La sensibilité est souvent définie comme un système de récepteurs, ou de cellules sensitives, capable de capter et de traduire plusieurs formes d’énergie (stimulus) et de les transmettre au système nerveux central sous forme d’influx nerveux. Ces influx nerveux sont donc les sensations. L’influx nerveux est ensuite codé sous forme de potentiels d’action et l’information est transmise à des régions spécialisées du cerveau. Selon le type de stimulation, les centres de traitement de cerveau diffèrent.
Le traitement de l’information sensitive commence par la transformation de l’énergie du stimulus en potentiels gradués puis en potentiels d’action dans les fibres nerveuses. Les récepteurs sensitifs, situés aux extrémités périphériques des neurones afférents, transforment certaines formes d’énergie en potentiels gradués qui peuvent engendrer des potentiels d’action gagnant le système nerveux central. L’énergie qui parvient à un récepteur sensitif et l’active est appelée stimulus. Le processus par lequel un stimulus est transformé pour pouvoir être analysé par le cerveau est appelé transduction de stimulus.
Schéma d’un récepteur sensitif La membrane sensitive qui répond à un stimulus se localise sur une terminaison réceptrice d’un neurone afférent. Les canaux ioniques de la membrane réceptrice initient la transduction du stimulus. Les neurones afférents acheminent l’information des tissus et organes de l’organisme vers le système nerveux central.
Il existe de nombreux types de récepteurs sensitifs, dont chacun répond plus facilement à une forme d’énergie qu’à une autre. Le mode d’énergie auquel répond un récepteur dans son fonctionnement normal est appelé stimulus adapté. La plupart des récepteurs sensitifs sont extrêmement sensibles à leur forme d’énergie spécifique. Cependant, pratiquement tous les récepteurs sensitifs peuvent être activés par des formes d’énergie différentes, à condition que l’intensité du stimulus soit suffisante. Quel que soit son mode de stimulation, un récepteur ne donne naissance qu’à une seule sensation. On distingue différentes classes de récepteurs en fonction du type d’énergie auquel ils sont sensibles. Les mécanorécepteurs répondent à des stimulus comme le toucher ou l’étirement, et ils procurent des informations sensitives comme le toucher, la pression artérielle ou la tension musculaire. Les thermorécepteurs détectent à la fois le froid et le chaud. Les nocicepteurs sont des terminaisons nerveuses spécialisées qui répondent à plusieurs stimulus douloureux, comme pour les brûlures et les lésions des tissus. Dans tout récepteur sensitif, le processus de transduction fait intervenir, l’ouverture ou la fermeture des canaux ioniques du récepteur. Les ions traversent alors la membrane et engendrent un potentiel de récepteur. La conversion des potentiels de récepteurs en potentiels d’action qui véhiculent une information sensitive vers le système nerveux central est appelée codage. Ce codage débute dans les neurones récepteurs du système nerveux périphérique. Un neurone afférent unique avec toutes ses terminaisons réceptrices constitue une unité sensitive. Le plus souvent, la terminaison périphérique d’un neurone afférent se divise en de nombreuses petites branches, chacune se terminant par un récepteur. La partie du corps qui, quand elle est stimulée, engendre une activité dans un neurone afférent est appelé champ récepteur de ce neurone. Les champs récepteurs de neurones adjacents se chevauchent, donc la stimulation d’un point unique active plusieurs unités sensitives, il n’existe donc presque pas d’activation d’une unité sensitive unique. Le nombre de chevauchements des champs récepteurs dépend de la partie du corps où l’on se trouve.
Schéma d’une unité sensitive
La localisation du stimulus est la partie de l’organisme où le stimulus a été appliqué.
La perception de la localisation du stimulus dépend de la taille du champ récepteur couvert par une unité sensitive unique et du chevauchement des champs récepteurs voisins. Les neurones des voies spécifiques ne véhiculent l’information vers des aires de réception primaires spécifiques du cortex cérébral que pour un seul type de stimulus.
