Tp 3 commande motrice 2014

TP 3: La commande de la motricité volontaire
Objectif :
Démontrer l’existence d’une commande corticale du mouvement et connaître l’organisation motrice du cerveau
Montrer l’activité intégratrice d’un motoneurone
Activité 1 : Commande corticale du mouvement volontaire et localisation des aires motrices du cerveau
Matériel : - Logiciel « eduanatomist » logiciel de visualisation d’images du cerveau obtenues par exemple par les techniques d’IRMf (Imagerie par
Résonnance Magnétique fonctionnelle). Fiche aide au repérage dans l’espace avec le logiciel Eduanatomist - Fiche technique du logiciel Eduanatomist
Activités et déroulement des activités
Exigences
Comprendre ou proposer une démarche de résolution
1) Proposer une démarche d’investigation permettant de relier l’hémiplégie du patient à un dysfonctionnement de la commande motrice
volontaire par le cerveau.
proposer une
démarche de
résolution.
Utiliser des techniques et Appliquer une démarche explicative
2) Lancer le logiciel Eduanatomist.
*Ouvrir le fichier « image IRMsujet12212anatpathologieAVC_T2_J1 » relative au sujet 12212 acquise un jour après la survenue de
l’AVC. Régler le seuil de sensibilité : inf =70 /sup = 38
*Faire défiler à l’aide du curseur les coupes de façon à localiser la zone lésée (rmq : le maillage 3D permet de définir un volume)
 Compléter la fiche fournie (doc 1) en localisant l’emplacement de la lésion occasionnée par l’AVC du patient 12212.
 Expliquer en quoi les troubles présentés par ce patient nous permettent de conclure à une commande corticale du mouvement.
Utiliser l’annexe 1 afin de préciser cette localisation.
3)
* Charger l’image IRMsujet13112 anat (sujet sain) : image du fond anatomique.
Régler le seuil de sensibilité : niveau inférieur 0 et niveau supérieur 40
* Charger et superposer l’image IRMsujet13112fonctionmotriciteMainGaucheVersusDroite : image des tests fonctionnels.
Régler le seuil de sensibilité : niveau inférieur 75 et niveau supérieur 100.
Faire défiler à l’aide des curseurs les coupes de façon à localiser les zones activées dans le cerveau lors de cette action motrice.
(Elles apparaissent en dégradé de bleu à rouge). Relever le « maillage 3D » afin d’apprécier le volume de la zone impliquée.
Utilisation maîtrisée
des fonctionnalités
du logiciel :
-Ouverture des
fichiers demandés
-Superposition
correcte des images
-Réglage des seuils
de sensibilité
-Repérage des
structures
-Manipulation des
curseurs de coupe
* Répéter l’opération pour l’image IRMsujet13112fonctionmotriciteMainDroiteVersusGauche.
 Situer, sur les images de la fiche réponse (doc 2), les aires motrices mises en jeu dans les tests réalisés sur le patient 13112.
(motricité doigt-index)
 A l’aide de l’ Homoculus moteur cf doc 2 p 377, expliquer l’existence d’une « carte motrice » à la surface du cerveau.
- mise en évidence
de la commande
controlatérale de la
motricité volontaire
Activité 2 : Du cerveau aux motoneurones de la moelle épinière
Appliquer une démarche explicative
Les axones des neurones du cortex moteur forment des faisceaux qui se croisent au niveau du bulbe rachidien avant d’établir des
connections synaptiques avec les motoneurones de la moelle épinière.
 Compléter le schéma bilan du document 3 en indiquant les structures cérébrales impliquées dans la motricité volontaire et les voies
motrices
en vert : neurones issus du cerveau, en rouge : motoneurones
-Mise en relation des
informations tirées des
différentes observations
-lisibilité du schéma, légendes
et symboles utilisés corrects
Activité 3 : Intégration du message nerveux au niveau du motoneurone
Matériel : Logiciel somspat
Activités et déroulement des activités
Exigences
Comprendre ou proposer une démarche de résolution
1) Proposer une hypothèse expliquant, au niveau cellulaire, pourquoi le réflexe Achiléen n’a pas lieu lors de la contraction
volontaire du jambier avant le choc sur le tendon d’Achille.
Utiliser des techniques
2) A l’aide du logiciel Somspat, positionner l’électrode réceptrice sur l’axone du motoneurone, et rechercher les
conditions expérimentales permettant d’obtenir une contraction musculaire en utilisant obligatoirement les deux types de
neurones présynaptiques (inhibiteurs et excitateurs) et en considérant que tous les neurones sont actifs.
Compléter le doc 4.
Mise en relation des
informations et des
connaissances pour proposer
une hypothèse.
Utilisation maîtrisée des
fonctionnalités du logiciel
Appliquer une démarche explicative
3) Expliquer comment le réflexe myotatique achilléen peut-il être inhibé par la contraction volontaire du muscle
antagoniste : compléter le schéma (doc 5) en représentant le neurone sensitif en bleu, le neurone issu du cortex moteur
en vert et les neurones médullaires : les 2 motoneurones en rouge et l’interneurone inhibiteur en noir.
Préciser par un signe + ou – le type de synapse intervenant.
Tenir compte du fait que la
contraction d’un muscle est
associée au relâchement de
son antagoniste.
