CM2: Neurophysiologie - Introduction et cellules gliales

Système nerveux

Anatomie SNC

A. Généralités : rôle du système nerveux

1. Quel est le rôle du système nerveux ?

B. Anatomie du système nerveux

2. Quelles sont les deux grandes parties distinctes du système nerveux ?

3. Quelle est la relation entre le SNC et le SNP ?

4. Que retrouve-t-on principalement dans le SNP ?

A. Généralités : rôle du système nerveux

1. Le système nerveux reçoit les stimuli internes et externes via les récepteurs périphériques, transmet ces informations au système nerveux central (SNC) pour traitement et intégration, puis émet des signaux vers les effecteurs périphériques (muscles lisses, muscles striés, glandes).
   ➡ Il permet donc trois grandes fonctions : réception, intégration et réponse adaptée.

B. Anatomie du système nerveux

2. Les deux grandes parties distinctes sont :

   • Système nerveux central (SNC / CNS) : encéphale et moelle épinière, protégés par les structures osseuses (boîte crânienne et colonne vertébrale).

   • Système nerveux périphérique (SNP / PNS) : ensemble des nerfs et ganglions en dehors du SNC, reliés à la peau, aux viscères et aux muscles.

3. Le SNC assure le traitement et l’intégration des informations, tandis que le SNP établit la communication entre le SNC et le reste du corps. Le SNP conduit les informations sensorielles vers le SNC et transmet en retour les commandes motrices aux effecteurs.

4. Le SNP contient essentiellement des axones regroupés en nerfs, ainsi que des ganglions. Les corps cellulaires neuronaux y sont rares, car la majorité se situe dans le SNC.

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Anatomie SNC

Généralités SNC

• Quelles sont les deux grandes parties du système nerveux central (SNC) ?

• À quelle division du système nerveux appartiennent ces deux parties distinctes ?

1. Les deux grandes parties du système nerveux central (SNC) sont :

   • L’encéphale : situé dans la boîte crânienne, comprenant le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral.

   • La moelle épinière : logée dans le canal rachidien de la colonne vertébrale.

2. Ces deux structures (encéphale et moelle épinière) appartiennent à la division centrale du système nerveux.
   Elles assurent l’intégration et le traitement des informations, contrairement au système nerveux périphérique (SNP), qui se limite à la transmission (fibres afférentes et efférentes).

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Encéphale

1. Qu’est-ce que l’encéphale ?

2. De quoi est composé l’encéphale ?

3. Quelles structures constituent le prosencéphale (ou posencéphale) ?

• L’encéphale est la partie du système nerveux central située dans la boîte crânienne.
  Il constitue le centre de contrôle et d’intégration de la plupart des fonctions vitales et cognitives (motricité, sensibilité, émotions, mémoire, langage, homéostasie).

• L’encéphale est composé de quatre grandes parties :

  • Les hémisphères cérébraux (cerveau) : impliqués dans les fonctions cognitives, sensorielles et motrices.

  • Le diencéphale : comprenant notamment le thalamus et l’hypothalamus, relais et régulation de nombreuses fonctions.

  • Le tronc cérébral : reliant l’encéphale à la moelle épinière, contrôle des fonctions vitales automatiques (respiration, rythme cardiaque).

  • Le cervelet : coordination des mouvements et équilibre.
    ➡ Ces parties communiquent en permanence entre elles pour assurer l’intégration des informations et la régulation des réponses.

• Le prosencéphale (ou posencéphale selon certaines appellations) est constitué de :

  • Les hémisphères cérébraux (cerveau).

  • Le diencéphale.

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Prosencéphale (hémisphères)

• Qu’est-ce que le prosencéphale et de quoi est-il formé ?

• Qu’est-ce que le cortex cérébral et quelles sont ses fonctions principales ?

• En combien de couches cellulaires sont organisées les cellules du cortex ?

• Quelle est la particularité des trois dernières couches du cortex cérébral ?

• Qu’est-ce qu’une cellule pyramidale ?

• Le prosencéphale est la partie la plus antérieure et la plus développée de l’encéphale.
  Il est formé de deux grandes parties :

  • Les hémisphères cérébraux (cerveau).

