Un phénotype comportemental : le réflexe myotatique

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Un phénotype
comportemental : le réflexe
myotatique
I. Le réflexe myotatique permet la posture
► TP1. Un exemple de réflexe myotatique
► TP2. Circuit nerveux impliqué dans un réflexe myotatique
A. Le réflexe myotatique présente deux aspects
B. Le réflexe myotatique fait intervenir divers supports
► TP3. Codage du message nerveux
II. Le réflexe myotatique repose sur le fonctionnement des neurones
A. Le potentiel d'action est le signal élémentaire du message nerveux
B. Le message nerveux est codé de deux manières
► TP4. La transmission du message nerveux
C. Un neurone transmet le message nerveux par des synapses
III. Le réflexe myotatique met en jeu un réseau neuronique
A. Un interneurone inhibiteur permet de coordonner l'activité des muscles antagonistes
B. Les réseaux neuroniques permettent l'intégration nerveuse
C. Les réflexes innés reposent sur des réseaux neuroniques complexes
D. La mise en place des réseaux neuroniques est sous contrôle génétique
► TP5. Pas de fichier.
► FIGURE 1a. Communication nerveuse (collège) dans Bordas p. 176, 177.
QUESTION.
Définition de : récepteur, effecteur, centre nerveux , nerf, neurone, muscles
antagonistes, réflexe, réflexe rotulien.
► FIGURE 1b. Le réflexe rotulien Image tirée d'une BD (Léonard ?).
OBJECTIF
 La communication nerveuse fait intervenir un récepteur sensoriel, un
centre nerveux (encéphale ou moelle épinière) et un effecteur qui sont
reliés par des nerfs formés de fibres nerveuses appartenant chacune à
un neurone.
 Un neurone est une cellule nerveuse constituée d’un corps cellulaire
(= péricaryon) contenant le noyau et d’un long prolongement, la fibre
nerveuse, permettant le transport du message nerveux.
 Un réflexe est une réaction, automatique, involontaire, stéréotypée et
prévisible en réponse à une stimulation.
 À partir de l'étude des modalités du réflexe myotatique (myo :
muscle, tatique : statique) on cherche à préciser la part du génotype
dans le fonctionnement du système nerveux.
Première S
Chapitre
3.1
4 semaines

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I. Le réflexe myotatique permet la posture
 On appelle réflexe myotatique la réaction innée d'un muscle squelettique qui
s'oppose à son propre étirement (il tend à conserver sa longueur initiale).
 Les muscles squelettiques sont reliés à des éléments du squelette et permettent les
mouvements. Ils s'opposent aux autres muscles (muscles lisses, muscle cardiaque) qui
ne sont pas reliés au squelette.
► TP1. Un exemple de réflexe myotatique
► LOGICIEL Réflexe myotatique (refmyo10)
► TP2. Circuit nerveux impliqué dans un réflexe myotatique
A. Le réflexe myotatique présente deux aspects
 L'aspect tonique est responsable de la posture qui est la position prise par les
différentes parties du corps les unes par rapport aux autres. Les os, mobiles entre
eux au niveau des articulations, sont maintenus en position par la contraction
soutenue et sans changement de longueur (isométrique) des muscles
squelettiques, c'est le tonus musculaire.
 L'aspect phasique provoque un mouvement involontaire. Si, à l'aide d'un
marteau à réflexes, on frappe sur un tendon le muscle squelettique
correspondant est étiré et réagit par une contraction automatique (exemples :
réflexe achilléen ou le réflexe rotulien).
 Un tendon relie un muscle d'être à un os.
 Une contraction musculaire peut être enregistrée grâce à ses manifestations
électriques (= potentiels d’action musculaires cf. TP1).
B. Le réflexe myotatique fait intervenir divers supports
► FIGURE 2. Le réflexe myotatique (niveau 1)
► SCHEMA CLASSEUR d’après figure 2. Construction et légendes niveau 1 au
fur et à mesure de ce B
1. Le récepteur sensoriel est le fuseau neuromusculaire
 Il est constitué de cellules musculaires modifiées : les fibres intrafusoriales.
Autour de chacune s'enroule une ramification d'une fibre d'un neurone sensitif.
L'ensemble est contenu dans une capsule de tissu conjonctif.
► FIGURE 3. Fuseaux neuromusculaires isolés dans Hatier p. 137 doc. 10 b
en bas.
 C’est un mécanorécepteur. L'étirement du muscle provoque son allongement, ce
qui génère un message nerveux sensitif.
2. Le centre nerveux est la moelle épinière
 Le réflexe achilléen peut être aboli à la suite d'une lésion de la moelle épinière
qui intervient dans le traitement de l'information. C'est un réflexe médullaire.
► FIGURE 4. Organisation de la moelle épinière dans Hatier p. 138.
► FIGURE 5. Localisation des corps cellulaires des neurones impliqués
dans le réflexe myotatique dans Hatier p. 140 fig. 17.

