Motricite part III
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Motricite part III • L’aire motrice primaire M1 (aire 4) commande et module les mouvements volontaires. – Et déclenche la modulation de mouvements rythmiques (la marche). • L’aire prémotrice ventrale PMv (aire 6) : mouvements volontaires de type stimulus-réponse. • L’aire prémotrice dorsale PMd (aire 6) construit des associations stimulus-réponse et les réponses différées. • L’aire motrice supplémentaire SMA (aire 8) : exécution et « visualisation » mental de séquences de mouvements volontaires (plans d’action). • L’aire motrice présupplémentaire preSMA (aire 8) : mémorisation de séquences de mouvements. • Des aires du cortex préfrontal (ex. 46) sont impliquées dans l’élaboration de séquences de mouvements. Toutes les aires motrices sont reliées à des aires sensorielles. Décharge précoce des neurones de l'aire prémotrice Weinrich et Wise (1982..) Neurophysiologie comportementale -pour compléter les expé de stimulations/lésions -pour comprendre les séquences d’activation des neurones moteurs : enregistrement de neurones au cours d’un comportement ==> Evarts dans les années ‘60 Enregistrement (extracellulaire) de l'activité d'un neurone dans l’APM: ces cellules déchargent avant le déclenchement du mouvement et s’arrêtent une fois le mouvement lancé. Certains neurones sont sensibles à la direction du mouvement. LA SÉQUENCE D'ACTIVATION DES AIRES MOTRICES Chronophotographie par Etienne Jules Marey Le cerveau sert essentiellement à produire des comportements qui sont d’abord et avant tout des mouvements. Un comportement est un ensemble de mouvements produits par des muscles. Ces muscles sont sous contrôle de notre système nerveux Trois opérations nécessaire au déclenchement d’un mouvement volontaire : 1) sélectionner une réponse adaptée à la situation dans un répertoire de réponses possibles. Cette réponse correspond à un objectif comportemental particulier ; déterminée de façon globale et symbolique. Planification du mouvement : aires préfrontales informées par d’autres régions de la situation 2) planification du mouvement. définir les caractéristiques de la réponse sélectionnée en terme de séquences de contractions musculaires pour réaliser la réponse. Transmission à l’aire 6 : choix d’un ensemble de muscle à contracter pour le mouvement. 3) exécuter le mouvement proprement dit. activation des MN responsables de la mécanique du geste Puis vers cortex moteur primaire (aire 4) : exécution du mouvement Ex : prendre un verre d’eau augmentation de l’activité électrique dans la région frontale du cortex qui va activer le cortex qui, avec l'aide de l'information fournie par cortex visuel, va déterminer la trajectoire idéale pour atteindre le verre. Mise à contribution des noyaux gris et ducervelet qui aident à initier et à coordonner la séquence de muscles à activer. Pour que les mouvements soient coordonnés, précis et rapides informations sensorielles pour adapter et corriger la trajectoire. Surtout grâce au cervelet (proprioception: position des articulations et du corps dans l'espace). Par conséquent, les messages émis par le cortex moteur sont eux-mêmes déclenchés par des messages provenant d’autres aires corticales. Le cortex moteur est aussi en étroite relation avec des structures sous-corticales (ganglions de la base et cervelet) qui communiquent avec le cortex via le thalamus « Attention » : lobes pariétaux et frontaux en activité avec les structures souscorticales impliquées dans la vigilance et l’attention. « prêt? » : activation des aires corticales supplémentaires et prémotrices (stratégies du mouvement élaborées et maintenue jusqu’au signal du départ) « partez ! » peut venir de l’extérieur ou du sujet lorsqu’il décide que les conditions sont réunies pour déclencher l’action. Fait intervenir des informations issues de structures sous-corticales (ganglions de la base) qui vont influencer l’aire 6, puis éventuellement le cortex primaire qui va réaliser l’action VIII. 3 