La communication neuronale

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Peinture « Matern’Ailes », Alicia LEFEBVRE, 2012

La communication neuronale

Point scientifique

Les neurones se connectent entre eux, c’est-à-dire qu’ils communiquent, qu’ils échangent avec des boîtes aux lettres où des messages chimiques peuvent passer. Leurs connexions sont appelées synapses.

 

Nous allons détailler quelques notions avec notre matériel pédagogique et leurs mise en application en atelier, exposition ou autres démarches de l’association.

 

Notions abordées dans cette page :

    Ateliers, exposition et autres activité de l'association

    Explication illustrée

    Nombre de neurones

    Il y a 100 milliards de neurones dans notre cerveau. 100 milliards, c’est aussi le nombre d’étoiles qu’il y a dans notre galaxie. Donc c’est comme si on avait une galaxie dans le cerveau.

     

    Productions Gonesse (15)
    « Influx nerveux en galaxie » par Maël – Lycée Renée Cassin, Gonesse.

     

    Les synapses

     

    Les neurones se connectent entre eux afin de communiquer les uns avec les autres.

     

    Matern'Ailes.
    Peinture « Matern’Ailes », Alicia LEFEBVRE, Paris 2012.
    1. Travail à l'encre (2) - Collège Jean Monnet, Saint Jorioz
    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.

    Sur les cellules en tissu, un système de scratchs permet de former les synapses:

     

    Synapses - deux sculptures en tissu neuronales connectées par des scratchs - Photo INSERM/Boudin, Hélène/Le Berre-Scoul, Catherine/U913/IMAD
    Synapses – deux sculptures en tissu neuronales connectées par des scratchs – Photo INSERM/Boudin, Hélène/Le Berre-Scoul, Catherine/U913/IMAD
    AB

     

    Le sens des connexions

    On remarque qu’il y a un sens au niveau des connexions, tous les scratchs ne s’assemblent pas entre eux.

    Les dendrites (scratchs mous sur la tête du neurone) se connectent avec les axones (scratchs durs sur les terminaisons tout en bas).

     

    1. Document-page-001
    Travaux Pratiques niveau 4ème – modélisation synapse – Collège Jean Monet – Saint Jorioz.
    Microglie (à gauche) et deux neurones moteurs forment une synapse (à droite).
    Microglie (à gauche) et deux neurones moteurs forment une synapse avec de la pate d’amande (à droite).

     

    Le nombre de connexions possibles

    Chacun des 100 milliards de neurones, peut se connecter entre mille et dix mille fois avec les autres neurones (tout dépend des sources).

     

    9. Enfants réseau neurones bis (2)

    Réseau de neurones en tissu – Classe de CM1/CM2 – Ecole des cerisiers câlins, Cize (Jura).

     

    Vous comprenez pourquoi je ne les ai pas tous cousus…

     

    Les réseaux

     

    Les neurones se connectent avec de nombreux autres neurones simultanément pour former des réseaux (loi de Hebb) : pour les neuroscientifiques, apprendre consiste à construire des réseaux de neurones.

     

    « Nébuleuse »
    Alicia Lefebvre, « Nébuleuse », 2014. Acrylique brillante sur toile, 130×97 cm (sans encadrement).

     

    Productions Gonesse (7)
    “Le cycle des neurones” (réseau de neurones) par Marisa – ST2S2 – Lycée René Cassin, Gonesse.

     

    Les neurones dans le cerveau formant des connexions (synapses)
    Les neurones dans le cerveau formant des connexions (synapses), dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.
    Réseau de neurones - Savanturiers
    Réseau de neurone avec les Savanturiers et la Mairie de Paris dans les temps périscolaires.

     

    Synapses - les enfants connectent leurs cheveux (dendrites) avec leurs pieds (terminaisons axonales) - Périscolaire (2)

    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 messages chimiques

     

    Au niveau des synapses, un neurone envoie un message chimique dans la boîte aux lettres (récepteur) de son voisin qu’il touche. Ce sont les neurotransmetteurs (représentés ici par des pompons) qui vont dans les récepteurs (représentés ici par les tubes en plastique).