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3. Les neurones afférents (= sensitifs) relient les fuseaux neuromusculaires
au centre nerveux
 On appelle neurone une cellule nerveuse. Il est essentiellement formé de deux
parties :
- le corps cellulaire, ou péricaryon, contenant le noyau et portant des dendrites ;
- l'axone ou fibre nerveuse (sa longueur peut dépasser 1 mètre).
 Un nerf est composé d'un groupe de fibres nerveuses qui suivent le même
itinéraire.
► FIGURE 6. Nerf en coupe transversale et dilacéré dans Hatier p. 136.
 Leurs corps cellulaires sont situés dans les ganglions rachidiens des racines
dorsales de la moelle épinière.
► FIGURE 7. OM Moelle épinière coupe transversale dans Hatier p. 141 fig.
18b.
 Le neurone afférent est en forme de T, il est dit unipolaire.
4. Les neurones efférents (= moteurs) sont ici des motoneurones
 Leurs noyaux sont situés dans la substance grise de la moelle épinière et leurs
fibres empruntent les racines ventrales de la moelle épinière.
 La substance blanche ne contient pas de corps cellulaires, mais uniquement des
fibres nerveuses longitudinales.
 Un même nerf rachidien (31 paires) contient à la fois des fibres nerveuses
afférentes et efférentes.
5. L'effecteur est un muscle squelettique
 Un muscle est un groupe de cellules musculaires, aussi appelées fibres
musculaires.
 Chaque fibre musculaire résulte de la fusion de cellules indifférenciées et contient
plusieurs noyaux (syncytium). Elle a un diamètre de 10 à 100 µm et une longueur qui
peut atteindre 20 cm.
 La transmission de la force du muscle à l'os peut se comparer à un tir à la corde.
Chaque personne correspond à une fibre musculaire et la corde correspond au tendon
(un tissu conjonctif associe les fibres musculaires entre elles).
 Dans le muscle, l'extrémité de la fibre d'un motoneurone se ramifie en formant
une arborisation terminale. Chaque ramification innerve une seule cellule
musculaire qui est régie par un seul motoneurone. On appelle unité motrice
l'ensemble d'un motoneurone et des fibres musculaires qu'il innerve (cf. Vander
1995 p. 299).
► FIGURE 3. Jonctions neuromusculaires dans Hatier p. 137 doc. 10 a.
 La jonction neuromusculaire est l'ensemble formé par la terminaison axonale et
de la plaque motrice (= portion de membrane musculaire en contact avec la terminaison
axonique).
 Dans le cas du réflexe myotatique le récepteur se trouve à l'intérieur de l'effecteur.
► TP3. Codage du message nerveux
TP possible après le § II.A
II. Le réflexe myotatique repose sur le fonctionnement
des neurones
► LOGICIEL Codage du message nerveux (nerf) Modules Potentiels de repos
et d’action

