamment :
- la fréquence et certaines fonctions cardiaques ;
- le tonus de nombreux vaisseaux sanguins ;
- la digestion ;
- certaines sécrétions glandulaires ;
- la fonction de différents muscles lisses ;
- plusieurs mécanismes participant à l'homéostasie.
Le système nerveux autonome comprend notamment les divisions sympathique et parasympathique. Le système nerveux entérique constitue également un réseau neuronal majeur associé au tube digestif.
17. Système sympathique et parasympathique : quelles différences ?
Les systèmes sympathique et parasympathique participent tous les deux à la régulation des organes internes.
Leurs actions peuvent être opposées, complémentaires ou différentes selon l'organe concerné.
| Fonction | Sympathique | Parasympathique |
|---|---|---|
| Contexte général simplifié | Mobilisation de ressources, vigilance, réponse au stress | Repos, récupération et fonctions digestives |
| Cœur | Peut augmenter la fréquence et la contractilité cardiaques | Peut ralentir notamment la fréquence cardiaque |
| Digestion | Tend à réduire plusieurs activités digestives dans certaines situations | Favorise plusieurs fonctions digestives |
| Pupille | Participe à la dilatation | Participe à la constriction |
Les expressions « fight or flight » pour le sympathique et « rest and digest » pour le parasympathique sont utiles pour mémoriser certaines tendances générales. Elles ne résument toutefois pas toute la physiologie du système nerveux autonome.
18. Qu'est-ce qu'un réflexe ?
Un réflexe est une réponse relativement rapide et stéréotypée à un stimulus.
Un arc réflexe simple peut être représenté par :
Stimulus
↓
Récepteur sensoriel
↓
Neurone sensitif
↓
Centre d'intégration
↓
Neurone moteur
↓
Effecteur
↓
Réponse
Exemple : réflexe de retrait
Lorsqu'un stimulus potentiellement nocif est détecté, des circuits de la moelle épinière peuvent contribuer à produire rapidement une réponse motrice de retrait.
L'information peut également être transmise vers l'encéphale, où elle participe à la perception consciente et à d'autres réponses.
19. Comment le système nerveux travaille-t-il avec les autres systèmes ?
Le système nerveux interagit en permanence avec les autres systèmes du corps humain.
Système nerveux + système musculaire
Les neurones moteurs transmettent des signaux aux muscles squelettiques afin de permettre leur activation et de participer au mouvement.
Système nerveux + système cardiovasculaire
Le système nerveux autonome participe à la régulation de la fréquence cardiaque, de la contractilité cardiaque et du tonus de nombreux vaisseaux sanguins.
Système nerveux + système respiratoire
Des réseaux neuronaux, notamment au niveau du tronc cérébral, participent au contrôle automatique de la respiration. Les informations provenant de différents récepteurs permettent d'adapter la ventilation aux besoins de l'organisme.
Système nerveux + système digestif
Les systèmes nerveux autonome et entérique participent à la régulation de nombreuses fonctions digestives telles que la motricité et les sécrétions.
Système nerveux + système endocrinien
Les systèmes nerveux et endocrinien coopèrent étroitement pour maintenir l'homéostasie. L'hypothalamus constitue notamment une interface importante entre les mécanismes nerveux et endocriniens.
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Découvrir le Guide Anatomie & Physiologie20. Comment mémoriser le système nerveux ?
Le système nerveux peut sembler complexe parce qu'il existe plusieurs classifications anatomiques et fonctionnelles. Pour faciliter l'apprentissage, commencez par sa structure générale.
Étape 1 : mémoriser les deux grandes divisions
Système nerveux central
→ Encéphale
→ Moelle épinière
Système nerveux périphérique
→ Nerfs
→ Ganglions
→ Structures nerveuses périphériques
Étape 2 : mémoriser le sens de l'information
Afférent = vers le SNC
Efférent = depuis le SNC vers les effecteurs
Étape 3 : mémoriser les grandes divisions motrices
Somatique → principalement muscles squelettiques
Autonome → fonctions viscérales involontaires
Schéma général de révision
Système nerveux
↓
SNC + SNP
↓
Information sensitive + réponse motrice
↓
Somatique + autonome
↓
Sympathique + parasympathique + composante entérique
Questions fréquentes sur le système nerveux
Quelles sont les deux grandes parties du système nerveux ?
Le système nerveux comprend le système nerveux central, composé de l'encéphale et de la moelle épinière, et le système nerveux périphérique, constitué des structures nerveuses situées en dehors du SNC.
Quel est le rôle principal du système nerveux ?
Le système nerveux reçoit des informations, les intègre et coordonne de nombreuses réponses motrices, autonomes et cognitives.
Qu'est-ce qu'un neurone ?
Un neurone est une cellule spécialisée dans la communication nerveuse. Un neurone typique possède notamment des dendrites, un corps cellulaire et un axone.
Quelle est la différence entre SNC et SNP ?