Les voies descendantes du contrôle et de l’ordre moteur VIII.3.1. Organisation générale entre systèmes sensitif et moteur Moteur Sensitif VIII.3.2. Deux systèmes de voies descendantes 90 Les voies descendantes peuvent être divisées en: a) Système latéral mvts volontaires musculature distale. Sous contrôle du Cx moteur. b) Système ventro-médian posture musculature axiale. Sous contrôle du tronc cérébral. La composante majeure du système latéral est la voie corticospinale VIII.3.2.1. Le système latéral 1) faisceau corticospinal 2) faisceau rubrospinal. Ces systèmes sont croisés : projections finales contralatérales Le faisceau corticospinal est le plus important. Un million d'axones, dont 2/3 issus des aires corticales 4 et 6 et 1/3 du cortex somatosensoriel et du lobe pariétal. Les noyaux rouges (mésencéphale) projettent leurs axones dans la partie supérieure du bulbe pour rejoindre la partie latérale de la moelle. Attention : moelle cervicale seulement 92 VIII.3.2.2 Le système ventromédian quatre faisceaux descendants dont l'origine se situe au niveau du tronc cérébral. a) Faisceaux réticulospinaux d’origine pontique et bulbaire (n=2) b) voies vestibulospinales et tectospinales (origine : nyx vestibulaires et tectum = tubercules quadrijumeaux) (n=2) a) faisceaux réticulospinaux Origine au niveau de la formation réticulée dans le tronc cérébral. Le faisceau réticulospinal pontique action facilitatrice sur les muscles anti-gravitaires facilitation des extenseurs des membres inférieurs. Cette voie agit également sur les muscles fléchisseurs des membres supérieurs. C’est l’inverse pour le faisceau réticulospinal bulbaire Projections ipsilatérales b)voies vestibulospinales et tectospinales 93 Mésencéphale Attention Moelle cervicale seulement Ils contrôlent : -la position de la tête par rapport aux épaules -le maintien de la tête dans une position déterminée lorsque le corps se déplace dans l'espace. -l'orientation de la tête en réponse à des nouveaux stimuli. Le faisceau vestibulospinal à pour origine les noyaux vestibulaires (appareil vestibulaire) 94 VIII.4. Résumé des voies descendantes 4) faisceau réticulospinal 1) faisceau corticospinal 2) faisceau rubrospinal pontique et bulbaire 3) faisceau vestibulospinal et tectospinal En résumé, on peut considérer qu'il existe quatre voies qui permettent le contrôle du mouvement IX. Les Ganglions de la Base 95 L'aire 6 reçoit des informations d'origines sous corticale issues principalement des noyaux du thalamus (noyau VL). Les informations provenant du cortex sont traitées au niveau des ganglions de la base puis retournent au cortex : Boucle cortico-striato-corticale Les ganglions de la base=le striatum (le noyau caudé+le putamen), le globus pallidus et les noyau sous-thalamiques (NST). + la substance noire (substancia nigra ou locus niger). Les neurones de VL excitent ceux du cortex. Sans mouvements, le globus pallidus est spontanément actif et inhibe le VL pas d’activation du Cx moteur. L'activité corticale (mvt) inhibe les neurones du globus pallidus lève l'inhibition sur VL et donc stimule l'AMS IX. 1) Rôle des noyaux gris centraux (ganglions de la base) • Impliqués dans le contrôle du mouvement volontaire, mais ne peuvent pas le déclencher • Ils sont impliqués dans l'initiation des mouvements volontaires (Parkinson) • Ils sont impliqués dans l'inhibition des mouvements indésirés (Chorée de Huntington) • Moins impliqués dans les mouvements bien automatisés et déclenchés en externe. La maladie de Parkinson Atteinte neurodégénérative : perte de neurones dopaminergiques de la substance noire Mauvais contrôle de la fonction des ganglions de la base Retour vers le cortex moteur défectueux - chronique, évolutive et pour le moment incurable - étiologie inconnue - pas de différence homme-femme (Shastry 2001) - Symptômes moteurs Quelques chiffres La plus fréquente des affections neurologiques dégénératives. - 4 millions de personnes affectées dans le monde - En Europe, la prévalence estimée à 1,6 % chez les