Peinture « Matern’Ailes », Alicia LEFEBVRE, 2012
La communication neuronale
Point scientifique
Les neurones se connectent entre eux, leurs connexions s’appellent synapses.Deux types de messages alternent dans les réseaux neuronaux: les messages de nature chimique, et les messages de nature électrique.
Nous allons détailler quelques notions avec notre matériel pédagogique et leurs mise en application en atelier ou exposition.
Notions abordées dans cette page :
Explication illustrée
Ateliers, expositions et autres activités de l'association
1. L’organisation en réseau
1.1. Nombre de neurones
- « Influx nerveux en galaxie » par Maël – Lycée Renée Cassin, Gonesse.
1.2. Les synapses
- Peinture « Matern’Ailes », Alicia LEFEBVRE, Paris 2012.
- Encre, paille et souffle, élève de 4e – Enseignements Pratiques Interdisciplinaires arts plastiques et Sciences de la Vie et de la Terre, Collège Jean Monnet, Saint Jorioz.
- Synapses – deux sculptures en tissu neuronales connectées par des scratchs – Photo INSERM/Boudin, Hélène/Le Berre-Scoul, Catherine/U913/IMAD
- Neurones en papier 3D connectés à l’aide de scratchs dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris, sur Photo de l’INSERM/Boudin, Hélène/Le Berre-Scoul, Catherine/U913/IMAD –
- Microglie (à gauche) et deux neurones moteurs forment une synapse avec de la pate d’amande (à droite).
Neurone moteur et ses scratchs à synapse en omelette – Atelier médiathèque de Meyzieu – Fête de la Science octobre 2021 par Eva, 7 ans
1.3. Le sens des connexions
Par essai/ erreur, on déduit que les scratchs des dendrites (scratchs mous sur les antennes des neurones) se connectent avec les scratchs axones (scratchs rugueux sur les terminaisons tout en bas).
- Travaux Pratiques niveau 4ème – modélisation synapse – Collège Jean Monet – Saint Jorioz.
1.4. Le nombre de connexions possibles
Vous comprenez pourquoi je ne les ai pas tous cousus… ! 😉
- Réseau de neurones en tissu – Classe de CM1/CM2 – Ecole des cerisiers câlins, Cize (Jura).
1.5. Les réseaux
- Alicia Lefebvre, « Nébuleuse », 2014. Acrylique brillante sur toile, 130×97 cm (sans encadrement).
- “Le cycle des neurones” (réseau de neurones) par Marisa – ST2S2 – Lycée René Cassin, Gonesse.
- Réseau de neurones en tissu – Présentation pour une école de taekwondo à l’USM VILLEPARISIS SECTION – 3 juillet 2021.
- Synapses – les enfants connectent leurs cheveux (dendrites) avec leurs pieds (terminaisons axonales) – dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
- Les neurones dans le cerveau formant des connexions (synapses), dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
- Réseau de neurone avec les Savanturiers et la Mairie de Paris dans les temps périscolaires.
2. La communication chimique
– en haut (le champignon à l’envers en bleu et vert), la terminaison du neurone (axone),
– en bas (le champignon à l’endroit en bleu), le dendrite du neurone auquel il est connecté,
– sur les côtés en vert, jaune, rose et bleu, les pieds des Astrocytes.
– les messages chimiques dans leurs vésicules (points roses dans les grands ronds bleus) dans la partie du haut (terminaison du neurone).
- Pastels – Synapse tripartite. Synapse en pastels dessinée pendant le premier confinement 2020.
2.1. Récepteurs et neurotransmetteurs
Au niveau des synapses, un neurone envoie un pompon (message chimique ou neurotransmetteur) dans la boîte aux lettres de son voisin (récepteur), auquel il est connecté.
On met les pompons dans les tubes afin de représenter les neurotransmetteurs allant dans les récepteurs.
- Exposition cellules en tissu Reuil Malmaison – Bibliothèque Jacques Baumel – La Science se livre – Février 2015.
