TS Thème 3 chapitre 4

Chapitre 5 : La motricité volontaire et la plasticité cérébrale
Le réflexe myotatique est un exemple de réponse motrice et il permet d’étudier le fonctionnement d’un réseau
de neurones très simple. Il explique le contrôle de la posture du corps mais il n’est pas responsable de la réalisation
des mouvements volontaires du corps.
Quels processus biologiques permettent de faire fonctionner les muscles en réponse à un souhait conscient
de mouvement ? TP n°3
Le système nerveux central est constitué de l’encéphale (dans boite crânienne) et de la moelle épinière (dans
colonne vertébrale). La barrière hémato-encéphalique a un rôle de filtration du passage de certaines molécules
de la circulation générale vers la circulation encéphalique.
L’encéphale est constitué du cerveau (masse moyenne 1350g, siège de l’intelligence, des émotions et de la mémoire
et point de référence pour classer les différents fossiles de la lignée humaine (volume boite crânienne)), du
cervelet et du tronc cérébral qui prolonge la moelle épinière située dans la colonne.
Coupe transversale de cerveau : 3 parties distinctes de l’extérieur vers l’intérieur
Cortex : substance grise (corps cellulaires de neurones).
Substance blanche (axones myélinisés). Echanges entre les cortex des 2 hémisphères cérébraux et entre aires
d’un même hémisphère et entre cortex et le reste du SN.
Noyaux gris centraux (corps cellulaires de neurones). Maladie de Parkinson liée à une absence de régulation des
mouvements par les noyaux gris centraux.
Le cortex cérébral a une faible épaisseur (2 à 5mm) mais des circonvolutions et des rainures augmentent sa
surface : 2200 cm2. Il est organisé en 6 couches de neurones interconnectés par d’innombrables synapses.
I.
Quelles zones du cerveau assurent la commande des mouvements volontaires ?
1. Les méthodes d’étude.
Diverses observations de lésions du système nerveux ont permis de déterminer les structures nerveuses
importantes dans la commande volontaire du mouvement. Ceci a permis d’identifier des zones très localisées du
cortex cérébral. De même, le rôle essentiel de la moelle épinière a été mis en évidence : des lésions conduisent à
une paralysie d’un ou plusieurs membres en fonction de leur localisation.
Conséquences de lésions
Médullaires sur motricité
Actuellement, des méthodes non invasives donnent des renseignements très importants sur le fonctionnement du
système nerveux : IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle). Le sujet est placé dans un appareil
créant un champ magnétique qui oriente les molécules biologiques dans le même sens. La suppression du champ
magnétique provoque un retour des molécules à une disposition aléatoire. La vitesse de ce retour dépend du type
de tissu : on obtient ainsi une image anatomique de la structure étudiée. Lorsqu’une zone cérébrale est activée,
ses neurones fonctionnent davantage donc ils consomment plus de glucose et de dioxygène que lorsque cette zone
n’est pas active : le sang sortant est donc appauvri pour ces molécules. La désoxyhémoglobine (hémoglobine sans
02) émet un signal BOLD différent de l’oxyhémoglobine : plus les neurones sont actifs, plus le sang sortant
contient de désoxyhémoglobine.
Afin de déterminer les zones cérébrales impliquées dans la réalisation d’une tâche comme la commande du
mouvement d’une main par exemple, on réalise des acquisitions d’images du sujet au repos et du sujet auquel on
demande de bouger la main. On recherche ensuite les différences entre les deux images et on considère que les
différences sont dues à la commande du mouvement de la main.
2. Les aires cérébrales de la motricité volontaire.
Le cortex cérébral est la partie superficielle des hémisphères cérébraux, formée par la substance grise. La
réalisation de mouvements volontaires est due à une région localisée du cortex située dans le lobe frontal avant
de la scissure de Rolando : le cortex moteur. Le cortex moteur est constitué de plusieurs aires : le cortex moteur
primaire, le cortex prémoteur et l’aire motrice supplémentaire. Le cortex moteur primaire est directement
responsable de la commande motrice alors que les deux autres aires sont impliquées dans la planification des
muscles et l’ajustement des mouvements en fonction de l’environnement.
Les aires motrices sont présentes au niveau des deux hémisphères : comme pour le cortex visuel, le mouvement
de la partie gauche du corps est commandé par les aires corticales de l’hémisphère droit et inversement.
Il existe une somatotropie du cortex moteur : chaque territoire du corps est commandé par une région très
précise du cortex moteur. La représentation sur le cortex des parties commandées par le mouvement en tenant
compte de la surface corticale utilisée pour chaque partie s’appelle homonculus moteur. Cet homoncule moteur est
disproportionné : les zones du corps dont le mouvement nécessite la commande de nombreux muscles (motricité
fine) sont représentées par une surface plus importante que celles qui sont commandés par peu de muscles : les
mains et le visage sont importants dans l’homoncule moteur.
II.
Comment la réponse motrice peut-elle intégrer diverses informations ?
La moelle épinière est l’organe de passage obligatoire des informations motrices en provenance du cortex.
Les messages nerveux moteurs efférents circulent dans des faisceaux de neurones jusqu’aux motoneurones
médullaires. Il s’agit des mêmes motoneurones que ceux qui sont impliqués dans la réalisation du réflexe
myotatique. Ceci explique les effets paralysant des lésions médullaires. Un motoneurone (au niveau corps
cellulaire) reçoit donc différents messages nerveux en provenance du cerveau et des neurones sensoriels. Il
intègre ces messages (excitateurs ou inhibiteurs) et élabore un message nerveux unique : il traite les informations
(rôle intégrateur des motoneurones médullaires). Une fibre musculaire est connectée à un seul motoneurone. Elle
répond au message nerveux en provenance du motoneurone par une contraction plus ou moins intense et plus ou
moins longue.
Contact d’un corps cellulaire avec
d’autres neurones au niveau synapses.
III.
Comment expliquer les différences de capacités motrices d’un individu à l’autre et leur évolution au
cours de l’existence ?
1- Plasticité et apprentissage
La comparaison de la localisation du cortex moteur de plusieurs individus montre une similitude globale : il y a donc
une composante innée. Cependant, il existe des différences de cartes motrices entre les individus. Ces
différences s’acquièrent au cours du développement, de l’apprentissage des gestes et de l’entraînement. Elles
témoignent des capacités d’organisation des neurones corticaux durant toute la vie. On appelle plasticité
cérébrale les mécanismes par lesquels le cerveau est capable de se modifier sous l’influence de facteurs
extérieurs (capacité de remaniement du cortex moteur).
2- Plasticité cérébrale et récupération
Cette plasticité cérébrale explique aussi les capacités de récupération du cerveau après la perte de fonction
accidentelle d’une petite partie du cortex moteur à la suite d’un AVC par exemple. Les capacités de remaniements
se réduisent tout au long de la vie, de même que le nombre de cellules nerveuses. Ceci est donc un capital à
préserver et à entretenir.
Apprentissage
Entraînement
Diversité phénotypique
du cortex moteur
Développement