  • Le diencéphale.
    ➡ Les hémisphères sont composés de trois structures principales :

  • Le cortex cérébral : couche externe de substance grise (corps cellulaires des neurones).

  • La substance blanche : couche interne constituée de fibres myélinisées (axones).

  • Les noyaux sous-corticaux : regroupements de corps cellulaires situés en profondeur.

• Le cortex cérébral est une mince couche de substance grise (~3 mm d’épaisseur) recouvrant la surface des hémisphères.
  Ses fonctions sont multiples :

  • Lobe frontal : raisonnement, fonctions exécutives, planification, motricité volontaire.

  • Lobe pariétal : intégration somatosensorielle (toucher, douleur, proprioception).

  • Lobe occipital : traitement visuel.

  • Lobe temporal : traitement auditif, mémoire et langage.

• Le cortex cérébral est organisé en six couches cellulaires superposées.
  Chaque couche contient différents types de neurones qui communiquent entre elles de manière verticale et horizontale.

• Les trois dernières couches (IV à VI) sont les principales couches de projection :

  • Elles contiennent des cellules pyramidales qui envoient leurs axones vers d’autres régions corticales, la substance blanche, la moelle épinière ou les noyaux sous-corticaux.

  • Elles assurent donc la communication du cortex avec les autres structures du système nerveux central.

• Les cellules pyramidales sont les neurones les plus caractéristiques du cortex cérébral.

  • Leur corps cellulaire a une forme pyramidale.

  • Elles possèdent un long axone qui peut projeter loin, jusqu’à la moelle épinière.

  • Elles sont excitatrices (libérant du glutamate).
    ➡ Elles jouent un rôle essentiel dans la transmission de l’information et le contrôle moteur volontaire.

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Prosencéphale (diencéphale)

• Qu’est-ce que le diencéphale et de quoi est-il formé ?

• Quel est le rôle du thalamus et comment est-il organisé ?

• Quel est le rôle de l’hypothalamus et comment est-il organisé ?

• Le diencéphale est une subdivision du prosencéphale située sous les hémisphères cérébraux.
  Il est formé principalement de deux structures :

  • Le thalamus.

  • L’hypothalamus (auquel est reliée l’hypophyse).

• Le thalamus est constitué de nombreux noyaux.

  • C’est un centre majeur d’intégration et de relais des influx nerveux vers le cortex.

  • Il reçoit quasiment toutes les informations sensitives (sauf olfactives).

  • Son rôle est de filtrer et de prétraiter les signaux sensoriels avant de les transmettre au cortex, évitant ainsi une surcharge de celui-ci.
    ➡ Le thalamus agit donc comme une porte d’entrée du cortex.

• L’hypothalamus est un ensemble de noyaux situés à la base du diencéphale.

  • Il assure la régulation des grandes fonctions végétatives : faim, soif, température corporelle, rythme circadien, comportements instinctifs.

  • Il joue un rôle essentiel dans la coordination neuro-endocrine, car il contrôle l’hypophyse via des hormones hypothalamiques.
    ➡ Il constitue la commande centrale des relations entre système nerveux et système endocrinien.

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Cervelet

• Qu’est-ce que le cervelet ?

• Comment est formé le cervelet ?

• Quels sont les rôles majeurs du cervelet dans le contrôle moteur ?

• Le cervelet est une structure du système nerveux central située à l’arrière du tronc cérébral, sous les hémisphères cérébraux.
  Il représente environ 10 % du volume total de l’encéphale mais contient plus de 50 % des neurones du cerveau.

• Le cervelet est formé de :

  • Une couche externe appelée cortex cérébelleux, riche en neurones organisés en couches.

  • Des couches cellulaires internes, contenant notamment les noyaux cérébelleux profonds qui assurent la sortie des informations.

• Le cervelet joue un rôle majeur dans :

  • La coordination motrice : permet la fluidité et la précision des mouvements.

  • Le maintien de la posture et de l’équilibre.