Replacer sur le schéma les
neurones impliqués dans la
réalisation du réflexe, et
ajouter le mécanisme
d’inhibition du réflexe
Annexe 1 – Organisation générale du cerveau
Le cerveau ou encéphale comprend :
-deux hémisphères cérébraux réunis par les commissures interhémisphériques.
-le tronc cérébral réalisant la jonction entre le cerveau et la moelle épinière.
-le cervelet en arrière du tronc cérébral.
Deux grands types de tissus sont retrouvés dans le cerveau : la substance grise qui est composée essentiellement
des corps cellulaires des neurones et substance blanche composée des prolongements des neurones. La
substance grise est souvent regroupée en noyaux et est également retrouvée en surface du cerveau au niveau du
cortex.
Morphologie du cerveau
La commande de tous nos mouvements volontaires provient de notre cerveau. Une des régions les plus impliquées dans le
contrôle de ces mouvements volontaires est le cortex moteur.
Le cortex moteur est situé à l’arrière du
lobe frontal, juste avant le sillon central
qui sépare le lobe frontal du lobe
pariétal. On subdivise le cortex moteur
en deux grandes aires, l’aire 4 et l’aire
6. L’aire 4, que l’on désigne aussi
comme le cortex moteur primaire,
forme une mince bande qui longe le
sillon central alors que l’aire 6 s’étend
immédiatement en avant de l’aire 4.
L’aire 6 est plus large et se subdivise
encore en deux sous-régions distinctes.
Pour réaliser des mouvements dirigés vers un objectif, notre cortex moteur va recevoir de l’information
des différents lobes du cerveau. Ainsi, il sera renseigné sur la situation du corps dans l’espace par le lobe
pariétal, sur les objectifs à atteindre et le choix d’une stratégie appropriée par la partie antérieure du lobe
frontal, sur les souvenirs d’anciennes stratégies par le lobe temporal, etc.
En 1870, Hitzig et Fritsch stimulent
électriquement certaines parties du cortex
moteur d'un animal. Selon la région stimulée,
ils observent la contraction de parties
différentes du corps. Puis ils constatent qu'en
détruisant la même petite région corticale, ils
créent une paralysie de la partie du corps
correspondante. C'est ainsi que l'on découvrit
que chaque partie du corps est associée à une
région précise du cortex moteur primaire qui
en contrôle le mouvement.
Mais ce qu’il y a de particulier avec cette «
carte motrice », c’est que certaines parties du
corps y occupent beaucoup plus de place que
d’autres. C’est pourquoi ces parties, qui sont
celles qui ont le plus de finesse dans le
mouvement, sont représentées en plus gros
sur le dessin.
Appliqué au mouvement de lancer d’une balle par exemple, ces trois niveaux s’intégrerait un peu de la
façon suivante.
Le cortex cérébral est d’abord informé de la position du corps dans l’espace par l’entremise de
l’information sensorielle visuelle, auditive, somatique et proprioceptive qu’il reçoit.
Le cortex effectue des échanges d’information avec les ganglions de la base quant à l’objectif visé par le
lancé (lancer loin, haut, fort ?)
et la stratégie à adopter selon entre autre l’expérience du sujet dans ce domaine.
Les aires motrices secondaire du cortex cérébral et le cervelet prennent alors des décisions appropriées
concernant l’amplitude, la direction et la force du mouvement à effectuer par le bras.
Ils transmettent ces instructions au tronc cérébral et à la moelle épinière cervicale qui va provoquer un
mouvement coordonné de l’épaule, du coude, du poignet et des doigts de la main.
Simultanément, les ordres donnés à la moelle épinière thoracique et lombaire à partir du tronc cérébral
déterminent des ajustements posturaux qui vont permettre à la personne de garder son équilibre tout
en optimisant son mouvement durant le lancer de la balle.
Les motoneurones du tronc cérébral sont également activés pour maintenir le regard du lanceur sur sa
cible.
Les mécanismes cérébraux derrière la préparation et l’exécution d’un mouvement dépassent la vision simpliste
du cortex moteur qui donne les ordres que les motoneurones exécutent.
En effet, imaginez que vous voulez prendre un verre d’eau fraîche qui est en réalité rempli d’eau bouillante. Dès
que vous touchez le verre, vous retirez immédiatement la main de façon réflexe, sans y penser.
Sachant maintenant que le contenu du verre est chaud, vous pourriez tout de même le soustraire à votre enfant
qui tente de l’attraper grâce au contrôle volontaire du mouvement. Vous contrez alors consciemment le réflexe
de retrait et saisissez tout de même le verre d’eau bouillante car l’enjeux est d’une grande importance pour vous.
Enfin si l’on vous dit que le verre est en cristal et non en verre. La façon dont vous le prendrez sera sans doute
plus délicate. Autrement dit, votre cerveau tiendra compte de cette information et adaptera sa façon de saisir le
verre en conséquence.
L’idée que l’exécution motrice est le résultat d’une construction très élaborée s’impose donc sur l’idée que le
contrôle moteur serait une simple commande qui dirait « go » aux motoneurones de la moelle épinière. De plus,
la remarquable adaptabilité de l’activité motrice révèle l’intervention de puissants mécanismes de régulation et
de rétroaction.