Le système vestibulaire 2e volet cours Neurophysiologie Pauline Neveu, PhD 1 Plan «Le système vestibulaire» 1-Centre de gravité et équilibre 2-Situation et structure du système vestibulaire 3-Plages sensorielles 4-Fonctionnement et rôle des organes otolithiques 5- Fonctionnement et rôle des canaux semi-circulaires 6- Fonctionnement intégré 7- Réflexes vestibulaires 8- Voies vestibulaires 2 1-Centre de gravité et équilibre 1.1-Notion de centre de gravité Le centre de gravité (CG) d’un solide correspond à un point où serait concentrée toute la masse du solide et où s’applique la résultante des forces de gravité Le centre de gravité (CG) est le barycentre d’un solide Le centre de gravité (CG) est un point d’équilibre 3 1-Centre de gravité et équilibre 1.2-Force de gravité force avec laquelle un corps en attire un autre Tous les objets s’attirent: -proportionnellement au produit de leurs masses -de façon inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare (-à une constante près) 4 1-Centre de gravité et équilibre 1.3-Recherche du CG: la méthode des suspensions Un corps suspendu est soumis à deux forces: -la force de gravité -la force de suspension il y a équilibre quand le CG est à la verticale du point de suspension pour trouver l’emplacement du CG, il suffit de suspendre le corps par deux ou trois points différents 5 1-Centre de gravité et équilibre 1.4-Emplacement du CG chez l’humain en avant de la 1ère/2e vertèbre sacrée Sa position varie en fonction de différents paramètres 6 1-Centre de gravité et équilibre 1.4-Emplacement du CG chez l’humain L’emplacement du CG varie en fonction: -du type morphologique -du degré d’adiposité -du sexe: plus bas chez la femme que chez l’homme -de la croissance: plus haut chez l’enfant que chez l’adulte -de l’attitude: le CG s’élève si on lève les bras le CG se déplace dans le même sens que le segment qui bouge, d’une quantité proportionnelle au rapport des masses: segment/corps 7 1-Centre de gravité et équilibre 1.5-Ligne de gravité, base de sustentation et équilibre La ligne de gravité: c’est la verticale qui passe par le CG La base de sustentation: c’est la surface d’appui au sol Un corps est en équilibre: quand sa ligne de gravité coupe sa base de sustentation 8 1-Centre de gravité et équilibre 1.5-Ligne de gravité, base de sustentation et équilibre Un corps sera d’autant plus stable: -que la hauteur de son centre de gravité est faible -que sa base de sustentation est grande l’angle de stabilité renseigne sur la stabilité d’un corps 9 1-Centre de gravité et équilibre 1.5-Ligne de gravité, base de sustentation et équilibre Un corps peut avoir: -un équilibre stable -un équilibre instable 10 2-Localisation et structure 2.1-Localisation -situé au niveau de la tête -au sein de l’os temporal -dans ce que l’on appelle l’oreille interne -les systèmes vestibulaires sont pairs: un dans chaque oreille 11 2-Localisation et structure 2.1-Localisation L’oreille comprend trois parties: -l’oreille externe: séparées par le tympan -pavillon -conduit auditif -l’oreille moyenne : trois osselets: -marteau -enclume -étrier -l’oreille interne ou labyrinthe: -la cochlée ou limaçon, c’est l’oreille auditive -le système vestibulaire, c’est l’oreille de l’équilibre 12 2-Localisation et structure 2.1-Localisation 13 2-Localisation et structure 2.1-Localisation 14 2-Localisation et structure 2.2-Structure L’oreille interne, ou labyrinthe, est constituée: -d’une coque osseuse: le labyrinthe osseux -d’une structure creuse membraneuse: le labyrinthe membraneux périlymphe 15 2-Localisation et structure 2.2-Structure Le système vestibulaire correspond à une partie de l’oreille interne et comprend deux parties: -deux sacs qui sont les organes otolithiques: -utricule -saccule -trois canaux semi-circulaires: -canal semi-circulaire antérieur -canal semi-circulaire postérieur -canal semi-circulaire latéral ou horizontal Ces structures sont creuses et remplies d’un liquide: l’endolymphe 16 3-Plages sensorielles Les récepteurs sensoriels du système vestibulaire se trouvent dans chacune des cinq structures creuses: -plages sensorielles des deux sacs ou organes otolithiques: -macula utriculaire -macula sacculaire - plages sensorielles des trois canaux semi-circulaires: -crête ampullaire du canal semi-circulaire antérieur -crête ampullaire du canal semi-circulaire postérieur -crête ampullaire du canal semi-circulaire horizontal 17 3-Plages sensorielles Dans ces plages sensorielles, on trouve des cellules sensorielles: cellules ciliées kinocil Deux types de cils: -un unique kinocil de grande taille -une multitude de stéréocils rangés par ordre de taille 18 3-Plages sensorielles Fonctionnement des cellules ciliées: -les cellules ciliées au repos, cils non inclinés, ont une activité spontanée: fréquence de décharge de repos -lorsque les cils s’inclinent, l’activité se modifie: une inclinaison à l’opposé du kinocil entraîne une diminution de l’activité: la fréquence de décharge diminue une inclinaison vers le kinocil entraîne une augmentation de l’activité: la fréquence de décharge augmente terminaison nerveuse 19 