personnes de plus de 65 ans. - En France, 70 000 à 100 000 malades, 8 000 nouveaux / an. - La maladie débute généralement entre 55 et 65 ans mais 5 à 10 % des patients sont atteints entre 30 et 55 ans. - Après 6 ans d'évolution, 60 % des malades = fluctuations motrices. Evolution de la maladie 5 stades : Stade 1 à 3: tremblements et rigidité, bradykinésie du stade 1 le plus léger au stade 3 ou il faut une aide pour marcher car les réflexes posturaux commencent à diminuer Stade 4 et 5 perte d'efficacité de la L-Dopa. Très forte akinésie Perte de l’autonomie, patient souvent alité Symptômes 1. Tremblements des membres au repos 2. augmentation du tonus musculaire (rigidité, ou hypertonie) 3. akinésie (mouvements volontaires rares et lents) ou bradikinésie (ralentissement moteur, difficulté à engager un mouvement) 4. Parfois atteintes intellectuelles 5. Stades plus avancés, la maladie peut s'accompagner de confusion mentale ou de démence (10 à 15% des cas). 6. Dans 30 % des cas, le malade peut présenter une dépression. 7. D'autres symptômes peuvent s'ajouter : amaigrissement, constipation, hypersalivation, troubles du sommeil, de la parole et de l'écriture. Physiopathologie Maladie de Parkinson Perte des neurones dopaminergique de la substance noire Sujet normal: 500 000 neurones DA dans chaque SN Sujet Parkinsonien: (premiers symptômes) 100 000 neurones dans chaque SN Mauvais contrôle de la fonction des ganglions de la base Retour vers le cortex moteur défectueux Trouble du déclenchement des mouvements volontaires Vieillissement SPECT normal Niveau de L-DOPA chez un sujet sain et un sujet parkinsonien Striatum Neurones de la SN chez un sujet sain et un Parkinsonien Physiopathologie La dopamine a un effet facilitateur sur la boucle motrice Dans Parkinson, le déficit de DA aboutit à l’apparition d’un frein moteur excessif sur le cortex moteur Effet inhibiteur sur la motricité Moins de dopamine Globus pallidus interne FREIN MOTEUR Plus de dopamine Effet facilitateur sur la motricité Les acteurs de la maladie SYSTEME EXTRA-PYRAMIDAL - La substance noire - Les ganglions de la base Striatum= noyau caudé et putamen Noyau gris centraux: Globus pallidus externe et interne déclenchement du mouvement volontaire Noyau sous-thalamique -Le thalamus -Le cortex moteur (Aire 6: aire prémotrice aire motrice supplémentaire) Les acteurs de la maladie Les acteurs de la maladie Ganglions de la base 1er problème: l’akinésie Due à un frein moteur excessif Effet inhibiteur sur la motricité Moins de dopamine Globus pallidus interne FREIN MOTEUR Plus de dopamine Effet facilitateur sur la motricité Gbase VL Les axones des neurones du noyau VL (ou VLo) projettent dans l'aire 6 du cortex Régulation centrale de la motricité Normal: Le GPi exerce un frein moteur sur thalamus Cortex Cortex Prémoteur + Glu Glu + Striatum Thalamus VL n. GABA Peu actifs au repos - GP int. n. GABA toniques au repos Gaba VOIE DIRECTE et INDIRECTE Normal: l’activité tonique de repos du GPi est réglée par 2 voies: directe et indirecte Prémoteur + Striatum Thalamus VL n. GABA Peu actifs au repos - GPe / GP int. n. GABA toniques au repos + Voie Directe Voie Indirecte Nyx Sous-Thalamiques VOIE DIRECTE = voie D1 Normal: activité de la voie directe = levée du frein moteur or, la stim D1 active la voie directe (+AC+AMPc) Prémoteur + D1 SN Striatum Thalamus VL n. GABA Peu actifs au repos - GP int. n. GABA toniques au repos Voie Directe Modulation VOIE INDIRECTE = voie D2 Normal: activité de la voie indirecte: maintient le frein moteur Or , la stim D2 inhibe la voie indirecte (-Ac-AMPc) Prémoteur + D1 Striatum SN D2 - Thalamus VL + n. GABA Peu actifs au repos - - GPe / GP int. Au repos, les NST sont Inhibés par GPe. Le GPi est sous influence de la voie directe n. GABA toniques au repos Nyx Sous-Thalamiques + Voie Directe Voie Indirecte Modulation Régulation centrale de la motricité Normal: Le GPi exerce un frein moteur sur thalamus La dopamine a un effet facilitateur sur la motricité la stim D1 inhibe le GPi: levée du frein moteur la stim D2 inhibe le ny ss thal. Renforce le frein moteur Parkinsonien: balance du frein moteur est déréglée Inhibition du GPi par voie directe D1 est insuffisante La stimulation du GPi par la voie indirecte D2 est accrue Le GPi est anormalement excité FREIN MOTEUR ACCRU akinésie 2ème problème: hypercholinergie Les IN Ach du striatum sont normalement inhibés par les voies DA de la voie nigro-striée. Ce rétro-contrôle négatif est restreint car le système manque de DA Hypercholinergie striatale Hypertonie (rigidité) Tremblements Hypersalivation Cx moteur Cx moteur GG base GG base DASN AchStriatum Cx moteur Cx moteur DA stimule + DA absente + + - GG base - F réticulée + + GG base F réticulée - Inhibition effective Ach inhibe + Ach inhibe Eveil = FRA puissante + Moelle épi. Activité Muscul contôlée Sain - Moelle épi. Aug. Tension et trembements Parkinson + + VOIE DIRECTE et INDIRECTE Normal: l’activité tonique de repos du GPi est réglée par 2 voies: directe et indirecte Prémoteur + Striatum Thalamus VL n. GABA Peu actifs au repos - GPe / GP int. n. GABA toniques au repos + Voie Directe Voie Indirecte Nyx Sous-Thalamiques Nouvelles stratégies thérapeutiques 1) Stimulation des nyx sous thalamiques Levée du frein moteur Prémoteur + Striatum La fréquence de stimulation utilisée inhibe le noyau sous-thalamique + Thalamus VL n. GABA Peu actifs au repos - GPe / GP int. n. GABA toniques au repos - + Voie Directe Voie Indirecte Nyx Sous-Thalamiques 2) Implantation d’électrodes stimulatrice des noyaux ss thalamiques 4 électrodes sont insérées dans les noyaux sous-thalamiques 2 générateurs (batterie) d’impulsions éléctriques sont implantés sous les clavicules (comme les pacemakers cardiaques). Le patient contrôle le générateur à l’aide d’un transmetteur manuel électromagnétique. En fonction du lieu d’implantation des électrodes, le signal électrique va bloquer les symptômes 2) Implantation de cellules souches PET-SCAN de 18F-DOPA d’un sujet sain et d’un malade Parkinsonien Notez la réduction de capture de DOPA dans les ganglions de la base chez le malade. Après transplantation de cellules fœtales qui synthétisent la DOPA dans le striatum, l’image de recapture de DOPA est améliorée X. Le cervelet Localisation Connexions générales 110 X. 1. Rôle du cervelet 111 • Le cervelet est impliqué dans le contrôle du mouvement volontaire, mais ne peut pas le déclencher. • Il est impliqué dans la motricité fine et la coordination des mouvements. • Il est impliqué dans l'apprentissage d'automatismes (enchaînements). Les voies cérébelleuses : afférences le cervelet entretient d’étroites relations avec le cortex. Aires motrices, somatosensorielles et pariétales postérieures envoient un important contingent d’axones vers les noyaux du pont (tronc cérébral). Les neurones du pont projettent ensuite leurs axones dans le cervelet. Voie corticopontocérébelleuse : 20 millions d’axones, 20 fois plus que le faisceau pyramidal ! Les voies cérébelleuses : efferences Les deux hémisphères cérébelleux projettent en retour vers le cortex moteur par une voie qui fait relais au niveau du noyau ventrolatéral (VL) du thalamus. Les hémisphères cérébelleux influencent la musculature des membres via le cortex et le système moteur latéral Les deux hémisphères du cervelet ne sont pas divisés en deux comme les hémisphères du cerveau. La partie médiane = le vermis cérébelleux. Le vermis ne présente pas de latéralisation et envoie des axones vers le tronc cérébral qui, par l’entremise du système ventromédian, contribue au maintien de la posture X.2. La cellule de Purkinje:centre intégrateur du cervelet Afférence Efférence Afférence Pont (cortex) ME (noyau de Clarck) : Ordre moteur Ia Olive inférieure Proprioception musculaire /articulaire et équilibre Afférences sensorielles Ordre moteur Afférences sensorielles Voies motrices descendantes X.2. La cellule de Purkinje: centre intégrateur du cervelet X.3. Résumé des Boucles Motrices Passant par le Cervelet VL Pont Cervelet 114