Le SNC comprend l'encéphale et la moelle épinière. Le SNP comprend les structures nerveuses situées en dehors du SNC et assure une grande partie de la communication entre celui-ci et le reste du corps.
Quel est le rôle de la moelle épinière ?
La moelle épinière transmet de nombreuses informations entre l'encéphale et la périphérie et contient également des circuits participant à certains réflexes.
Qu'est-ce qu'une synapse ?
Une synapse est une zone spécialisée de communication entre un neurone et une autre cellule. Dans une synapse chimique, cette communication implique la libération de neurotransmetteurs.
Quelle est la différence entre système somatique et autonome ?
Le système somatique participe notamment au contrôle des muscles squelettiques et à la perception sensorielle. Le système autonome régule de nombreuses fonctions viscérales qui ne nécessitent pas un contrôle conscient permanent.
Quelle est la différence entre sympathique et parasympathique ?
Les systèmes sympathique et parasympathique sont deux grandes divisions du système nerveux autonome. Le sympathique participe notamment à la mobilisation de l'organisme dans certaines situations, tandis que le parasympathique favorise plusieurs fonctions associées au repos, à la récupération et à la digestion. Leurs effets exacts dépendent toutefois de l'organe et du contexte physiologique.
À quoi sert la myéline ?
La myéline entoure certains axones et favorise une conduction rapide du potentiel d'action. Sur les fibres myélinisées, la conduction implique notamment les nœuds de Ranvier.
Combien existe-t-il de paires de nerfs spinaux ?
L'être humain possède 31 paires de nerfs spinaux : 8 cervicales, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrées et 1 coccygienne.
Conclusion
Comprendre le système nerveux devient plus simple lorsqu'on commence par son organisation générale avant d'étudier ses détails.
Retenez d'abord que le système nerveux central comprend l'encéphale et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique permet la communication avec le reste du corps.
Puis ajoutez progressivement les notions de neurone, myéline, potentiel d'action, synapse, voies sensitives et motrices, système somatique et système autonome.
Recevoir → Transmettre → Intégrer → Répondre
Cette logique permet de relier l'anatomie du système nerveux à sa physiologie plutôt que de mémoriser séparément une longue liste de structures.
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Cet article fait partie de notre série consacrée à l'anatomie et à la physiologie du corps humain.
Les 11 systèmes du corps humain : organes et fonctions →
Système cardiovasculaire : anatomie du cœur et circulation →
Système respiratoire : anatomie des poumons et physiologie →
Système musculosquelettique : os, articulations et muscles →
Sources médicales et références
Cet article éducatif s'appuie notamment sur les ressources d'anatomie, de neuroanatomie et de physiologie suivantes :
-
NICHD – National Institutes of Health.
What are the parts of the nervous system?
Cette ressource du NIH présente les principales divisions du système nerveux, notamment le système nerveux central, le système nerveux périphérique et la structure générale du neurone.
Consulter NICHD / NIH – Parties du système nerveux -
NCBI Bookshelf – NIH Curriculum Supplement Series.
Information about the Brain.
Cette ressource présente le cerveau, le système nerveux périphérique, les neurones, les cellules gliales et plusieurs principes généraux de communication nerveuse.
Consulter NCBI Bookshelf – Information about the Brain -
NCBI Bookshelf – StatPearls.
Physiology, Spinal Cord.
Cette référence décrit la physiologie de la moelle épinière, son rôle dans la transmission de l'information et son organisation segmentaire avec 31 paires de nerfs spinaux.
Consulter NCBI Bookshelf – Physiologie de la moelle épinière -
NCBI Bookshelf – StatPearls.
Physiology, Nerve.
Cette ressource présente plusieurs principes de la physiologie nerveuse, notamment le potentiel d'action, la myéline, les nœuds de Ranvier et la transmission synaptique.
Consulter NCBI Bookshelf – Physiologie nerveuse -
NCBI Bookshelf – StatPearls.
Anatomy, Autonomic Nervous System.
Cette référence présente l'organisation anatomique du système nerveux autonome et ses divisions sympathique, parasympathique et entérique.
Consulter NCBI Bookshelf – Système nerveux autonome -
OpenStax – Anatomy and Physiology 2e.
The Nervous System and Nervous Tissue.
Ressource universitaire destinée à l'apprentissage de l'organisation et de la physiologie du système nerveux.
Consulter OpenStax – The Nervous System and Nervous Tissue
La présentation de certaines divisions du système nerveux peut varier légèrement selon les ouvrages et les conventions pédagogiques. Les classifications utilisées ici sont destinées à faciliter l'apprentissage introductif de l'anatomie et de la physiologie.
Avertissement : cet article est fourni uniquement à des fins éducatives et informatives. Il vise à faciliter l'apprentissage de l'anatomie et de la physiologie et ne remplace pas un enseignement médical ou paramédical officiel, un manuel de référence, un diagnostic, un traitement ou l'avis d'un professionnel de santé.