Le cours de neurophysiologie cellulaire propose une exploration approfondie des caractéristiques cellulaires et moléculaires des fonctions neuronales. Parmi les thèmes clés abordés figurent les composants cellulaires du système nerveux, le développement du SNC, ainsi que l’organisation et le fonctionnement des régions synaptiques et non synaptiques des neurones. Le cours examine les rôles des structures présynaptiques et postsynaptiques, la polarité axonale et dendritique, ainsi que la dynamique des vésicules synaptiques, en approfondissant les mécanismes sous-jacents à la plasticité synaptique et à l’apprentissage. Les étudiants étudieront également les réponses aux lésions, les processus de réparation et les différences de capacité régénérative entre le SNC et le SNP. Le cours se termine par une analyse des jonctions communicantes dans la communication neuronale, le développement et les pathologies.
Ce cours est conçu pour offrir une compréhension détaillée et intégrative de la neurophysiologie moléculaire et cellulaire. Les discussions de groupe et les questions guides fournies au préalable visent à favoriser un apprentissage actif et à promouvoir une compréhension conceptuelle plus approfondie de la matière.
* Principaux composants cellulaires du système nerveux. Classification des neurones selon les méthodes traditionnelles et les nouvelles approches.
* Voies de migration au cours du développement du SNC. Développement de la polarité neuronale et spécification des axones et des dendrites. Régulation du transport intracellulaire axonal et dendritique : voies de transport neuronales, cytosquelette, types et fonctions des protéines motrices.
* Structure en mosaïque des neurones I. : la zone présynaptique et ses fonctions. Libération quantique et microdomaines de Ca au sein de la présynapse. Renouvellement des vésicules synaptiques et architecture présynaptique.
* Structure en mosaïque des neurones II : la zone postsynaptique et ses fonctions. Structure et fonction des épines dendritiques. Formation et maintien de la zone postsynaptique. Séparation de phases et protéines de charpente, réarrangements du cytosquelette. Transport et renouvellement des récepteurs des neurotransmetteurs. Comparaison des caractéristiques postsynaptiques excitatoires et inhibitrices.
* Structure en mosaïque des neurones III : l’axone et le segment initial axonal. Formation, structure et fonctions du segment initial axonal (AIS) et du nœud de Ranvier. Gaine de myéline dans le SNP et le SNC.
* Réparation et régénération au sein du système nerveux central et périphérique suite à une lésion mécanique. Événements proximaux et distaux lors d’une section axonale, signaux rétrogrades et antérogrades. Différences dans la régénération axonale au sein du SNP et du SNC. Réactions de l’astroglie, formation de la cicatrice gliale.
* Différentes formes de plasticité neuronale et ses principales manifestations : composantes présynaptiques et postsynaptiques. Plasticité synaptique à court et à long terme. Apprentissage associatif : plasticité dépendante du timing des pics d’activité, LTP et LTD. Plasticité intrinsèque et homéostatique, adaptation dépendante de l'activité aux niveaux synaptique et cellulaire.
* Jonctions communicantes (GJ) au sein du système nerveux : rôles fonctionnels et pathologiques. Structure et composition des GJ et des hémicanaux. Importance fonctionnelle des GJ au cours du développement, de la maturation synaptique et des fonctions du réseau. Les GJ dans des conditions pathologiques.
À l'issue de ce cours, l'apprenant sera capable de :
– décrire l'organisation cellulaire et moléculaire du système nerveux, y compris la spécialisation des neurones et des cellules gliales ;
– expliquer les mécanismes moléculaires sous-jacents au développement neuronal, à la polarité et au transport intracellulaire ;
– analyser la structure et la fonction des compartiments synaptiques en intégrant les processus présynaptiques et postsynaptiques ;
– interpréter les fondements moléculaires de l’organisation axonale, de la myélinisation et de la signalisation neuronale ; et
– évaluer les mécanismes de plasticité neuronale, de régénération et de communication intercellulaire dans des contextes tant physiologiques que pathologiques.
Une formation en biologie, telle qu’une licence en biologie ou dans un domaine connexe, est requise pour suivre pleinement le contenu du cours. Ce cours est particulièrement recommandé aux étudiants intéressés par les fondements moléculaires et cellulaires des fonctions neuronales ; une connaissance fondamentale de la biologie moléculaire et cellulaire générale est donc indispensable. Outre les manuels recommandés, le cours s’appuie sur des articles scientifiques récents de synthèse, nécessaires pour présenter des concepts actualisés sur des thèmes « d’actualité » en neurosciences.
1) Byrne, Heidelberger, Waxham : « From Molecules to Networks : An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience », sous la direction de J. H. Byrne, R. Heidelberger et M. N. Waxham. Academic Press, 3e éd., 2014. ISBN : 978-0-12-397179-1
2) Purves (dir.) : Neuroscience. 6e édition, 2018, Oxford University Press, ISBN 9781605353807
3) Articles de synthèse scientifique (disponibles sur le site Canvas / Teams du cours)
Le cours associe des cours magistraux à des activités interactives en groupe afin de favoriser une compréhension approfondie des aspects moléculaires et cellulaires du fonctionnement des neurones et de leur adaptation à l’environnement. Chaque session combine apprentissage passif et actif dans le cadre d’une approche structurée :
1. Préparation avant le cours : les étudiants sont invités à consulter au préalable les documents distribués et les lectures recommandées, ce qui leur permet de participer de manière plus active et plus efficace. Les thèmes de discussion sont communiqués à l’avance afin de faciliter la préparation individuelle ainsi que les discussions de groupe.
2. Cours magistraux : les concepts fondamentaux sont présentés dans le cadre de cours hybrides (qui seront enregistrés sur Teams). Les thèmes clés sont abordés lors de discussions de groupe (voir le point suivant), puis synthétisés lors d’un tour d’horizon du cours, guidé par l’enseignant.
3. Discussions de groupe dans des salles de réunion : les discussions collaboratives sur Teams permettent aux étudiants d’échanger avec leurs pairs, de poser des questions et d’approfondir leur compréhension ; elles sont structurées de manière à encourager la participation active de tous.
4. Ressources en ligne complémentaires : manuels, enregistrements de cours et ressources supplémentaires viennent soutenir l’apprentissage en dehors des cours et préparent les étudiants à l’examen oral.
Cette approche axée sur les défis, centrée sur l’étudiant et soutenue par la technologie garantit que les étudiants acquièrent à la fois des connaissances théoriques et des compétences pratiques, les préparant ainsi à des études supérieures et à la recherche. Les discussions de groupe favorisent le développement de compétences transversales et encouragent l’apprentissage interculturel. Un environnement inclusif est mis en avant grâce à une participation équitable, à des supports adaptés à divers styles d’apprentissage et à l’ouverture des enseignants aux retours d’expérience, créant ainsi un espace accueillant où tous les étudiants peuvent tirer profit de leur participation active.
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