Mécanorécepteur
Les mécanorécepteurs sont des récepteurs sensoriels spécialisés qui détectent et réagissent aux stimuli mécaniques tels que le toucher, la pression, les vibrations, les étirements, les ondes sonores ou le mouvement. Ces stimuli sont convertis en signaux électriques par des canaux ioniques mécanosensibles ; un processus appelé transduction du signal.
Les stimuli mécaniques peuvent être le toucher, la pression, les ondes sonores, l’étirement ou le mouvement. Il existe quatre classes de mécanorécepteurs : les récepteurs tactiles, les propriocepteurs, les cellules ciliées et les barorécepteurs.
Les mécanorécepteurs sont présents dans tout le corps, notamment dans la peau, dans les muscles et dans les organes internes, où ils jouent un rôle important dans les fonctions somatosensorielles, auditives et proprioceptives.
Il existe quatre classes principales de mécanorécepteurs :
- Les récepteurs tactiles (par exemple les disques de Merkel ou les corpuscules de Meissner) trouvés dans la peau glabre et la peau velue
- Les propriocepteurs (par exemple les fuseaux neuromusculaires ou les organes tendineux de Golgi) impliqués dans la sensation de la position du corps
- Les cellules ciliées (par exemple dans l’oreille interne) détectant vibrations et sons
- Les barorécepteurs, qui surveillent les changements de pression interne dans les vaisseaux et les organes
Dans cet article, nous explorons ce que sont les mécanorécepteurs, comment ils fonctionnent, où ils se trouvent et leur importance dans la physiologie humaine.
Définition | Les mécanorécepteurs sont des cellules sensorielles spécialisées qui convertissent les stimuli mécaniques en signaux électriques et les transmettent au système nerveux central (SNC). |
Stimuli détectés | Pression, toucher, vibration, étirement, son |
Emplacement | Peau glabre (épaisse), peau velue (fine), muscles, oreille interne, vaisseaux |
Récepteurs tactiles |
Complexe tactile épithélial (complexe de Merkel) : Mécanorécepteurs à adaptation lente situés dans la couche basale de l'épiderme responsables de la sensation de toucher léger prolongé. Corpuscules tactiles (de Meissner) : Mécanorécepteurs à adaptation rapide de la peau glabre responsables des manipulations précises du bout des doigts. Corpuscules bulbeux (terminaisons/corpuscules de Ruffini) : Mécanorécepteurs à adaptation lente responsables de la sensation de l'étirement de la peau, du mouvement et de la position des doigts. Corpuscules lamellaires (paciniens) : Mécanorécepteurs à adaptation rapide impliqués dans la discrimination des textures de surface fines et la détection des vibrations. Terminaisons des follicules pileux : Terminaisons nerveuses sensorielles associées aux follicules pileux et impliquées dans la sensation tactile et la thermorégulation. |
Propriocepteurs | Mécanorécepteurs responsables de la sensation de la position, du mouvement et de l'orientation spatiale du corps humain. Ce groupe de mécanorécepteurs comprend les fuseaux neuromusculaires, les organes tendineux de Golgi et les récepteurs articulaires. |
Cellules ciliées de l'oreille interne | Cellules sensorielles spécialisées responsables de la détection des stimuli mécaniques résultant des vibrations sonores et des changements de position et de mouvement de la tête. |
Barorécepteurs | Mécanorécepteurs transmettant des informations sur la pression artérielle au sein du système nerveux autonome (SNA). |
- Adaptation
- Récepteurs tactiles (mécanorécepteurs cutanés)
- Propriocepteurs
- Cellules ciliées de l'oreille interne
- Barorécepteurs
- Mécanorécepteurs à seuil bas et haut
- Sources
Adaptation
L'adaptation des mécanorécepteurs fait référence à la capacité de ces récepteurs à ajuster leur réponse à un stimulus soutenu au fil du temps. L'adaptation des mécanorécepteurs implique des mécanismes à la fois mécaniques et électrochimiques.
Les composants mécaniques, comme la capsule, agissent comme des filtres, permettant sélectivement aux composantes dynamiques des stimuli mécaniques d'atteindre les terminaisons nerveuses tout en réduisant les composantes statiques. Lorsque la capsule est retirée, comme le prouvent les expériences de dissection, la réponse de la terminaison nerveuse aux stimuli soutenus est sensiblement prolongée.
De plus, les processus électrochimiques liés au codage du potentiel d'action jouent un rôle majeur dans l'adaptation. Selon la durée, on distingue deux principaux types d'adaptation : l’adaptation rapide et l’adaptation lente.