  • L’ajustement et la correction des mouvements en fonction des informations sensorielles reçues.
    ➡ Grâce à lui, nous pouvons écrire, marcher droit, garder une posture stable et coordonner nos activités musculaires.

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Tronc cérébral 

Qu’est ce que le tronc cérébral et a quoi sert il?

sert a la survie (ryhtme cardiaque, digestion etc)

Tronc cérébral : constitué du mésencéphale, pont et bulbe rachidien

on y trouve la formation réticulée :

• corps cellulaires qui reçoivent et intègrent informations

nerveuses comme info cardiovasculaires, respiratoires, veille,

sommeil, déglutition

 fonctions de base

• on y trouve 10 des 12 paires de nerfs crâniens

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Moelle épinière

• Qu’est-ce que le tronc cérébral et à quoi sert-il ?

• De quelles structures est constitué le tronc cérébral ?

• Qu’est-ce que la formation réticulée et quel est son rôle ?

• Combien de paires de nerfs crâniens prennent naissance dans le tronc cérébral ?

• Le tronc cérébral est une structure de l’encéphale située entre le diencéphale et la moelle épinière.

  • Il est indispensable à la survie, car il contrôle les fonctions vitales automatiques : rythme cardiaque, respiration, digestion, déglutition.

  • Il assure aussi la communication entre le cerveau, le cervelet et la moelle épinière.

• Le tronc cérébral est constitué de trois parties principales :

  • Mésencéphale (partie supérieure).

  • Pont (protubérance annulaire).

  • Bulbe rachidien (moelle allongée).

• La formation réticulée est un réseau de corps cellulaires situé dans le tronc cérébral.

  • Elle reçoit et intègre des informations nerveuses variées (cardiovasculaires, respiratoires, sommeil/veille, déglutition).

  • Elle assure les fonctions de base nécessaires au maintien de la vie et à l’éveil de l’organisme.

• Le tronc cérébral contient l’origine de 10 des 12 paires de nerfs crâniens, jouant un rôle dans la motricité, la sensibilité et les fonctions sensorielles (ex : nerf trijumeau, nerf vague).

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Anatomie

Système nerveux périphérique

• Qu’est-ce que le système nerveux périphérique (SNP) et quel est son rôle ?

• Qu’est-ce qu’un nerf ? Quels sont les différents types de nerfs ?

• Pourquoi les différentes voies d’acheminement de l’information sont-elles séparées dans le SNP ?

• Quels sont les rôles des neurones afférents et efférents ?

• Quels types de sensibilité sont transmis par les neurones afférents ?

• Le système nerveux périphérique (SNP) est l’ensemble des nerfs qui relient le système nerveux central (SNC) au reste du corps.

  • Son rôle est d’assurer la transmission des informations du SNC vers les effecteurs (muscles, glandes) et des récepteurs sensitifs vers le SNC.

  • Il comprend 43 paires de nerfs : 12 paires crâniennes et 31 paires rachidiennes.

• Un nerf est un regroupement d’axones myélinisés ou non, organisés en faisceaux, entourés de tissu conjonctif.

  • On distingue trois types de nerfs :

    • Afférents (sensitifs) : amènent l’information des récepteurs vers le SNC.

    • Efférents (moteurs) : transmettent les commandes du SNC vers les muscles ou glandes.

    • Mixtes : contiennent à la fois des fibres afférentes et efférentes (ex : nerf sciatique).

• Les voies d’acheminement de l’information sont séparées pour garantir la précision et éviter les interférences entre signaux.

  • Exemple : la nociception (douleur) de la face et celle du corps empruntent des voies distinctes.

  • Chaque sens possède une voie spécifique de transmission.

• Les neurones afférents transmettent l’information sensorielle des récepteurs (peau, viscères, organes des sens) vers le SNC.

• Les neurones efférents transmettent les signaux moteurs du SNC vers les tissus cibles périphériques (muscles, glandes).

• Les neurones afférents véhiculent plusieurs types de sensibilité :

  • Somesthésie : toucher, proprioception (position du corps), nociception (douleur).

  • Sensibilité viscérale : informations provenant des organes internes.

