TP neurologie n°3

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TP n°3: La commande volontaire du mouvement et plasticité cérébrale
Vous êtes neurologue. Un patient M.X vient vous consulter. Il a subi récemment un accident vasculaire cérébral
(AVC), et depuis il présente des difficultés à effectuer certains mouvements avec sa main gauche soit des
mouvements volontaires de son corps. Lors d’un AVC, certaines zones du cerveau plus ou moins étendues, ne sont
plus irriguées. Les cellules ne sont donc plus approvisionnées en dioxygène et en nutriments ce qui entraîne leur
mort. Vous allez donc effectuer une série d’examens, notamment des imageries par résonance magnétique
fonctionnelle (IRMf), pour comprendre pourquoi votre patient présente un déficit moteur au niveau de sa main
gauche et ainsi identifier les structures impliquées.
Problème : Quels processus biologiques permettent de faire fonctionner
les muscles en réponse à un souhait conscient de mouvement ?
Compétences :
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Utiliser le logiciel EduAnatomist afin de caractériser des aires motrices cérébrales et comprendre
l’organisation du cortex moteur.
Pratiquer une démarche scientifique pour comprendre la pathologie de votre patient.
Utiliser le logiciel Synapse pour comprendre le rôle intégrateur du motoneurone.
Analyser des résultats d’imagerie fonctionnelle corticale chez un homme ayant été greffé des deux mains
pour comprendre la plasticité cérébrale.
Savoir : aires motrices cérébrales de la motricité volontaire, le rôle intégrateur des neurones médullaires,
la plasticité cérébrale du cortex moteur et la récupération de la motricité après une lésion.
Activité 1 : La commande corticale du mouvement.
1.
Le logiciel EduAnatomist permet de visualiser et d’explorer facilement des données de neuroimagerie
obtenues par diverses méthodes d’investigation, notamment IRMf (voir documents 1-2 et fiche méthode
EduAnatomist).
a. Ouvrir la banque d’images.
b. Etape 1 : visualiser l’anatomie.
- Entrer le numéro du sujet : 13111 et ouvrir « IRM sujet 13111anat ».
- Régler le seuil de sensibilité noir et blanc : inf=70 et SUP=100.
- Repérer les différentes parties du cerveau.
c. Etape 2 : superposer une image fonctionnelle en sélectionnant « fonction mouvement ».
- Régler la sensibilité.
- Faire défiler les coupes de façon à localiser la zone la plus activée.
d. Répéter l’opération avec le sujet 13112. Vous pouvez faire des captures d’écran.
e. Mettre en relation la région du cerveau activée en fonction de la main qui réalise le mouvement.
f. Comparer les régions activées entre les individus pour une même tâche motrice.
2. Réaliser un rapport médical de votre patient en pratiquant une démarche scientifique (document 3) et
ainsi mettre en relation les données récoltées précédemment pour expliquer les difficultés motrices
rencontrées par le patient.
Activité 2 : L’activité intégratrice du motoneurone.
Un motoneurone est connecté à de nombreux autres neurones. Certains de ces neurones lui transmettent des
informations stimulatrices (cas des neurones sensoriels), alors que d’autres lui transmettent des informations
inhibitrices (cas des interneurones). Afin de comprendre comment le motoneurone intègre les différentes
informations qu’il reçoit et élabore un message moteur unique en réponse à toutes ces informations, on peut
utiliser un logiciel de simulation.
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1.
a.
Lancer le logiciel Synapse (document 4).
Stimuler une fibre quelconque en cliquant sur l’un des boutons dénommés S. La répétition d’une pression
sur le même bouton simule un train de potentiels d’action sur la fibre concernée. Certains boutons
permettent de stimuler simultanément plusieurs fibres.
b. Observer le résultat de ces stimulations.
2. En testant différentes stimulations à l’aide du logiciel Synapse, identifiez les conditions qui déterminent
la naissance d’un nouveau message moteur unique par le motoneurone.
3. On compare parfois le rôle du motoneurone à celui d’un entonnoir, expliquer cette métaphore.
Activité 3 : La plasticité du cortex moteur.
1.
Au bout de quelques semaines, votre patient M.X retrouve une mobilité de sa main gauche. Cinq semaines
après son AVC, vous refaites une IRMf que vous comparerez à un sujet témoin (document 5).
2. Analyser les résultats présentés dans l’extrait de l’article de Nature neuroscience pour mettre en
évidence la plasticité corticale et la réorganisation possible du cortex moteur (document 6).
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Document 1 : « Cerveau et Psycho ».
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Document 2 : L’encéphale
Aire motrice primaire : homonculus moteur
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Document 3 :
Hémisphère droit de votre patient M.X
Document 4 : logiciel Synapse.
Document 5 : localisation des aires cérébrales actives lors de mouvements de la main gauche et de la main
droite. Le cortex moteur est localisé en arrière de la ligne passant par les 2 points verts.
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Document 6 : extrait article « Cortical reorganization in motor cortex after graft of both hands » (Nature
neuroscience, juillet 2001).
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