La sensibilité de la peau, des muscles, des os, des tendons et des articulations est appelée sensibilité somatique. Ses récepteurs spécialisés sont appelés récepteurs somatiques. Certains répondent à la stimulation mécanique de la peau, des poils et des tissus, d’autres à des modifications chimiques ou thermiques. L’activation des récepteurs somatiques engendre les sensations de toucher, de pression, de chaud, de froid, de douleur. La stimulation de mécanorécepteurs cutanés engendre des sensations de toucher-pression, comme le déplacement des poils, la pression profonde, les vibrations et le toucher superficiel par exemple. Ces mécanorécepteurs sont des terminaisons nerveuses spécialisées. Les mécanorécepteurs cutanés s’adaptent à des vitesses différentes. Près de la moitié sont à adaptation rapide (c’est-à-dire qu’ils ne déchargent qu’aux modifications de stimulus) et les autres à adaptation lente. L’activation des premiers assure les sensations de toucher, de mouvement et de vibration, et celle des derniers la sensation de pression.
Certains récepteurs ont des champs récepteurs petits et bien définis et procurent une information précise sur les contours de l’objet au contact de la peau. Ces récepteurs se concentrent à la pointe des doigts. A l’inverse, d’autres récepteurs ont des champs récepteurs étendus, avec des limites floues, pouvant couvrir parfois tout un doigt, ou une surface importante de la paume. Ces récepteurs renseignent sur l’étirement de la peau et les mouvements articulaires. On trouve deux types de thermorécepteurs dans la peau, chacun répondant à un encadrement donné de températures. Les récepteurs au chaud répondent à des températures de 30 à 43°C, alors que les récepteurs au froid sont stimulés par de petites baisses thermiques. On ne sait pas comment la chaleur ou le froid agissent sur les terminaisons des neurones afférents thermosensibles pour engendrer des potentiels d’action.
Les récepteurs des stimulus de la douleur sont appelés nocicepteurs. Ils répondent à une déformation mécanique, à une chaleur excessive et à de nombreuses substances chimiques. Contrairement aux mécanorécepteurs, les nocicépteurs sont des terminaisons nerveuses libres dépourvues de toute spécialisation.
Schéma de différents récepteurs cutanés
A – Corpsule tactile (toucher léger)
B – Corpsule tactile (toucher)
C – Terminaisons nerveuses libres (douleur)
D- Corpsule lamellée (pression profonde)
E – Corpsule de Ruffin (chaleur)
Après leur entrée dans le système nerveux central, les fibres nerveuses afférentes provenant des récepteurs somatiques font synapse sur des neurones qui gagnent essentiellement le cortex somatosensitif via le tronc cérébral et le Thalamus. Ces voies sont organisées différemment dans la moelle épinière et dans l’encéphale. La voie autérolatérale fait sa première synapse entre le neurone récepteur sensitif et un deuxième neurone localisé dans la substance grise de la moelle. Ce deuxième neurone traverse la colonne autérolatérale de la moelle vers le thalamus où il fait synapse avec des neurones qui se projettent dans le cortex. La voie autérolatérale traite l’information douloureuse et thermique. La deuxième grande voie est la voie de la colonne dorsale. Les neurones récepteurs sensitifs se projettent vers le tronc cérébral où a lieu la première synapse. Comme dans l’autre voie, la deuxième synapse a lieu dans le thalamus d’où des projections sont émises vers le cortex somatosensitif. Les voies traversent la ligne médiane. Les neurones afférents passent de leur point d’entrée dans le système nerveux central vers le coté opposé soit dans la moelle épinière (système autérolatéral), soit dans le tronc cérébral (système de la colonne dorsale). Ainsi, la moitié gauche du corps est représentée sur l’hémisphère droit du cerveau et inversement.
Schéma des différentes voies nerveuses du système somatosensitif
Emplacement de cortex somatosensitif au niveau de cerveau
