Chapitre 14 : mouvement volontaire et plasticité cérébrale.

Chapitre 14 : mouvement volontaire et plasticité cérébrale.
Si le réflexe myotatique sert d'outil diagnostique pour identifier d'éventuelles anomalies du
système neuromusculaire local, il n'est pas suffisant car certaines anomalies peuvent
résulter d'anomalies touchant le système nerveux central et se traduire aussi par des
dysfonctionnements musculaires.
Ainsi, la contraction d’un muscle peut se réaliser suite à son étirement dans le cas du réflexe
myotatique mais il peut également s’agir d’une contraction volontaire contrôlée par le
cerveau.
Problèmes : comment les mouvements volontaires sont-ils contrôlés ?
Quelles sont les possibilités d’adaptation du cortex cérébral tout au long de la vie ?
TP 24 : Mise en évidence des zones de la motricité volontaire et conséquences d’un AVC
1. La commande volontaire du mouvement
A. le cortex moteur.
L’exploration du cortex cérébral, soit par des stimulations locales du cortex, soit par imagerie
médicale récente (ex : IRM = Imagerie par résonance magnétique), permet de localiser les
zones du cerveau spécialisées dans le contrôle volontaire des mouvements appelée cortex
moteur. La localisation du cortex moteur est identique pour tous les individus.
La réalisation des mouvements volontaires implique
la collaboration entre 3 types d’aires corticales
connectées entre elles :
- Certaines aires (cortex pariétal) sont impliquées
dans l’intention de mouvement : décision de
réaliser tel ou tel mouvement. Ex : allumer la
lumière de la pièce.
- D’autres aires (aires prémotrices = APM) motrices
sont impliquées dans la sélection des mouvements
qui vont être nécessaires pour réaliser une séquence
motrice donnée correctement au bon moment.
Ex : contracter certains muscles pour appuyer sur le
bouton. Ces sélections s’effectuent sur la base de
stimuli externes (il fait nuit) ou internes (je me
souviens qu’il faut appuyer sur ce bouton).
- Certaines zones (aires motrices primaires = M1) commandent la contraction de tel ou tel
muscle de sorte que la séquence motrice est réalisée.
L’aire motrice primaire est une zone du cortex cérébral assurant la motricité des différentes
parties du corps, ainsi chaque partie du corps est associée à un territoire défini du cortex
cérébral qui assure sa commande motrice et cette région corticale occupe une surface
d'autant plus grande que la partie du corps considérée est plus complexe du point de vue
de sa motricité.
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On peut ainsi dresser une cartographie de l’aire motrice. Si on
représente une figurine humaine dont la taille de chaque partie du
corps est proportionnelle à la surface de projection corticale
associée, on obtient l’Homonculus moteur (de Penfield).
Chez l’Homme, les surfaces de l’aire motrice primaire dédiées à la
main et au visage sont importantes au regard de la complexité des
mouvements effectués par ces deux parties du corps.
Lorsque la moelle épinière est lésée, la
commande volontaire des muscles ne se fait plus.
Les messages qui partent du cerveau cheminent
par des faisceaux de neurones qui descendent
dans la moelle et établissent des connexions avec
les motoneurones qu’ils stimulent.
Le trajet des neurones entre le cortex moteur
(aire motrice primaire) et les motoneurones
présente un croisement dans le bulbe rachidien.
En effet, les axones des neurones du cortex
moteur droit regroupé en faisceaux bifurquent
au niveau du bulbe rachidien et change donc de
côté. Ils établissent alors des synapses avec les
motoneurones de la moelle épinière situés du
côté gauche.
L’information issue du cerveau droit contrôle des
muscles situés dans la partie gauche du corps et
inversement.
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B. Le rôle intégrateur des motoneurones
Exercice mise en évidence du rôle intégrateur des motoneurones - exemple de l’anxiété.
Le corps cellulaire d’un motoneurone est connecté (par des synapses) à de nombreux autres
neurones. Le corps cellulaire du motoneurone reçoit notamment des informations de
neurones sensitifs issus du fuseau neuromusculaire et des neurones provenant du cortex
moteur.
Or certaines synapses sont soit :
- inhibitrices, elles diminuent l’activité du
motoneurone par l’intermédiaire d’un
neurotransmetteur qui provoque une
hyperpolarisation de la membrane du
motoneurone (ex. synapse au GABA). Ainsi,
elle a tendance à empêcher la naissance d’un
potentiel d’action dans le motoneurone.
- excitatrices. Dans ce cas le
neurotransmetteur favorise la naissance du
message nerveux dans le motoneurone en
provoquant une petite dépolarisation. (ex.
synapse à acétylcholine)
Un motoneurone réalise alors une sommation spatiale (la somme des messages des
différents neurones qui font synapse avec le motoneurone) ou temporelle (la somme d'un
message répété transmis par un seul neurone présynaptique) de l’ensemble des messages
excitateurs ou inhibiteurs. Si l’excitation est suffisante, c’est à dire si le seuil de
dépolarisation est atteint, alors un train de potentiels d’action est émis au niveau de son
axone en direction du muscle.