4-Fonctionnement et rôle des organes otolithiques Les cils des cellules ciliées des organes otolithiques (utricule et saccule): sont enchâssés dans une masse gélatineuse contenant des petites pierres cupule à otolithes 20 4-Fonctionnement et rôle des organes otolithiques Exemple: cellules ciliées dont les cils sont orientés vers le haut lorsque la tête est droite La tête est inclinée vers l’arrière La tête est inclinée vers l’avant Position neutre: tête droite cils non inclinés activité de repos tête inclinée en arrière tête inclinée en avant la cupule glisse et entraîne les cils qui s’inclinent vers le kinocil: l’activité augmente la cupule glisse et entraîne les cils qui s’inclinent à l’opposé du kinocil: l’activité diminue les cellules ciliées des organes otolithiques renseignent sur les 21 inclinaisons de la tête 4-Fonctionnement et rôle des organes otolithiques Exemple: cellules ciliées dont les cils sont orientés vers le haut lorsque la tête est au repos La personne accélère vers l’arrière (décélère) La personne accélère vers l’avant Position neutre: tête droite la cupule, qui a de l’inertie, conserve sa vitesse initiale tandis que les corps des cellules ciliées vont plus vite : les cils se retrouvent transitoirement inclinés vers le kinocil: l’activité augmente cils non inclinés activité de repos la personne roule à vitesse constante la cupule, qui a de l’inertie, conserve sa vitesse initiale tandis que les cellules ciliées des les corps des cellules ciliées vont moins vite : les organes otolithiques cils se retrouvent renseignent sur les transitoirement inclinés à l’opposé du kinocil: accélérations linéaires 22 l’activité diminue 4-Fonctionnement et rôle des organes otolithiques Dans les maculas, les cellules ciliées ont diverses orientations saccule vertical haut face médial utricule horizontal nuque bas latéral Les cellules ciliées sont à même de détecter toutes les accélérations linéaires, quelle que soit leur direction C’est l’encéphale qui reçoit l’ensemble des informations, via les voies vestibulaires, et qui les intègre 23 5-Fonctionnement et rôle des canaux semi-circulaires Les ampoules des canaux semi-circulaires ont deux côtés: -côté utricule -côté canal 24 5-Fonctionnement et rôle des canaux semi-circulaires Les cellules ciliées des ampoules des canaux semi-circulaires: -ont toutes la même orientation: -kinocil côté utricule -stéréocils côté canal -sont enchâssées dans une masse gélatineuse sans otolithe cupule gélatineuse 25 5-Fonctionnement et rôle des canaux semi-circulaires Exemple: cellules ciliées d’un canal semi-circulaire dont les cils sont droits dans la cupule lorsque la tête est au repos rotatoire La tête subit une accélération angulaire cils non inclinés activité de repos les cellules ciliées des canaux semi-circulaires renseignent sur les accélérations angulaires la cupule se déforme et entraîne, ici, une inclinaison des cils vers le kinocil: l’activité augmente 26 5-Fonctionnement et rôle des canaux semi-circulaires Les canaux semi-circulaires sont placés dans les trois plans de l’espace Leurs cellules ciliées sont à même de détecter toutes les accélérations angulaires, quelle que soit leur direction C’est l’encéphale qui reçoit l’ensemble des informations, via les voies vestibulaires, et qui les intègre 27 6-Fonctionnement intégré en théorie, on peut envisager le fonctionnement des organes otolithiques et des canaux semi-circulaires de façon isolée physiologiquement, les organes otolithiques et les canaux des systèmes vestibulaires droit et gauche sont à l’origine de nombreux signaux d’excitation et d’inhibition que le SNC intègre nos mouvements sont à l’origine d’accélérations linéaires et angulaires 28 7-Réflexes vestibulaires Réflexes vestibulo-oculaires (RVO): permettent de garder le regard fixé sur une cible en dépit des mouvements de l’organisme 29 7-Réflexes vestibulaires Réflexes vestibulo-cervicaux (RVC) Réflexes vestibulo-spinaux (RVS) permettent de maintenir la posture (et le tonus musculaire) en dépit de perturbations contrôlent la position de la tête via une action réflexe sur les muscles de la nuque contrôlent la position du corps via une action réflexe sur les muscles du corps 30 8-Voies vestibulaires Les informations vestibulaires gagnent les centres vestibulaires (4 noyaux vestibulaires et cervelet) via le nerf VIII (vestibulo-cochléaire / stato-acoustique) système vestibulaire 31 8-Voies vestibulaires Les noyaux vestibulaires: reçoivent des informations: -du système vestibulaire ipsilatéral -des noyaux vestibulaires controlatéraux -du système visuel -du système somesthésique -du cervelet -du cortex cérébral envoient des informations dans plusieurs voies: -voies vestibulo-spinales latérales -voies vestibulo-spinales médiales -voies vestibulo-réticulo-spinales -voies vestibulo-oculaires -voies vestibulo-cérébelleuses -voies vestibulo-thalamo-corticales tonus + équilibration corps (RVS) tonus + équilibration cou (RVC) tonus + équilibration corps ajustements oculaires (RVO) régulation tonus / équilibre / posture sensibilité consciente: orientation corps 32 8-Voies vestibulaires 33