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► LOGICIEL Potentiel d’action (Potact) Ce lien nécessite Potact installé sur le
poste
► LOGICIEL Potentiel d’action (simnerf) Construction d’un modèle de
simulation
A. Le potentiel d'action est le signal élémentaire du message nerveux
 Toute cellule présente, de part et d'autre de sa membrane, une tension
(= différence de potentiel électrique = ddp) appelée potentiel de membrane (ou
potentiel transmembranaire).
 Le potentiel de repos est la valeur du potentiel de membrane qui se mesure en
l'absence de toute stimulation. Il peut rester constant pendant de longues
périodes. Sa valeur est variable selon les cellules (elle se situe entre - 20 mV et -
150 mV, pour les cellules nerveuses - 70 mV est couramment observé). Le signe "moins"
indique que l'intérieur de la cellule est toujours négatif par rapport à l'extérieur
qui sert de référence.
 On appelle stimulus efficace un stimulus dont la nature et l'intensité sont
suffisantes pour provoquer la naissance d'un potentiel d'action. Le neurone atteint
alors son seuil de stimulation.
► FIGURE 8. Potentiel de repos et potentiel d'action dans Hatier p. 164.
► SCHEMA CLASSEUR d’après transparent 8 (potentiel d’action).
 Le potentiel d'action (PA) correspond à une brève inversion de polarité
membranaire (environ 3 ms) en réponse à un stimulus efficace. Il se décompose
en quatre phases successives :
- dépolarisation : le potentiel de membrane tend vers zéro ;
- inversion de polarité (= spike) : l'intérieur de la cellule est positif par rapport à
l'extérieur ;
- repolarisation : rétablissement de potentiel de repos ;
- hyperpolarisation : passage transitoire à une ddp supérieure au potentiel de
repos.
 L'artefact de stimulation est un signal électrique synchrone de la stimulation et
dont l'amplitude est proportionnelle à l'intensité de la stimulation.
 L'amplitude (environ 100 mV) et la durée (5 à 10 ms) du potentiel d'action sont
constantes pour une même fibre et indépendantes de l'intensité du stimulus. (La
valeur du spike dépend de la valeur du potentiel de repos).
 Le potentiel d'action est propageable sans atténuation, il correspond à une onde
de dépolarisation qui se déplace le long de la fibre nerveuse.
 Selon la manière dont on enregistre un potentiel d'action on obtient un résultat
différent :
- le potentiel d'action est monophasique si une électrode (microélectrode) est à
l'intérieur de la fibre et l'autre située en surface (ou est reliée à la masse) ;
- le potentiel d'action est diphasique si les deux électrodes réceptrices sont situées en
surface de la fibre ou du nerf (comme nous l’avons fait sur le muscle dans le TP1).
► Propanerf
 La vitesse de propagation du potentiel d'action est variable selon le type de fibre
mais elle est toujours très inférieure à celle d'un courant électrique (de moins de 1 m.s-1 à
environ 100 m.s-1).
B. Le message nerveux est codé de deux manières
1. En modulation de fréquence de potentiels d'action au niveau de la fibre
► FIGURE 9. Messages nerveux dans Hatier p. 154 doc. 4 .

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► LOGICIEL Codage du message nerveux (nerf) Module Codage dans une
fibre
 La fibre nerveuse obéit à la "loi du tout ou rien" (système binaire). Chaque
potentiel d'action est identique en amplitude et en durée quelle que soit l'intensité
du stimulus.
 Les messages nerveux se traduisent par des trains de potentiels d'action
(= rafales de potentiels d'action).
 Entre un seuil et un maximum, la fréquence des potentiels d'action est
proportionnelle à l'intensité du stimulus. Cela permet de transporter le massage
avec une grande fidélité.
2. En nombre de fibres recrutées au niveau du nerf
► Codage du message nerveux (nerf) Module Recrutement
► FIGURE 10. Potentiel global d’un nerf dans Hatier p. 155 fig. 6 .
 Globalement le nerf n'obéit pas à la loi du tout ou rien car il est formé d'un grand
nombre de fibres qui n'ont pas le même seuil de stimulation. Les variations
d'intensité du stimulus se traduisent par le potentiel global du nerf qui est
variable selon le nombre de fibres recrutées (amplitude de l'ordre de 20 mV).
 Quand un stimulus persiste longtemps, on observe une diminution de la fréquence
des potentiels d'action, c'est une adaptation du récepteur au stimulus.
 Le message nerveux ne permet pas de connaître la nature du stimulus mais
seulement son intensité. C'est le récepteur qui est spécifique d'un stimulus donné.
► FIGURE 2. Le réflexe myotatique (niveau 1)
Sur cette figure on observe deux zones de transmission du message nerveux
entre deux cellules :
- l’une à la jonction entre le neurone sensitif et le neurone moteur ;
- l’autre à le jonction entre le neurone moteur et les cellules musculaires.
► FIGURE 11a. Ultrastructure d’une synapse neuro-neuronique dans Hatier
p. 158 et Bordas p. 205.
C. Un neurone transmet le message nerveux par des synapses
 On appelle synapse la zone de jonction entre un neurone et une autre cellule
(neurone ou cellule effectrice [= synapse neuro-musculaire]). Elle est constituée
par :
- une terminaison axonique présynaptique, contenant des vésicules de
neurotransmetteur (substance chimique particulière) ;
- un espace (= fente) synaptique de 20 à 50 nm (trop large pour permettre le
« saut » de potentiels d’action) ;
- une membrane postsynaptique supportant des récepteurs du
neurotransmetteur.
1. Le fonctionnement synaptique fait intervenir un neurotransmetteur
► Codage du message nerveux (nerf) Module Synapse (sans les canaux
ioniques)
► FIGURE 11b. Principe du fonctionnement synaptique dans Hatier p. 169.
► SCHEMA CLASSEUR d’après partie droite du transparent 11 et en plaçant les
étapes 1 à 5 du texte.
Le potentiel d'action présynaptique déclenche la libération du
neurotransmetteur par exocytose des vésicules présynaptiques de
neurotransmetteur (= neuromédiateur, exemple l'acéthylcholine).