  • Autres sens spécialisés : vision, audition, olfaction, gustation.

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Système nerveux périphérique 

1. Quelles sont les deux parties qui constituent le système nerveux périphérique efférent ?

2. Quelles sont les caractéristiques du système nerveux somatique ?

3. Quelles sont les caractéristiques du système nerveux autonome ?

4. Qu’est-ce qu’un ganglion ? Quelle est la différence entre un ganglion et un noyau ?

1. Le système nerveux périphérique efférent est constitué de deux parties :

   • Le système nerveux somatique (SNS).

   • Le système nerveux autonome (SNA), lui-même divisé en sympathique, parasympathique et entérique.

2. Caractéristiques du système nerveux somatique :

   • Innerve les muscles squelettiques (mouvements volontaires).

   • Utilise un seul neurone moteur reliant directement le SNC au muscle.

   • Neurone de gros diamètre, myélinisé → conduction rapide.

   • Neurotransmetteur = acétylcholine (ACh).

   • Fonction : excitateur uniquement.

3. Caractéristiques du système nerveux autonome :

   • Innerve les organes internes (muscles lisses, cœur, glandes).

   • Constitué de deux neurones successifs :

     • Neurone préganglionnaire (dans le SNC).

     • Neurone postganglionnaire (dans un ganglion périphérique).

   • Présence d’une synapse dans un ganglion autonome.

   • Action sur les organes effecteurs → peut être excitatrice ou inhibitrice selon le médiateur et le récepteur.

4. Un ganglion est un regroupement de corps cellulaires de neurones situés dans le système nerveux périphérique.

   • Dans le SNP : regroupement = ganglion.

   • Dans le SNC : regroupement = noyau.

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Vascularisation sanguine

1. Que sont les méninges et quels sont leurs types ?

2. Qu’est-ce que le liquide céphalorachidien (LCR) ou liquide cérébrospinal (LCS) ?

3. Où se trouve le LCR et par quelles structures est-il sécrété ?

4. À quoi sert le LCR et quel est son volume total ?

• Les méninges sont des enveloppes protectrices situées entre le tissu nerveux (encéphale, moelle épinière) et les os du crâne/rachis.

  • On distingue 3 types :

    • Dure-mère : membrane très épaisse et résistante, accolée à l’os.

    • Arachnoïde : fine membrane intermédiaire.

    • Pie-mère : membrane très fine, appliquée directement sur le tissu nerveux.

• Le liquide céphalorachidien (LCR ou LCS) est un liquide clair qui entoure et protège le SNC.

  • Il joue un rôle d’amortisseur en absorbant les chocs.

  • Il permet aussi la circulation des nutriments et l’élimination des déchets métaboliques.

• Le LCR se situe dans :

  • Les ventricules cérébraux,

  • Le canal central (épendymaire) de la moelle épinière,

  • L’espace sous-arachnoïdien entre arachnoïde et pie-mère.

  • Il est sécrété par des cellules spécialisées des plexus choroïdes.

• Le LCR a plusieurs rôles :

  • Protection mécanique du cerveau et de la moelle (amortit les chocs).

  • Régulation de l’homéostasie cérébrale (composition ionique, pH).

  • Élimination des déchets du métabolisme neuronal.

  • Son volume total est d’environ 150 mL (soit un peu plus qu’un pot de yaourt).

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Vascularisation sanguine

• À quoi sert l’apport sanguin dans l’encéphale ? Quelle est sa proportion par rapport au débit sanguin total ?

• Quelle est la source d’énergie principale du tissu nerveux ?

• Pourquoi le tissu nerveux est-il considéré comme fragile ?

• Qu’est-ce que la barrière hémato-encéphalique et quel est son rôle ?

• Quelles cellules spécialisées assurent la sélectivité de la barrière hémato-encéphalique ?

• L’apport sanguin de l’encéphale est vital car il permet un apport continu en oxygène et en glucose, nécessaires au fonctionnement neuronal.

  • Bien que l’encéphale ne représente que 2 % du poids corporel, il consomme environ 15 % du débit sanguin total.

