Fiche de révision thème 3-B-2 : Motricité volontaire et plasticité cérébrale Si les réflexes myotatiques servent d’outils pour identifier d’éventuelles anomalies du système neuromusculaire périphérique, ils ne sont pas suffisants pour identifier certaines anomalies touchant le système neuromusculaire central. 1. De la volonté au mouvement L’exploration du cortex cérébral à l’aide d’IRM permet de localiser avec précision les aires motrices spécialisées dans les mouvements volontaires chez l’Homme. La production du mouvement volontaire est contrôlée par le cortex moteur mais plusieurs régions du cortex cérébral sont impliquées : la planification d’un mouvement volontaire se fait dans la partie avant du lobe frontal (cortex pariétal) qui va ensuite activer l’aire pré-motrice (aire de sélection des mouvements) qui elle-même va activer le cortex moteur primaire dont les neurones descendent dans la moelle épinière où ils établissent des synapses avec les neurones moteurs. Cette région corticale occupe une surface d'autant plus grande que la partie du corps considérée est plus complexe du point de vue de sa motricité. Une lésion de la moelle épinière pourra empêcher le cortex moteur de provoquer un mouvement volontaire : selon le niveau où se situe la lésion, la paralysie touchera plus ou moins de zones du corps. De plus, Le trajet des neurones entre le cortex moteur (aire motrice primaire) et les motoneurones présente un croisement dans le bulbe rachidien, ainsi L’information issue du cerveau droit contrôle des muscles situés dans la partie gauche du corps et inversement. 2. L’intégration des messages nerveux par les centres nerveux Si l’on soumet une zone du cortex moteur à une stimulation de faible intensité, seuls un faible nombre de neurones corticaux réagissent et émettent une succession de potentiels d’action de basse fréquence ce qui n’entraîne pas de message nerveux dans les neurones moteurs correspondants. Si l’on augmente l’intensité du stimulus, un nombre plus important de neurones corticaux réagissent ce qui entraîne un message nerveux dans les neurones moteurs correspondants. Un même neurone moteur est connecté synaptiquement à un grand nombre de neurones corticaux : s’il est stimulé par un nombre suffisant de ces neurones par l’intermédiaire de neurotransmetteurs excitateurs, il effectue une sommation spatiale qui conduit à un message nerveux moteur. Si l’on soumet un neurone sensitif à une stimulation électrique d’intensité insuffisante pour entraîner une réponse du neurone moteur mais que l’on répète cette stimulation plusieurs fois, on peut obtenir un message nerveux dans le neurone moteur : une succession de potentiels d’action présynaptiques individuellement inefficaces peut entraîner un message nerveux moteur par sommation temporelle. 3. Les cartes motrices et leurs variations individuelles A partir de 6 à 8 semaines après la fécondation, les hémisphères cérébraux commencent à se développer et des nerfs font des connexions avec des muscles ce qui permet des mouvements spontanés de l’embryon. Des interactions cellulaires influencent le destin des diverses cellules pendant l’embryogenèse du cerveau : la neuroplasticité est très importante pendant cette période et une lésion précoce du cerveau n’a souvent que peu de conséquences. Chez l’Homme, la masse du cerveau quadruple de la naissance à l’âge adulte suite à une augmentation du nombre et de la taille des neurones mais également à la prolifération des connexions synaptiques. De nombreux travaux expérimentaux sur des modèles animaux (rats, chats et primates non humains) ont abouti à l’émergence du concept de « périodes sensibles » du développement post-natal durant lesquelles s’élaborent les propriétés fonctionnelles des neurones sous l’influence de l’apprentissage et du milieu extérieur. Les fonctions cérébrales continuent donc de se modifier tout au long de la vie en réponse aux sollicitations multiples du milieu et aux apprentissages permanents qui résultent des activités propres à chaque sujet. 4. La plasticité cérébrale et la récupération post-traumatique Dans l’espèce humaine, le suivi médical a montré que les atteintes pathologiques ou traumatiques du cortex cérébral entraînent des déficits fonctionnels qui régressent généralement en fonction du temps et donnent lieu à une compensation partielle voire totale des symptômes initiaux grâce à des modifications de l’excitabilité de neurones corticaux ayant pour conséquence le remodelage des réseaux neuronaux des aires corticales. L’habileté motrice ou le temps de réaction déclinent avec l’âge car les capacités de remaniements et le nombre de cellules nerveuses se réduisent mais ces pertes n’ont de conséquences notables qu’à partir de 80 ans, ce qui laisse un certain temps à vos professeurs ! A la fin de ce chapitre, vous devez : Oui Expliquer le rôle des aires corticales permettant la création d’un mouvement volontaire Savoir définir le cortex moteur primaire et sa particularité. Savoir schématiser le trajet des messages nerveux entre l’aire motrice primaire et les motoneurones de la moelle épinière Expliquer ce qu’est l’intégration des messages nerveux par un neurone Savoir définir la plasticité cérébrale Non Sommation spatiale de PPSE PA Sommation spatiale de PPSE et de PPSI Pas de PA Sommation temporelle Des PA EXO1 : QUESTIONS A CHOIX MULTIPLE Q1 : Le corps cellulaire d’un motoneurone du muscle extenseur du pied reçoit des informations diverses qu’il intègre : a. sous la forme d’un message moteur unique qui active toutes les fibres musculaires du muscle extenseur du pied ; b. sous la forme d’un message moteur unique qui active une fibre musculaire du muscle extenseur du pied ; c. sous la forme d’un message nerveux codé en amplitude de potentiels d’action ; d. sous la forme d’un message nerveux qui activera une synapse neuroneuronale. EXO2 : RESTITUTION DE CONNAISSANCES Q2 : Le système nerveux central peut récupérer ses fonctions : a. de la même façon chez tous les individus ; b. après une lésion majeure ; c. après un accident vasculaire cérébral limité ; d. plus rapidement lorsque l’âge augmente. Les personnes qui jouent d’un instrument à cordes tel que le violon utilisent et stimulent les doigts de la main gauche plus fréquemment que les non-musiciens (notamment l’annulaire et l’articulaire). Q : Utilisez les documents pour déterminer si la pratique du piano a une conséquence au niveau du cortex moteur. Q3 : La comparaison des cartes motrices de plusieurs individus : a. montre des différences importantes ; b. montre des similitudes fortes ; c. permet de prédire les capacités de chaque individu ; d. donnera les mêmes résultats à tout âge. Q4 : La plasticité cérébrale : a. se réduit tout au long de la vie ; b. se maintient tout au long de la vie ; c. augmente tout au long de la vie ; d. se modifie en fonction des mutations accumulées. Q5 : Les aires motrices : a. sont à l’origine des réflexes myotatiques ; b. sont connectées directement aux motoneurones ; c. localisées à droite contrôlent les muscles de la partie gauche du corps ; d. sont totalement innées. Si les réflexes myotatiques servent d’outil diagnostique pour identifier d’éventuelles anomalies du système neuromusculaire local, il n’est pas suffisant, car certaines anomalies peuvent résulter d’anomalies touchant le système nerveux central et se traduire aussi par des dysfonctionnements musculaires. Q : Après avoir décrit comment les mouvements volontaires sont contrôlés par le système nerveux central, expliquez la possibilité qu’a une personne de récupérer ses fonctions après une lésion limitée du cortex moteur. L’exposé devra être structuré selon une introduction, un développement et une conclusion. EXO3 : LA COMPARAISON DES CARTES MOTRICES DE PLUSIEURS INDIVIDUS