Ainsi, à partir de toutes les informations reçues, le motoneurone élabore un message
nerveux moteur unique codé en fréquence : c’est ce que l’on appelle l’intégration.
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C. Un exemple d’inhibition : l’innervation réciproque des muscles antagonistes.
Au niveau des articulations, il y a des muscles
antagonistes. Ils permettent la réalisation de
mouvements opposés (flexion et extension par
exemple). Ainsi lorsque l’un se contracte, l’autre
muscle doit se décontracter pour permettre la
réalisation du mouvement.
Que se passe-t-il dans le cas du réflexe myotatique au niveau de la moelle épinière ?
Exemple du réflexe rotulien :
Dans le réflexe myotatique, afin de coordonner les muscles
antagonistes, l'axone du neurone sensitif provenant du
fuseau neuromusculaire se divise en 2 branches dans la
substance grise de la moelle épinière : l'une permet l'arc
réflexe au moyen d’une synapse excitatrice avec le
motoneurone commandant la contraction du muscle
extenseur de la jambe (Quadriceps), l'autre au moyen d’un
interneurone qui fait synapse à son tour avec le
motoneurone commandant le muscle fléchisseur de la
jambe (biceps crural (Hamstrings sur l’image))). Cette
synapse est inhibitrice et provoque le relâchement de ce
muscle.
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2. Motricité et plasticité cérébrale
A. Des variations individuelles de l’organisation du cortex en relation avec le mode de vie.
La disposition des zones de contrôle des différentes parties du corps dans le cortex moteur
constitue la carte des aires motrices. La disposition aires motrices dans le cortex moteur est
globalement (mais pas strictement) la même pour tous les individus.
Ainsi la comparaison des cartes motrices de plusieurs individus montre des différences plus
ou moins importantes. (cf. TP 24 Etape 5)
Ces différences au niveau des
cartes motrices d'un individu à
l'autre ne sont pas innées, elles
sont acquises lors du
développement de l’individu.
L’apprentissage moteur (=
acquisition d’une nouvelle
performance motrice) ou
l’entrainement, provoque un
développement des zones
fortement sollicités du cortex
moteur.
Par exemple, un pianiste qui
sollicite beaucoup ses mains
présente des zones corticales très
étendues pour les muscles de la main.
L’amélioration de ses performances est due à une extension de l’aire motrice commandant
le mouvement des doigts de sa main. De plus, cet accroissement est stabilisé par un
entrainement répété sur une grande période de temps (plusieurs semaines)
Ces modifications des cartes motrices mettent ainsi en évidence une capacité fondamentale
du cortex : la plasticité cérébrale c’est-à-dire sa capacité à se modifier en réponse à une
stimulation environnementale.
Ainsi l'histoire personnelle de chaque individu en relation avec la plasticité cérébrale permet
l’élaboration d’un phénotype du cortex moteur qui lui est spécifique.
B. Une plasticité du cortex en cas d’accidents.
Chez des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral (AVC) affectant les aires
motrices corticales (et donc la motricité de certains muscles), on constate une récupération
progressive des capacités motrices. Dans le même
temps, les régions corticales endommagées
retrouvent progressivement leurs fonctions et de
nouvelles régions sont recrutées lors de la réalisation
des mouvements que l’AVC avait affectés.
Exercice réorganisation cérébrale suite à une perte de
fonction motrice et réversibilité
De même, après une greffe des mains, on constate
une modification des cartes motrices des mains : la
taille des territoires concernés de l’aire M1 augmente
considérablement, pour les deux mains, après la greffe.
Ces observations attestent de la plasticité cérébrale du cortex moteur et montrent que cette
plasticité est essentielle aux facultés de récupération motrice après un accident.
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C. Préserver son capital nerveux
La plasticité du cortex existe tout au long de la vie mais
les capacités de remaniement se réduisent avec l’âge.
On a évalué le nombre de neurones corticaux d’individus
d’âges différents et on a ainsi pu montrer que le nombre
de cellules nerveuses diminue d’environ 10% au cours de
la vie.
Les performances intellectuelles diminuent avec l’âge.
Par contre on a constaté que le vieillissement cérébral
est moins important pour les individus qui pratiquent
une activité physique et/ou une activité intellectuelle
régulière(s). L’alimentation semblerait également avoir
un rôle important (rôle de substances comme les
flavonoïdes présents dans les fruits, légumes, le vin…)
Le vieillissement cérébral qui a lieu au cours de la vie peut donc être réduit grâce au
comportement des individus.
Le capital nerveux peut ainsi être préservé en ayant un comportement responsable en
matière de santé.
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