Chap 14 TS Thème 2 NEURONE ET FIBRE MUSCULAIRE : LA
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Chap 14 TS Thème 2 NEURONE ET FIBRE MUSCULAIRE : LA COMMUNICATION NERVEUSE Restitution des acquis Les muscles sont les moteurs du mouvement. Lorsqu’ils se contractent, la force produite tire sur les tendons attachés au squelette ce qui déclenche un mouvement La commande des mouvements volontaires est assurée par le système nerveux. D’autres contractions musculaires ne naissent pas d’une volonté, ce sont des contractions réflexes. Problème : Comment les réflexes myotatiques commandent-ils certains muscles ? I- LE REFLEXE MYOTATIQUE UN EXEMPLE DE COMMANDE REFLEXE DU MUSCLE Activité 1 chap 14 TS : mise en évidence du réflexe myotatique Raisonner et adopter une démarche scientifique pour mettre en évidence les éléments de l’arc réflexe un réflexe myotatique est sous contrôle nerveux le circuit n’est pas le même lors d’un mouvement réflexe et lors d’un mouvement volontaire Document 2 p 352 caractéristiques de la réponse réflexe le centre nerveux responsable d’un réflexe myotatique et voies empruntées par le message nerveux schéma fonctionnel d’un réflexe myotatique Le réflexe myotatique sert d’outil diagnostique pour apprécier l’intégrité du système neuro musculaire : par un choc léger sur un tendon on provoque la contraction du muscle étiré (exemple réflexe rotulien ou achiléeen) Pb : quels sont les éléments de l’arc réflexe ? Activité 2 chap 14 TS : les éléments de l’arc réflexe Observer et comparer des préparations microscopiques pour comprendre l’organisation des composants de l’arc réflexe 1. La moelle épinière Document 1 p 354 2. Les neurones : Livre p 355 il est pratiquement impossible d’observer un neurone en entier le neurone est une cellule singulière Quelles structures nerveuses sont nécessaires à la réalisation du réflexe myotatique ? La réalisation du réflexe myotatique implique des structures nerveuses, nerfs et centres nerveux (moelle épinière), qui, à l’échelle cellulaire, sont constituées de cellules spécialisées, les neurones. 1 3. La synapse neuro musculaire Livre p 356 Les différents intervenants dans le réflexe myotatique sont : → des mécanorécepteurs, ici des fuseaux neuromusculaires, stimulés par l'étirement: éléments constitués d'une capsule fibreuse contenant des fibres musculaires entourées des terminaisons de fibres. Ils sont placés en parallèle des fibres musculaires. Les fuseaux neuromusculaires détectent la longueur des muscles et leur tension et transmettent cette information par les fibres afférentes →des fibres nerveuses sensitives, logées dans le nerf rachidien sciatique, qui conduisent à la moelle les messages afférents ou centripètes, →des fibres nerveuses motrices du nerf sciatique, transmettant les messages efférents ou centrifuges aux effecteurs "muscles". →la moelle épinière lombaire, centre nerveux réflexe. Son organisation anatomique et notamment ses relations avec chacun des nerfs rachidiens pairs, auxquels elle est reliée par deux racines, l'une dorsale, comportant un ganglion rachidien et l'autre ventrale, peut être observée sur une coupe transversale observée à la loupe ou au très faible grossissement du microscope. →les muscles eux-mêmes, dont les myofibres avec leur plaque motrice individuelle, constituent les effecteurs. Il est ainsi possible de définir ce qu'est une unité motrice: c'est l'ensemble constitué par un neurone et ses ramifications, assurant la commande synchrone d'un certain nombre de fibres musculaires. Le microscope électronique permet de comprendre l'intimité de la jonction neuro-musculaire (synapse). Tous ces éléments sont intégrés dans un circuit constituant l'arc réflexe, de type médullaire ici, dont nous allons justifier de l'intervention. Pb : quels sont les circuits nerveux réflexes ? Activité 3 chap 14 : les circuits nerveux du réflexe : Saisir des informations et interpréter des expériences historiques 1. Les expériences de dégénérescence Wallerienne : expériences , résultats, conclusion 2. Les expériences de Bell Magendie : → Expérience, résultats, conclusion Il est à présent possible d'identifier les deux types de neurones intervenant obligatoirement dans un réflexe: - les neurones sensitifs afférents dont les influx centripètes cheminent des récepteurs musculaires à la moelle en passant par les racines dorsales des nerfs rachidiens: ils ont leurs péricaryons (corps cellulaires nucléés) dans les ganglions rachidiens. - les motoneurones efférents dont les influx centrifuges empruntent les racines ventrales des nerfs rachidiens et parviennent aux muscles: leurs péricaryons se situent dans les cornes antérieures de la moelle (neurones multipolaires). 