• La seule source d’énergie utilisable par le tissu nerveux est le glucose.

  • Particularité : les neurones ne stockent pas de glycogène, donc l’approvisionnement doit être continu.

• Le tissu nerveux est fragile car :

  • Extrêmement sensible aux variations métaboliques.

  • Protégé par une barrière sélective (barrière hémato-encéphalique) qui filtre strictement les molécules entrant dans l’encéphale.

• La barrière hémato-encéphalique (BHE) est une barrière physiologique qui sépare le sang circulant du tissu nerveux.

  • Elle empêche le passage de substances toxiques ou pathogènes.

  • Elle régule l’entrée des nutriments essentiels (glucose, acides aminés).

  • Elle maintient l’homéostasie du microenvironnement cérébral.

• La sélectivité de la BHE est assurée par les cellules endothéliales spécialisées, qui possèdent :

  • Des jonctions serrées empêchant le passage de molécules non contrôlées.

  • Des systèmes de transport sélectif pour certaines molécules indispensables.

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Organisation cellulaire

Cellules gliales

1. Qu’est-ce qu’une cellule gliale et quel est son rôle général ?

2. Quelle proportion représentent-elles dans le système nerveux ?

3. Produisent-elles des signaux électriques ou des potentiels d’action ?

4. Les cellules gliales sont-elles identiques dans le système nerveux périphérique (SNP) et central (SNC) ?

5. Quels sont les types de cellules gliales dans le SNC ? Et dans le SNP ?

1. Les cellules gliales (ou cellules de la névroglie, ou glie, ou macroglie lorsqu’on exclut la microglie) sont des cellules non neuronales qui assurent le soutien, la protection et le bon fonctionnement des neurones.

   • Le mot "glie" signifie glu = colle, en référence à leur rôle supposé de "colle" maintenant les neurones ensemble lors de leur découverte au XIXᵉ siècle.

2. Elles représentent au moins les 2/3 des cellules du système nerveux, donc elles sont largement majoritaires par rapport aux neurones.

3. Les cellules gliales ne produisent pas de signaux électriques ni de potentiels d’action à l’âge adulte.

   • Cependant, certaines peuvent en produire durant le développement chez l’enfant.

4. Non, les cellules gliales sont différentes dans le SNP et dans le SNC.

   • Elles sont spécialisées selon leur localisation et leurs fonctions.

• Dans le SNC :

  • Oligodendrocytes (myélinisation des axones du SNC).

  • Astrocytes (soutien métabolique, barrière hémato-encéphalique, homéostasie ionique).

  • Microglie (défense immunitaire, phagocytose).

  • Cellules épendymaires (revêtement des ventricules, production/circulation du LCR).

• Dans le SNP :

  • Cellules de Schwann (myélinisation des axones périphériques et rôle trophique).

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Organisation cellulaire

Cellules gliales

1. Qu’est-ce qu’un astrocyte et quelle est sa forme ?

2. Quels rôles jouent les astrocytes dans le soutien des neurones ?

3. Avec quelles cellules les astrocytes constituent-ils la barrière hémato-encéphalique ?

4. Où les astrocytes sont-ils présents ?

5. À quel phénomène participent-ils après une lésion cérébrale ?

6. Les astrocytes ont-ils un rôle de cellules souches dans le cerveau ?

• Les astrocytes sont des cellules gliales du système nerveux central (SNC) en forme d’étoile (d’où le préfixe astro).

• Ils assurent un soutien physique et métabolique aux neurones :

  • Signalisation nerveuse : régulation des concentrations ioniques et du taux de neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

  • Soutien métabolique : apport en glucose et élimination des déchets métaboliques des neurones.

• Les astrocytes, en association avec les cellules endothéliales des capillaires cérébraux, constituent la barrière hémato-encéphalique. Celle-ci contrôle le passage des substances entre le sang et le tissu nerveux.

• Les astrocytes sont présents uniquement dans le SNC (et absents du SNP).

• Après une lésion, ils participent à la formation de la cicatrice gliale (cicatrice post-lésionnelle), limitant la propagation des dommages mais pouvant aussi gêner la repousse axonale.

