D3- Communication nerveuse : la commande musculaire

 

D3A- Une commande réflexe des muscles ... 

1-352  Étude expérimentale du réflexe myotatique  AP1

A- L’enregistrement de l’activité électrique des muscles AP1

Electromyogramme et muscles antagonistes 

L’activité cellulaire (musculaire,...) génère un variation de potentiel électrique enregistrable

2 muscles antagonistes ne peuvent pas se contracter en même temps.

L’enregistrement d’une réponse réflexe : le muscle extenseur du pied 

Le choc sur le tendon déclenche l’enregistrement = stimulation

Une contraction musculaire ponctuelle et spécifique est enregistrée (automatique) = réponse
        La réponse se fait en même temps et de la même manière pour toutes les cellules activées

Un certain temps sépare la stimulation de la réponse.

Bilan :

Stimulation => message sensitif

Réponse musculaire => message moteur

Temps de latence => circulation des messages nerveux

 

B- Des renseignements apportés par l’étude du réflexe myotatique 

=> L’influence de l’intensité du stimulus. Réponse proportionnelle
          Fonction du nombre de cellules musculaires mises en jeu
          La réponse maximale correspond à l'activation de toutes les cellules du muscle

=> L’influence de l’état de contraction du muscle (tonus musculaire)

La contraction du muscle inhibe la réponse myotatique.

Un outil diagnostique couramment utilisé.

Test de bon fonctionnement nerveux. 

 

 

2-354  Le réflexe myotatique, un réflexe médullaire

Observation :

Temps de latence = 30 ms

Vitesse moyenne du message dans un nerf = 50 m/s

Le temps de latence => quelle distance ?      => 1,5 m 

=> aller – retour à la moelle épinière

A-La moelle épinière, centre nerveux du réflexe myotatique

L’intégrité de structures nerveuses est nécessaire à la réalisation des réflexes.

Situation : canal rachidien de la colonne vertébrale

Protection : Osseuse + méninges

    

Coupe transversale de moelle épinière humaine : 2 substances

Substance grise interne

Substance blanche périphérique

Orientation : Cornes dorsales effilées et cornes ventrales arrondies ("ventrues")

 

B- Les neurones, des cellules singulières

Organisation cellulaire de la moelle épinière

Substance grise : présence de noyaux cellulaires = Corps cellulaires de neurones

Substance blanche : absence de noyau cellulaire = fibres cellulaires de neurones (dendrites , axones)

Organisation cellulaire des nerfs.

 

3-356  Les éléments de l’arc réflexe myotatique  AP1

¤- Au niveau du muscle

- Organisation structurale

Os – tendon – muscle – tendon - os

Tendon => rigide

Muscle élastique

Faisceau de fibres musculaires

1 Fibre = 1 cellule plurinucléée, très allongée

Faisceaux de myofibrilles: associations moléculaires (actine, myosine) 

- Le fuseau neuromusculaire = , « Capsule », récepteur sensible à l’étirement.

 

Paquet de fibres normales + fibres modifiées

Connection avec fibre nerveuse sensitive

Sensibilité = élongation 

- La plaque motrice = Zone de contact entre fibre nerveuse et fibre musculaire.
1 plaque motrice = plusieurs points de contact => synapses

 

¤- au niveau de la moelle épinière

- Organisation générale AP2

 

                     - Dans le ganglion spinal (ou rachidien)

 

- Les entrées et sorties au niveau de la moelle épinière B-356

 

Localisation des fibres nerveuses sensitives (RD) et motrices (RV)

Localisation des neurones sensitifs et moteurs

¤- Bilan : schéma de l’arc réflexe

Construire à partir du schéma de la moelle épinière

 

Réflexe monosynaptique => 2 neurones

4-358  Nature et propagation du message nerveux AP2

A- La manifestation électrique du message nerveux

¤ Au repos la membrane plasmique du neurone est polarisée = Potentiel de repos 

¤ La circulation du message nerveux = variation de potentiel = Potentiel d’action (PA)

       

¤ Caractéristiques du PA

En un point donné de la fibre => 1 PA = variation momentanée de potentiel de la membrane

Dépolarisation = entrée d’ions Na⁺

Repolarisation = sortie d’ions K⁺

Rééquilibrage actif (ATP) des concentrations ioniques

Cette dépolarisation se transmet de proche en proche sans perte d’intensité

La vitesse de déplacement est constante = une onde (en anneau) de dépolarisation

   

 

B- Codage du message nerveux

Une stimulation => une salve de PA

Remarque : phénomène d’habituation

Intensité => fréquence des PA

 

 

 

*Modulation de réflexe myotatique

¤ L’influence d’une hausse d’intensité du stimulus.

