La douleur

Quels mécanismes entrent en jeu lors d’une action du milieu sur le corps ? Que se passe-t-il précisément dans le cas où cette action génère une douleur?  Nous chercherons tout d’abord à comprendre comment ces actions sont captées par le corps, ensuite comment elles sont transmises et pour finir quelle réaction elles suscitent. Cette partie permettra de comprendre comment notre corps perçoit son milieu en nous focalisant spécifiquement sur la douleur. Par la suite, nous chercherons des analogies avec les végétaux pour tenter de déterminer s’ils  disposent de mécanismes similaires.

1) Comment sait-on que notre milieu agit sur nous ?

Nous percevons notre milieu grâce à des capteurs tapissant notre peau et bien d’autres endroits. Ces capteurs vont transmettre des informations venant du milieu à notre cerveau. Ils sont à l’origine de nos 5 sens. Cependant nous n’allons pas nous attarder sur chacun des 5 sens. Nous allons plutôt étudier en détail le toucher. Pourquoi le toucher précisément? Tout simplement car c’est le sens qui est lié à la douleur. On ne peut ni sentir (odorat), ni voir (vue), ni entendre (ouïe), ni goûter (goût) la douleur mais on la ressent (peau). Le toucher ne nous informe pas que sur la douleur : il nous informe sur la température,  sur la forme d’un objet, sur sa surface, sa consistance. Toutes ces perceptions sont liées à des capteurs différents qui se trouvent dans la peau et sont chacun spécialisé dans un type d’information. Les capteurs se trouvent en plus grand nombre au niveau des extrémités donc des doigts, de la bouche ou encore des pieds. Le schéma suivant représente les récepteurs principaux situés au niveau de la peau.

Figure 1 : coupe de la peau (épiderme, derme, hypoderme)

On identifie  comme capteurs* au niveau de la peau :

  • les corpuscules de Meissner qui réagissent à des variations de contacts légers, c’est par exemple grâce à eux qu’on ne sent plus nos habits quelques secondes après les avoir mis : ils transmettent l’information rapidement au cerveau ; ce sont des détecteurs de vitesse.
  • Les disques de Merkel qui sont sensibles à la pression. Ils sont à adaptation lente et informent sur des pressions localisées.
  • Les corpuscules de Ruffini qui sont également sensibles à des pressions mais ont la particularité d’être sensibles à l’étirement de la peau.
  • Les corpuscules de Pacini qui sont sensibles aux vibrations
  • il existe aussi des « capteurs » de température qui sont des terminaisons nerveuses (libres)*. Les récepteurs du froid sont situés dans l’épiderme et ceux du chaud dans le derme. Cependant il est important de noter que la sensation de froid ou de chaud dépend du milieu dans lequel on se trouvait avant.

Les disques de Merkel et les corpuscules de Ruffini ont tout les deux la capacité de coder la durée et l’intensité de la pression.

Dans le cas de la douleur

Les capteurs de la douleur sont appelés nocicepteurs. Il y a quatre types de nocicepteurs différents : mécaniques (torsion, piqûre), thermiques, sensibles aux agents chimiques (substance produite par des tissus lésés) et polymodaux (mécaniques et thermique). Ce sont comme les capteurs thermiques des terminaisons libres.

Nocicepteurs

Nocicepteurs

On dispose donc de capteurs partout dans notre corps pour pouvoir percevoir notre milieu. Ils sont aussi à  l’origine de la perception de la douleur. Ce sont ces capteurs ou des équivalents que nous chercherons à trouver chez les végétaux. Nous chercherons à comprendre si les végétaux disposent de capteurs identiques ou d’un équivalent..En effet il est important d’étudier ces capteurs car si les végetaux ne disposent d’aucun mécanisme pour recevoir une éventuelle douleur, il est fort probable qu’ils ne souffrent pas. Nous allons par la suite chercher à comprendre comment la réception d’une information va être transmise et interprétée.

2)  La transmission de l’information nerveuse

Nous allons à présent chercher à comprendre comment la réception d’une information va pouvoir être transmise et interprétée.

Le dictionnaire donne la définition suivante de l’’influx nerveux : « un phénomène semblable à un courant électrique qui se propage dans le nerf et transmet les commandes aux muscles, les sensations au cerveau ». Cet influx va prendre naissance au niveau des récepteurs vus précédemment dont l’excitation sera de nature environnementale. Ces derniers libèrent alors des neurotransmetteurs* .Ces neurotransmetteurs, se placent par la suite sur un neurone et plus précisément sur des récepteurs situé sur le neurone post-synaptique.

Figure 3&4 : Neurone et Neurotransmetteur

Chaque récepteur est connecté à un neurone (certains sont des terminaisons de neurones) ou plus précisément au nerf* qui d’après la définition vue précédemment va conduire l’influx jusqu’au cerveau (ou moelle épinière). L’influx nerveux repose sur l’échange d’information entre neurones. Ces neurotransmetteurs ouvrent alors des canaux* sodiques qui constituent la base du signal nerveux : on parle alors de potentiel d’action, car l’influx nerveux est transmis.