Récepteurs phasiques ou à adaptation rapide
L'adaptation rapide désigne la diminution rapide de la réponse des mécanorécepteurs à un stimulus soutenu. Cela leur permet d'ignorer les informations sensorielles cutanées inchangées et de détecter principalement les changements de stimuli.
Récepteurs toniques ou à adaptation lente
L’adaptation lente fait référence à une diminution progressive de la réponse au fil du temps. Les mécanorécepteurs à adaptation lente continuent de répondre à un stimulus soutenu mais avec une sensibilité réduite, ce qui leur permet de maintenir un certain niveau de réactivité aux stimuli continus.
Récepteurs tactiles (mécanorécepteurs cutanés)
Les récepteurs tactiles sont présents dans les couches superficielles et profondes de la peau, jusqu'à proximité de l'os. Ces récepteurs sont des mécanorécepteurs à bas seuil innervés par des axones myélinisés relativement larges (type Aβ), assurant la transmission centrale rapide des informations tactiles.
Il existe cinq grandes catégories de mécanorécepteurs tactiles : les complexes tactiles épithéliaux (complexes de Merkel), les corpuscules tactiles (corpuscules de Meissner), les corpuscules bulbeux (terminaisons de Ruffini), les corpuscules lamellaires (corpuscules de Pacini) et les récepteurs des follicules pileux.
Complexe tactile épithélial (complexe de Merkel)
Les cellules épithéliales tactiles, communément appelées cellules de Merkel, sont associées aux neurones sensoriels. Ces mécanorécepteurs sont situés dans la couche basale de l'épiderme.
Ce sont des mécanorécepteurs à adaptation lente responsables du toucher léger prolongé. Ils se trouvent principalement dans les zones à forte sensibilité tactile, comme les lèvres, les paumes, la plante des pieds, la cavité buccale et les follicules pileux. L'association des cellules de Merkel et de leurs terminaisons nerveuses afférentes est appelée complexe tactile épithélial (complexe de Merkel).
Corpuscules tactiles (de Meissner)
Les corpuscules tactiles, aussi appelés corpuscules de Meissner, sont des mécanorécepteurs à adaptation rapide situés dans les papilles dermiques de la peau glabre.
Ce sont des terminaisons nerveuses encapsulées, composées de cellules de Schwann allongées, d'une capsule de tissu conjonctif et d'un axone central. Très sensibles, ils transmettent des sensations tactiles fines et des vibrations à basse fréquence, entre 10 et 50 Hz. Grâce à leur grande sensibilité, les corpuscules tactiles permettent une manipulation précise du bout des doigts, comme la lecture du Braille.
Corpuscules bulbeux (corpuscules de Ruffini)
Les corpuscules bulbeux, ou corpuscules/récepteurs de Ruffini, sont des mécanorécepteurs encapsulés, à adaptation lente, situés en profondeur dans la peau, les ligaments et les tendons.
Ce sont des spécialisations allongées et fusiformes, dont l'axe longitudinal est généralement parallèle aux lignes d'étirement de la peau. Ils sont donc principalement responsables de la sensation de l'étirement de la peau, du mouvement et de la position des doigts. Ils représentent environ 20 % des récepteurs de la main humaine.
Corpuscules lamellaires (de Pacini)
Les corpuscules lamellaires, ou corpuscules de Pacini, sont des mécanorécepteurs à adaptation rapide situés dans le tissu sous-cutané, les membranes interosseuses et les mésentères de l'intestin.
Ils possèdent une capsule en forme d'oignon qui entoure un ou plusieurs axones afférents. Cette capsule agit comme un filtre, ne laissant passer que les perturbations transitoires à hautes fréquences (250–350 Hz) pour activer les terminaisons nerveuses. Le faible seuil de réponse et la rapidité d'adaptation suggèrent que les corpuscules de Pacini interviennent dans la discrimination entre les textures de surface fines et la perception des vibrations.
Terminaisons des follicules pileux
Les fibres nerveuses sensorielles innervent de manière dense différents types de poils chez les mammifères. La disposition et la distribution de ces terminaisons nerveuses sont importantes pour la sensation tactile et la thermorégulation.
Propriocepteurs
Les propriocepteurs sont des mécanorécepteurs responsables de la transmission continue d'informations sur la position, le mouvement et l'orientation spatiale de nos muscles, tendons et ligaments dans un espace tridimensionnel. Ce groupe de mécanorécepteurs comprend les fuseaux neuromusculaires, les organes tendineux de Golgi et les récepteurs articulaires.
- Les fuseaux neuromusculaires sont situés dans le ventre des muscles squelettiques et détectent l'étirement ou la contraction des fibres musculaires.