    Parmi les neurotransmetteurs, on connait la dopamine, l’acétylcholine, la noradrénaline, le glutamate, etc…)

    Sur la photo ci-dessous, le Zoom pointe une synapse, connexion entre deux neurones.

    3. Axo-dendritic synapse between pyramidal neurons with excitatory synapses (1t) - Copie
    Commande de neurones par le 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.

     

    2. Axo-dendritic synapse between two pyramidal neurons (axonic button and dendritic spine) (3)

    2. Axo-dendritic synapse between two pyramidal neurons (axonic button and dendritic spine) (2)

     

    Zoom sur synapse entre deux neurones pyramidaux, commande du Donders Institute, Nimègue, Pays-Pas.

     

     

    Exposition cellules en tissu Reuil Malmaison - Bibliothèque Jacques Baumel - La Science se livre - Février 2015
    Exposition cellules en tissu Reuil Malmaison – Bibliothèque Jacques Baumel – La Science se livre – Février 2015.

     

    Les mains neurones Février 2020 Périscolaire (5)
    Les mains neurones – Synapse – Février 2020 – temps périscolaire avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.

    Pastels - Synapse (15) Alicia LEFEBVRE
    Pastels – Synapse tripartite

    2. Document-page-002
    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).
    “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.
    “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)
    Deux neurones légendés formant des synapses (connexions), dans les temps périscolaires avec les Savanturiers et la Mairie de Paris.

     

     

     

     

     

    L’activation des synapses amène également des nouveaux récepteurs qui viennent aider à réceptionner tous les messages.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    16. Récepteurs + fil chenille (2)
    Récepteur jaune que l’on rajoute à l’aide du fil chenille sur le dendrite bleu du neurone.

     

    18. Perles Carmen cylindres et São Paulo rondelles de la droguerie
    Récepteurs à rajouter sur les neurones; les teintes de vert représentent les récepteurs inhibiteurs, et les teintes de rouge représentent les récepteurs excitateurs.

     

     

     

    Les ions

     

    Il existe différents types d’ions en jeu dans la communication neuronale: le calcium, le sodium, le potassium et le chlore.

     

    Boîte à ions - Neurones commandés par l'Université Paris Descartes.
    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:

     

    Mise en scène:

    Prototype de neurones en tissu et ions (1)

    Prototype de neurones en tissu et ions (2)

     

    Pompon jaune: neurotransmetteur

    Tube blanc: récepteur

    Prolongement rose: dendrite du neurone

    Entonnoir à perles de rocaille: transvasement d’ions

     

    Neurones commandés par l’Université Paris Descartes, en collaboration avec Marion Noulhiane, enseignante -chercheuse (NeuroSpin-Centre d’Energie Atomique):

     

     

    8. Les ions sodium rentrent en post synaptique (2)
    Les ions sodium rentrent en post synaptique

     

    9. Les ions potassium rentrent en post synaptique
     Les ions potassium rentrent en post-synaptique.

     

    La communication électrique

     

    La lampe à vélo

    Neurones avec lampe à vélo! Crédit photo ©Sacha Lenormand pour le British Council.
    Neurones avec lampe à vélo! Crédit photo ©Sacha Lenormand pour le British Council.

    Neurones guirlande 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:

    Mise en scène

    Vidéos de présentation du matériel et des concepts associés

    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.

    Site de cognijunior: cognijunior.org

    Template du puzzle de Cogni’junior: https://cognijunior.org/portfolio/puzzle-anatomique/

    Conte Mimi la Microglie – Les aventures de Mimi: https://cognijunior.org/activites/creations/?cat=contes-fr

    Alternance des messages électriques et chimiques à la Fête de la Science au CRI

    Communication neuronale version université

    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.

    Explication illustrée (suite)

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    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

    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