Parmi les neurotransmetteurs, on connait la dopamine, l’acétylcholine, la noradrénaline, le glutamate, etc…
- Travaux Pratiques niveau 4ème – modélisation synapse – Collège Jean Monet – Saint Jorioz.
- “Blue synapse” par Fanny, Lycée Renée Cassin, Gonesse. A gauche: Neurotransmetteurs (coton) dans leur vésicule (marron) dans les terminaisons axonales (bleu). A droite : Récepteurs (marron) sur les dendrites (bleu).
- “Neuroarbre” avec les fourmis qui amènent les messages d’un neurone à un autre par Jayamine, Dessin d’élève du Lycée Renée Cassin, Gonesse, Année scolaire 2019-2020.
- Deux neurones légendés formant des synapses (connexions), dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
2.2. Vésicules à neurotransmetteurs
Zoom sur une synapse entre deux neurones pyramidaux niveau université, commande du Donders Institute (Nimègue, Pays-Pas).
Au niveau des synapses, les neurotransmetteurs (petits pompons), sortent de leur vésicule (petite coque noire), et viennent se loger sur les récepteurs (petits tubes) présents sur les dendrites du neurone qui réceptionne le message.
Les vésicules étaient les ronds bleu dans le dessin en pastels présenté dans l’introduction du paragraphe, contenant les petits points roses.
- Neurone inhibiteur à gauche (en bleu) et deux neurones pyramidaux à droite (en noir).
- Synapse entre une terminaison axonale et une épine dendritique – Neurotransmetteur en rouge dans sa vésicule sur la terminaison axonale
- Synapse entre une terminaison axonale et une épine dendritique – Neurotransmetteur en rouge sorti de sa vésicule et posé sur le récepteur de l’épine dendritique
2.3. Système clef-serrure
- Les mains neurones – Synapse – Février 2020 – temps périscolaire avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
Vidéo d’un atelier à Valenciennes où les enfants construisent leur neurone dans l’atelier assemblage de neurones, et doivent choisir les couples récepteurs-neurotransmetteurs de la même couleur:
2.4. Récepteurs mobiles
- Récepteur jaune que l’on rajoute à l’aide du fil chenille sur le dendrite bleu du neurone.
- Récepteurs à rajouter sur les neurones; les teintes de vert représentent les récepteurs inhibiteurs, et les teintes de rouge représentent les récepteurs excitateurs.
2.5 Les ions
- Boîte à ions avec calcium en bleu, sodium en rouge, potassium en jaune et chlore en vert.
En fait, les neurotransmetteurs ne rentrent pas vraiment dans les récepteurs, ils se posent dessus pour laisser place à des ions qui entrent dans les dendrites de la cellule, via le récepteur.
- Pompon jaune: neurotransmetteur
- Tube blanc: récepteur
- Prolongement rose: dendrite du neurone
- Entonnoir à perles de rocaille: transvasement d’ions
- Les ions sodium rentrent en post synaptique
- Les ions potassium rentrent en post-synaptique
Mise en scène
Vidéo MTTVC (Même Toi Tu Vas Comprendre)
3. La communication électrique
On parle de message intra-neuronal, car il passe à l’intérieur d’une cellule neuronale.
3.1. Version lampe à vélo
Une façon facile et peu coûteuse de manipuler l’idée de passage des messages électriques, consiste à prendre une lampe à vélo, la faire partir du noeud papillon du neurone, et la faire descendre le long de l’axone, comme on peut le voir dans la vidéo présentant l’atelier à Valenciennes dans le point 2.2. Le système clef-serrure.
- Neurones avec lampe à vélo! Crédit photo ©Sacha Lenormand pour le British Council.
On peut également prendre deux lampes à vélo de deux couleurs différentes pour illustrer les neurones excitateurs d’une part, ainsi que les neurones inhibiteurs d’autre part, comme sur le modèle ci-dessous.
3.2. Version guirlandes de Noël
Une autre façon plus sophistiquée de représenter le passage des messages de nature électriques dans les neurones est de coder des bandes de LEDs que l’on insère dans les axones.