• Oui, dans certaines régions comme la zone sous-ventriculaire (SVZ), les astrocytes représentent une population de cellules souches neurales, capables de donner naissance à de nouveaux neurones ou cellules gliales.

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Organisation cellulaire

Cellules gliales

1. Quels sont les deux types de cellules gliales qui forment la myéline ?

2. Où se trouvent les oligodendrocytes et quelles sont leurs particularités ?

3. Où se trouvent les cellules de Schwann et quelles sont leurs particularités ?

4. Quelle est la différence dans la relation entre cellules et axones entre oligodendrocytes et cellules de Schwann ?

5. Quel est le rôle des nœuds de Ranvier dans la conduction nerveuse ?

1. Les deux types de cellules gliales qui forment la myéline sont :

   • les oligodendrocytes dans le SNC,

   • les cellules de Schwann dans le SNP.

2. Les oligodendrocytes sont présents uniquement dans le SNC.

   • Ils existent sous deux formes : précurseurs (OPC), qui renouvellent le pool cellulaire, et formes différenciées myélinisantes.

   • Une cellule peut myéliniser plusieurs axones à la fois.

3. Les cellules de Schwann sont présentes uniquement dans le SNP.

   • Elles existent sous deux formes :

     • non myélinisantes, enroulant plusieurs axones en faisceau,

     • myélinisantes, formant une gaine autour d’un axone unique.

4. Différence clé :

   • Oligodendrocytes (SNC) : une cellule myélinise plusieurs axones.

   • Cellules de Schwann (SNP) : relation 1 cellule – 1 axone lorsqu’elles sont myélinisantes.

5. Les nœuds de Ranvier, situés entre les segments de myéline, permettent la conduction saltatoire des potentiels d’action. Cela accélère fortement la transmission nerveuse, atteignant environ 400 km/h.

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Organisation cellulaire

Cellules gliales

microglie

1. Qu’est-ce que la microglie et quelle est son origine ?

2. Quel est le rôle principal des cellules microgliales dans le SNC ?

3. À quel type cellulaire la microglie est-elle comparable et quelles en sont les différences ?

4. Quelle est la morphologie caractéristique des cellules microgliales ?

5. Comment la microglie peut-elle influencer l’activité neuronale ?

• La microglie est une population de cellules gliales du SNC dont l’origine est non nerveuse (issue de la lignée myéloïde primitive, proche des cellules immunitaires).

• Leur rôle principal est d’agir comme cellules immunitaires résidentes du SNC : elles détectent et éliminent les agents pathogènes ou débris cellulaires pour protéger le tissu nerveux.

• Elles sont de type macrophagique, c’est-à-dire qu’elles phagocytent les agents pathogènes, mais ne sont pas des macrophages classiques : elles possèdent des fonctions spécifiques adaptées au SNC.

• Elles présentent une morphologie très ramifiée, avec de nombreux prolongements permettant une surveillance permanente de l’environnement neuronal.

• En libérant des substances chimiques (cytokines, facteurs trophiques, molécules pro- ou anti-inflammatoires), la microglie peut moduler l’activité neuronale, influençant ainsi la plasticité synaptique et la neuroinflammation.

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Organisation cellulaire

Cellules gliales

cellules épendymaires

1. Qu’est-ce que les cellules épendymaires et où sont-elles situées ?

2. Quel est leur rôle principal vis-à-vis du liquide céphalorachidien (LCR) ?

3. Les cellules épendymaires ont-elles un rôle de cellules souches ?

• Les cellules épendymaires sont des cellules gliales spécialisées qui tapissent les ventricules cérébraux et le canal central (ou canal de l’épendyme) de la moelle épinière.

• Elles jouent un rôle clé dans la production, la circulation et la régulation du débit du liquide céphalorachidien (LCR), contribuant ainsi à la protection mécanique et au maintien de l’homéostasie du SNC.

• Oui, dans la moelle épinière, les cellules épendymaires constituent une population de cellules souches capables de se différencier en cellules nerveuses ou gliales lors de la régénération ou en réponse à une lésion.

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