4.2 Sciences de la Vie Neurones et fibres musculaires : la communication nerveuse MOTRICITE VOLONTAIRE ET PLASTICITE CEREBRALE De ce cerveau vu globalement comme un centre « de réflexion et d’accumulation de savoirs », il faut passer à un cerveau responsable de la commande volontaire du mouvement : c’est l’objectif de la motivation. La motivation de cette partie doit aussi poser la question de la relation qui existe entre le cerveau et la moelle épinière afin que les élèves n’imaginent pas qu’il existe des voies indépendantes, l’une qui serait affectée à la commande de réactions réflexes et l’autre qui serait dévolue à l’activité volontaire. Ainsi la question suivante mérite certainement aussi d’être posée : les neurones du cerveau vont-ils au niveau des organes ou sont-ils connectés aux neurones médullaires ? 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, les mouvements volontaires sont contrôlés par le système nerveux central. De plus, Le système nerveux central peut récupérer ses fonctions après une lésion limitée. La plasticité des zones motrices explique cette propriété. >1 / Comment est assurée la commande volontaire du mouvement? > 2 / Rôle plasticité ? I. DE LA VOLONTE AU MOUVEMENT I.1. Des aires cérébrales spécialisées > L’exploration du cortex cérébral est permise grâce aux techniques d’imagerie médicale. IRM : Imagerie par résonnance magnétique / permet obtention d’images anatomiques du cerveau correspondant à des coupes virtuelles ou en 3D. IRM fonctionnelle (IRMf) / Permet de visualiser des variations d’activité de certaines zones lorsque le sujet effectue une tâche déterminée. > Dans le cas d’un mouvement volontaire, la partie du cortex associé à sa réalisation se nomme cortex moteur. Cortex moteur : partie du cortex cérébral impliquée dans la motricité volontaire. La cartographie de ce cortex donne la carte motrice. Activité 1 Etude expérimentale du réflexe myotatique TP EXAO > Le cortex moteur est composé de plusieurs aires : Les aires motrices primaires (situées dans chaque hémisphère cérébral) commandent directement les mouvements. Chaque partie du corps est associée à un territoire défini du cortex. Les parties du corps douées d’une mobilité importante occupent une surface relativement importante de l’aire motrice. La distribution globale des zones de contrôle dans le cortex moteur est la même pour tous les individus. Les aires prémotrices jouent quant à elles un rôle dans la planification de l’exécution d’un mouvement. > D’autres territoires du cerveau situés plus en profondeur sont également impliqués dans la commande volontaire du mouvement. Leur dégénérescence est à l’origine des symptômes de la maladie de Parkinson. DOSSIER 4.2 > MOTRICITE VOLONTAIRE ET PLASTICITE CEREBRALE 1 I.2. Les voies motrices > Les messages nerveux moteurs sont élaborés au niveau des neurones pyramidaux de l’aire motrice primaire. Ces derniers projettent leurs axones vers le bulbe rachidien puis vers la moelle épinière. A différents niveaux, ces neurones sont en connexion synaptique avec les motoneurones. > Ces voies motrices sont croisées : ainsi la commande des mouvements volontaires est controlatérale, c’est l’aire motrice de l’hémisphère cérébral droit qui commande la partie gauche du corps et inversement. I.3. Des lésions qui se traduisent par des dysfonctionnements musculaires > Un accident vasculaire cérébral (AVC) est un trouble de la circulation sanguine irriguant un territoire du cerveau. Le terme d’ « accident » est utilisé pour souligner le caractère soudain de l’apparition des symptômes : il peut, en effet, arriver qu’un caillot obstrue subitement une artère cérébrale ou bien que la paroi d’un vaisseau sanguin se rompe, provoquant alors une hémorragie cérébrale. La partie normalement irriguée par ce vaisseau celle alors de fonctionner. On comprend ainsi que si une partie d’une aire motrice est atteinte, la conséquence en soit une paralysie : on parle d’hémiplégie lorsque la paralysie touche une partie du corps située d’une côté du corps. > Des lésions accidentelles de la moelle épinière, dues cette fois-ci à un choc violent (accident de la circulation, choc violent…) peuvent aussi entrainer des paralysies : le territoire concerné dépend notamment du niveau de la moelle concerné par la lésion. On parle de paraplégie lorsque la paralysie concerne les membres inférieurs et la partie basse du tronc. > Une compression des racines des nerfs rachidiens (due, par exemple, à une hernie discale) peut aussi se traduire par des troubles moteurs. I.4. Le rôle intégrateur des neurones > Notion de synapse excitatrices et inhibitrices Toutes les synapses fonctionnent sur le même principe, mais, selon le neurotransmetteur qu’elles libèrent, les synapses peuvent avoir des effets opposés sur le neurone post-synaptique : Synapse excitatrice : le neurotransmetteur libéré a tendance à faire naitre un nouveau message dans le neurone post-synaptique. Synapse inhibitrice : le neurotransmetteur empêche ou rend plus difficile l’émission de potentiel d’action par le neurone post-synaptique. > Notion d’intégration Dans un centre nerveux, comme la moelle épinière, un neurone peut recevoir des milliers de terminaisons axoniques qui sont en contact synaptique avec ses dendrites ou son corps cellulaire. C’est le cas des motoneurones de la moelle épinière. Le motoneurone est soumis en permanence à une véritable pluie de neurotransmetteurs. Le corps cellulaire du motoneurone doit intégrer ces informations, qui se renforcent ou s’opposent, c'est-à-dire en faire la « somme algébrique ». DOSSIER 4.2 > MOTRICITE VOLONTAIRE ET PLASTICITE CEREBRALE 2 Sommation temporelle : prendre en compte les informations arrivant successivement d’un neurone pré-synaptique donné si les messages sont suffisamment rapprochés. Sommation spatiale : prendre en compte les messages arrivant en même temps de différents neurones pré-synaptiques. Si le résultat de cette sommation est une excitation suffisante, des potentiels d’actions sont émis au niveau de son axone. Sinon, le neurone reste au repos. Ainsi, grâce à ses propriétés intégratrices, le motoneurone émet un message nerveux moteur unique tenant compte de multiples informations de diverses provenances. La fibre musculaire, en revanche, ne reçoit un message que d’un seul motoneurone : contrairement aux motoneurones, une fibre musculaire n’a aucune capacité d’intégration. Cette fonction intégratrice des neurones joue un rôle essentiel dans le traitement des messages qui transitent à tout instant dans un centre nerveux. . DOSSIER 4.2 > MOTRICITE VOLONTAIRE ET PLASTICITE CEREBRALE 3