Sur toile :
Sur sapin de Noël :
3.3. Niveau université
- Noeuds de ranvier avant dépolarisation – ions K+ en jaune à l’intérieur de l’axone, et ions Cl- en vert et Na+ en rouge à l’extérieur.
- Noeuds de ranvier après dépolarisation – ions K+ en jaune à l’extérieur de l’axone, et ions Cl- en vert et Na+ en rouge à l’intérieur.
Vidéo des neurones cousus pour l’Université Paris-Descartes: Neurones commandés par Marion Noulhiane, chercheuse à NeuroSpin, qui servent de matériel pédagogique dans les amphithéâtres de cours de neurosciences pour les classes de licence à l’Institut de psychologie Paris-Descartes, Boulogne-billancourt.
4. Synthèse: alternance des messages de nature chimique et électrique
On a donc, des messages de nature chimique (pompons ou neurotransmetteurs) en inter-neuronal, entre deux neurones; et des messages de nature électrique (lampe à vélo, leds, perles de rocaille en ions, ou potentiel d’action) en intra-neuronal, au sein d’un même neurone.
Sur cette vidéo vous trouverez comment articuler l’alternance des messages chimiques et des messages électriques dans les réseaux de neurones une fois connectés (Fête de la Science au CRI) :
Alternance des messages électriques et chimiques en atelier (école primaire)
Voici comment, en atelier, avec des pompons et une lampe à vélo, on peut représenter l’alternance des messages électriques et des messages chimiques :
Intervention dans une classe de CP de l’école primaire Saint Jean-Baptiste à Valenciennes, atelier assemblage de neurones.
Incarnation par la motricité de la notion d’alternance de messages de nature électrique et chimique dans les réseau de neurones. Chaque élève a assemblé son propre neurone avant de le connecter à celui des autres via les scratchs afin de former un grand réseau.
Merci à Emeline Danna, leur professeure ; Thomas Chabalier pour la musique du générique et Sevan Garmirian pour sa jolie photo de neurone à la toute fin.
Ressources
Récapitulatif et liste
Matériels
- Une noix (dans la nature ou votre supermarché)
- Un cerveau démontable (moteur de recherche sur internet)
- Une cervelle de veau ou d’agneau (prix entre 2€50 et 7€), plus facilement disponible dans une boucherie hallal (à commander par avance au besoin).
- Vaisseau sanguin (dans notre boutique à 5€), ou à imaginer par vos soins (stylo rouge, tuyau à peindre…)
- Boule de noël transparente disponible dans les boutiques de loisir créatif, ou boîte quelconque et feuille de papier
- Neurones en tissu
- Lampes à vélo
- Neurones électroniques
- Neurones niveau université avec ions au niveau des noeuds de ranvier
- Boîte à ions
Fiches activités
Les puzzles de l’association Cogni’Junior
- Puzzle du cerveau fait par Bruno Boyer.Page explicative. Contient également le modèle à télécharger librement.
- D’autres puzzles sur différentes thématiques conçus par l’association Cogni’Junior
Projets
Nos activités et productions
- Intervention au lycée René Cassin, Gonesse: Synthèse intervention, album photo souvenir.
- Exposition et stand, Palais de la Découverte, Semaine du cerveau, 2015 | Flickr
- Observation et dissection d’une cervelle d’agneau – Temps périscolaires – YouTube
- Dessins de cerveau, neurones connectés, nerf, motricité | Flickr dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
- Expo et atelier pour CM2/6e au Grand Lemps, médiathèque La Fée Verte, Octobre 2016 | Flickr
- Exposition et ateliers, Médiathèque de Montbrison, Fête de la Science 2019. | Flickr
- Ateliers interdisciplinaires au collège Jean Monnet à Saint Jorioz, année 2019: album photo souvenir.
- Atelier et exposition à l’Espace Pierre Gilles de Gennes: album photo souvenir.
- Atelier bonbons-neurones dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris: album photo souvenir.
- Co-présentation avec Xavier HINAUT au Forum des Sciences Cognitives 2014 – « Comment apprendre la grammaire aux robots »
rel= »noopener »>Exposition et stand, Palais de la Découverte, Semaine du cerveau, 2015 | Flickr