- Les organes tendineux de Golgi sont situés aux jonctions myotendineuses, entre les fibres musculaires squelettiques extrafusales et leurs tendons associés. Ils détectent les variations de tension musculaire au sein du tendon causées par la contraction musculaire.
- Les récepteurs articulaires détectent la position et le mouvement des membres. Leur fonctionnement n'est pas encore tout à fait compris.
Cellules ciliées de l'oreille interne
Ces mécanorécepteurs sont des cellules sensorielles spécialisées chargées de détecter les stimuli mécaniques, tels que les vibrations sonores et les changements de position et de mouvement de la tête. Ils jouent un rôle essentiel dans l'audition et l'équilibre. L'oreille interne contient deux principaux types de mécanorécepteurs : les cellules ciliées cochléaires et les cellules ciliées vestibulaires.
Cellules ciliées cochléaires
Les cellules ciliées cochléaires sont les principaux mécanorécepteurs responsables de la détection des ondes sonores et de leur conversion en signaux électriques que le cerveau peut interpréter comme des sons. Les cellules ciliées cochléaires sont situées dans l'organe spiralé (organe de Corti). Lorsque les vibrations sonores pénètrent dans la cochlée, elles provoquent la courbure des stéréocils des cellules ciliées, de minuscules extensions cellulaires semblables à des cheveux, ce qui déclenche la libération de neurotransmetteurs et génère des impulsions nerveuses transmises ensuite au cerveau par le nerf vestibulocochléaire.
Cellules ciliées vestibulaires
En outre de son rôle dans l'audition, l'oreille interne est également responsable de la perception de l'équilibre et de l'orientation spatiale grâce à un ensemble de récepteurs vestibulaires. Ces récepteurs détectent les mouvements et les changements de position de la tête, notamment les accélérations linéaires et les mouvements de rotation. Les récepteurs vestibulaires comprennent l'utricule et le saccule du labyrinthe vestibulaire, ainsi que trois canaux semi-circulaires. Au sein de ces structures, des cellules ciliées vestibulaires spécialisées détectent les changements de position et de mouvement de minuscules cristaux de carbonate de calcium appelés otolithes, ainsi que le mouvement du liquide dans les canaux semi-circulaires. Ces informations sont ensuite transmises au cerveau pour maintenir l'équilibre et stabiliser la vision lors des mouvements de la tête.
Barorécepteurs
Les barorécepteurs sont des mécanorécepteurs qui transmettent des informations sur la pression artérielle au sein du système nerveux autonome (SNA). Ils sont principalement situés au niveau des sinus aortiques et carotidiens. Lorsque la pression artérielle est basse, les barorécepteurs sont inactifs. En revanche, lorsque la pression artérielle augmente, les sinus aortiques et carotidiens s'étirent, ce qui entraîne l'activation des barorécepteurs. La fréquence des potentiels d'action des barorécepteurs est équivalente à la mesure de la pression artérielle. Les potentiels d'action se dirigent vers le noyau du tractus solitaire, dans la moelle allongée.
Une activation accrue du noyau du tractus solitaire entraîne l'inhibition du centre vasomoteur et la stimulation des noyaux vagaux. Ce processus inhibe le système sympathique et active le système nerveux parasympathique.
En revanche, une pression artérielle basse entraîne une diminution de la stimulation du noyau du tractus solitaire, ce qui entraîne une augmentation de la stimulation sympathique. Il s’agit du réflexe barorécepteur, qui provoque une augmentation du débit cardiaque et une vasoconstriction.
Mécanorécepteurs à seuil bas et haut
Selon la gamme des stimuli mécaniques détectés, les mécanorécepteurs tactiles (cutanés) se divisent en deux groupes :
- Les mécanorécepteurs à seuil bas réagissent à une pression légère et bénigne. Tous les récepteurs tactiles décrits précédemment appartiennent à cette catégorie et sont associés à des nerfs Aβ myélinisés de diamètre important. Ils sont ensuite classés en deux groupes selon leur adaptation à un stimulus soutenu : récepteurs phasiques et toniques.
- Les mécanorécepteurs à seuil haut font partie des nocicepteurs et réagissent à une pression mécanique plus forte et dangereuse. Ce sont des terminaisons nerveuses libres qui innervent largement l'épiderme. Ces terminaisons nerveuses libres ne sont pas spécialisées et peuvent fonctionner comme nocicepteurs (réponse à la douleur), mécanorécepteurs (réponse au changement mécanique) ou thermorécepteurs (réponse à la température). Les nocicepteurs, par exemple, possèdent de fines fibres nerveuses myélinisées (Aδ) et amyéliniques (C) qui transmettent la douleur mécanique.
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