3. Les connexions entre les neurones afférents et efférents : → Expérience, résultats, conclusion Le réflexe monosynaptique est le plus simple des réflexes, comme le montre le document "réflexe rotulien", auquel vous pouvez accéder en cliquant sur son icône ci-contre à gauche: les mécanorécepteurs à l'intérieur des fuseaux sont activés par l'allongement du muscle, provoquant une augmentation de la fréquence de décharge des fibres sensorielles Ces fibres font jonction directement avec les motoneurones. Il y a donc une voie monosynaptique mise en œuvre. Le réflexe myotatique permet ainsi un premier contrôle musculaire et joue un rôle fondamental dans les processus antigravitaires. Pb : Quelle est la nature du message nerveux et comment s’effectue sa propagation ? II- LA NATURE ET LA PROPAGATION DU MESSAGE NERVEUX : Activité 4 chap 14 TS : la nature du message nerveux : Recenser et organiser des informations pour comprendre la nature du message nerveux. 2 Document 1 et 2 p 358 les observations apportées par les documents 1 et 2 permettent de déterminer la nature du message nerveux. Potentiel de repos et potentiel d’action les caractéristiques de la réponse d’un neurone à une stimulation Pb : comment s’effectue la propagation du message nerveux ? Activité 5 chap 14 TS : La propagation du message nerveux : Document 3 p 359 Expérience, résultats, conclusion « au niveau d’un neurone, le message nerveux est codé en fréquence de potentiels d’action » les propriétés du message nerveux la relation entre l’intensité d’une stimulation et les caractéristiques du message nerveux enregistré au niveau de la fibre la nature et les caractéristiques du message nerveux qui se propage le long d’un neurone La différence de potentiel entre le cytoplasme et la face externe de la membrane plasmique du neurone définit le potentiel de membrane. En l’absence de stimulation, ce potentiel est de -70mV et constitue le potentiel de repos. Lors d’une stimulation du neurone ce potentiel peut varier transitoirement c’est le potentiel d’action qui est observé que si l’intensité de la stimulation est suffisante. Au-delà du seuil de stimulation ce PA gardera toujours la même valeur. La succession des PA qui se propagent le long de l’axone du neurone constitue le message nerveux. Pb : comment s’effectue la transmission du message nerveux au niveau de la synapse ? Activité 6 chap 14 : la transmission synaptique : Recenser, extraire et exploiter des informations, afin de caractériser le fonctionnement d’une synapse chimique. Vitesse de propagation des PA d’action et distance parcourue par le message nerveux Document 3 p 361 les conditions nécessaires à la genèse d’ un PA musculaire le message nerveux est codé au niveau d’une synapse le message nerveux est transmit d’un neurone à l’autre neurone ou d’un neurone à une fibre musculaire Pb : comment s’effectue la transmission du message nerveux au muscle ? Activité 7 chap 14 TS : la transmission du message nerveux au muscle : Interpréter des résultats expérimentaux pour comprendre l’effet de différentes substances sur le fonctionnement de la synapse neuromusculaire. la séquence des évènements depuis l’arrivée du message nerveux dans la terminaison synaptique du motoneurone jusqu’à la contraction musculaire « au niveau d’une synapse neuromusculaire, le message nerveux est codé en concentration de neuromédiateur » Au niveau d’une synapse neuro musculaire la terminaison synaptique du motoneurone contient des vésicules renfermant de l’acétylcholine. Cette molécule est un neuromédiateur. La stimulation du motoneurone entraine la libération d’acétylcholine dans la fente synaptique (exocytose), la fixation du neuromédiateur sur des récepteurs situés sur la membrane post synaptiquece qui entraine la formation d’un PA musculaire qui déclenche la contraction musculaire. La quantité du neuromédiateur dans la fente est proportionnelle à l’intensité de la stimulation du motoneurone. Au niveau d’une synapse neuromusculaire, le message nerveux est donc codé chimiquement par la concentration du neuromédiateur. 3 Animation synapse http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt/program/fichacti/fich1s/synap2/pages/synap.htm http://www.biologieenflash.net/animation.php?ref=bio-0033-2 Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. Il met en jeu différents éléments qui constituent l’arc réflexe. Le neurone moteur conduit un message nerveux codé en fréquence de potentiel d’action. La commande de la contraction met en jeu le fonctionnement de la synapse neuro musculaire. Pour aller plus loin : - Le réflexe pupillaire Des neurones sensibles à la lumière Une maladie neuromusculaire : la myasthénie La hernie discale Le mystère de la toxine botulique Les effets de substances pharmacologiques sur le fonctionnement synaptique Santiago Ramon y Cajal fondateur de la théorie neuronale La chimie de la communication nerveuse La transmission synaptique Le réflexe myotatique Les expériences de Magendie La vitesse de propagation du message nerveux Perturbations dans les contractions musculaires Les travaux de sherington Douleur et morphine Action du botox Logiciel nerf Logiciel synapse Animation synapse Animation réflexe myotatique 4