Figure 4 : Potentiel d’action

https://i2.wp.com/www.daskoo.org/upload/thumbs/potentiel-d-action_300.jpeg

L’ouverture de ces canaux va créer une dépolarisation dans la membrane*. Elle  provoque une entrée massive d’ions sodium dans la cellule (dans le cas inverse la cellule restera au potentiel de repos). Ces ions, de charge positive, dépolarisent la partie intra-membranaire de la cellule, chargée négativement lors du  potentiel de repos. Un équilibre est alors atteint et les canaux potassiques s’ouvrent. La sortie des ions potassium provoque une repolarisation de l’intérieur de la membrane de la cellule qui retourne à une valeur de -70 mV. La pompe Na+K+ATPase équilibre ensuite les concentrations en ions a l’intérieur et en dehors de la membrane de la cellule (à la différence des autres pompes, cette pompe est toujours en fonctionnement). Lorsqu’un canal sodique à voltage dépendant est activé,  il active les autres canaux sodiques à proximité.  Si cette dépolarisation est assez importante et qu’une valeur seuil est dépassée, le signal nerveux pourra être transmis ; dans le cas inverse, aucune information ne sera transmise. La base de transmission du signal nerveux repose donc sur une différence de potentiel de part et  d’autre de la membrane.

Fonctionnement canaux ioniques

Fonctionnement canaux ioniques

 

L’influx nerveux ne se propage que dans un sens, en effet  les canaux sodiques se ferment pendant une période réfractaire après leur activation .Cet influx se propage jusqu’au bouton terminal. Le neurone délivre ensuite d’autres neurotransmetteurs entraînant ainsi une réaction en chaîne reprenant le processus décrit précédemment. Ce phénomène est appelé influx nerveux .Les nerfs acheminent alors l’influx jusqu’à la moelle épinière qui selon le type de signal reçu le reconduira directement aux muscles (réflexe) ou au cerveau.

En résumé, l’influx nerveux est transmis grâce à des échanges entre neurones et est interprété par la moelle épinière ou le cerveau. Les végétaux sont-ils dotés d’un centre d’interprétation et de cellules capables de se transmettre l’information ?

Nous avons orienté nos recherches pour identifier si ce mécanisme se produit également chez les végétaux. Ou à défaut, comprendre comment se transmettent les informations.

Récepteur et neurotransmetteur spécifiques à la douleur

Nous avons vu précédemment que la douleur prenait naissance au niveau des récepteurs de douleur appelé nocicepteurs. Cependant elle est aussi caractérisée par un neurotransmetteur spécifique : la substance P, de formule brute C63 H98N18O13S. La concentration en cette substance se fixant sur les récepteurs prévus à cet effet, elle détermine l’intensité de la dépolarisation : si la quantité en substance P est suffisante, le potentiel membranaire  va dépasser une valeur seuil.  Cette valeur alors dépassée, les canaux sodiques à voltage dépendant vont s’activer et va suivre le déroulement normal de l’influx nerveux. Une fois l’information de la douleur transmise jusqu’au cerveau, elle va être interprétée comme douleur dans le thalamus et le cortex cérébral.

Nous ressentons la douleur continuellement cependant elle est fortement atténuée par des neurotransmetteurs : les enképhalines.

Action des  enképhalines

Action des enképhalines

Ces dernières agissent au niveau de récepteurs spécifiques, dit opioïdes. Ces récepteurs sont placés près du bouton terminal de l’axone et leur fonctionnement est identique à celui des récepteurs post-synaptiques. Lorsque ces récepteurs captent des enképhalines, ils ouvrent des canaux sodiques qui vont inhiber le potentiel d’action.

La douleur a donc comme caractéristique un récepteur et un neurotransmetteur particuliers.

Elle va être interprétée dans deux zones du cerveau : le thalamus et le cortex cérébral.

Chemin de la douleur

Chemin de la douleur

3. Rôle de la douleur

Nous allons maintenant essayer- au travers d’un travail de réflexion basé sur nos connaissances- d’interpréter à quoi peut servir cette communication avec le milieu et en quoi la douleur nous est utile ou inutile.

Nous pensons que l’utilité de cette communication réside dans la survie de l’espèce humaine. Tous les êtres vivant ont besoin de ressources pour survivre. Nous dépendons fortement de notre milieu, pour ce qui concerne par exemple nos ressources vitales. Notre milieu nous procure l’eau et la nourriture nécessaires à notre survie. La communication avec notre milieu est essentielle pour accéder à ces ressources. Cette communication sert également à nous protéger : nous n’étions pas à l’abri des prédateurs il y a 3 millions d’années, et pour survivre nous avons dû exploiter les ressources de notre milieu, pour compenser ce que la nature ne nous avait pas donné. Cette communication nous a aussi permis de faire des progrès (c’est ainsi que l’homme a un jour compris qu’il pouvait se tenir debout) ou encore de nous regrouper (toujours pour la survie) pour affronter les danger de la nature ou des autres prédateurs.

La douleur fait aussi partie de la perception de notre milieu: elle nous avertit quand quelque chose va mal, devient dangereux pour notre corps. Elle a pour but de nous éloigner de la source de douleur, de danger. Elle est indispensable à notre système de survie. Pourrait-on en déduire que la survie des espèces végétales suppose également qu’elles perçoivent la douleur ? C’est ce que nous allons chercher à comprendre.

En résumé, la douleur suppose l’existence d’un système de réception, de communication et de réaction.

Schéma résumé du mécanisme de la douleur

Schéma résumé du mécanisme de la douleur

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