Flexion croissante du tendon

Traction croissante sur le muscle

FNM activés => plus nombreux

Plus grand nombre de fibres sensitives

FNM activés => plus amplement

Fréquence des PA plus grande

Réponse musculaire ponctuelle croissante

¤ Nombre de fibres musculaires + intensité des contractions

 L’influence de l’état de contraction du muscle => inhibition croissante du réflexe

Intervention de la motricité volontaire

 

5-361  Le fonctionnement d’une synapse AP3

¤ Arrivée du message nerveux

- Exocytose d’acétylcholine : neurotransmetteur

 

¤ Récepteurs post membranaires à acétylcholine

Expériences 

 

¤ Schéma bilan

- Ouverture des canaux ioniques Na⁺=> dépolarisation de la membrane post synaptique

- Propagation de l’onde de dépolarisation hors synapse => canaux Na⁺et K⁺

=> Contraction des myofibrilles cellulaires

- Rééquilibrage actif (ATP) des concentrations ioniques

- Dégradation des molécules d’acétylcholine dans la fente synaptique 

 

¤ Remarque sur l’intensité Stimulation - réponse

Message nerveux => frquence de PA

Nombre de plaques motrices – synapses  +  nombres de vésicules de neuromédiateurs

Nombres de récepteurs post-synaptiques occupés

Amplitude de la dépolarisation

Fréquence (nombre) PA extra-synapses => nombre de fibres + intensité de la contraction

6-362  Les effets de substances exogènes AP3

 Le mode d’action de substances « myorelaxantes »  

Configuration similaire à l’acétylcholine => fixation sur les mêmes récepteurs

2 conséquences possibles :

Même action que le neuromédiateur = agoniste

Sans action sur le récepteur = antagoniste => non ouverture des canaux Na

Curare = antagoniste => paralysie et asphyxie selon les doses

Pharmacologie = curares de synthèses

Autres myorelaxants => sur système centrales : effet inhibiteur sur la motricité et l’anxiété 

Bilan : 367 

Test : 370

  

D3B- Motricité volontaire et plasticité cérébrale

1-376  Les aires cérébrales de la motricité volontaire AP4

A- Analyse des observations de l’activité pratique

 

Organes : ordre bas=>haut

Projection Axiale : haut=>bas (curseur = 30 – 43 – 67)

Latéralité : Organes côté droit => hémisphère gauche = Contralatéralité

Position frontale : descente vers l’avant (curseur = 142 – 117 – 102)

Bilan : Bande de cortex = cortex moteur en lien avec les muscles contralatéraux

     B- Localisation du cortex moteur

2 aires liées à la motricité volontaire

Aire motrice I (primaire)

Exécution des mouvements

1 stimulation => 1 mouvement

Aire prémotrice (secondaire)

Planification et contrôle

Projection des muscles sur le cortex

Fonction de la finesse des mouvements

Représentation déformée du corps = homoncule moteur

Des troubles de la motricité dus à des déficiences cérébrales.

La maladie de Parkinson

Baisse d’activité des neurones à dopamine (neurotransmetteur)

L’apraxie

Troubles de la réalisation des gestes, sans paralysie

=> aires prémotrices + cortex autre

2-378  Du cerveau aux motoneurones de la moelle épinière          

A- Des accidents aux conséquences très variables

Les effets de lésions médullaires. Paralysie des muscles sous la lésion

Paraplégie (A): lésion dorso-lombaire => membres inférieurs

Tétraplégie (B): lésion cervicale => 4 membres

Accident vasculaire cérébral AVC: (C) : Carotide droite => hémisphère D => hémiplégie G

Hernie discale (D): douleurs et troubles moteurs dans les membres inférieurs

 

 

 

Bilan : La commande volontaire nécessite l’intégrité de la moelle épinière (et du cerveau)

Une lésion de la ME => paralysie des muscles en aval de la lésion

La lésion « coupe » la commande => arrêt du message nerveux

Remarque : cœur – poumons – viscères (vie végétative) = indépendance partielle de la ME

 => lien direct avec le cerveau par les nerfs craniens X (vagues / pneumogastriques) 

B- Le trajet suivi par les messages nerveux moteurs

Départ du message depuis les neurones du cortex moteur

Les axones descendent dans la ME avec un croisement contralatéral au niveau du bulbe

Des faisceaux de fibres dans la SB de la moelle épinière

Contact synaptique avec les neurones moteurs des muscles => mouvement

 

3-380  Le rôle intégrateur des motoneurones médullaires

A- Une réponse motrice modulée

Rappel : modulation selon l’intensité de la stimulation

Modulation selon l’état du muscle

- Variations mesurées :

A- relaché => réponse ordinaire

B- légèrement tendu => réponse affaiblie

C- « oublié » => réponse forte 

- Analyse

B = activité volontaire => inhibition partielle du réflexe

C = La volonté travaille ailleurs => moins d’inhibition = le muscle est plus relaché

La seule source d’information des muscles = neurones moteurs

1 fibre musculaire = 1 plaque motrice

1 motoneurone = plusieurs fibres musculaires

1 muscle = plusieurs motoneurones (nombre selon la finesse)

=> modulation des messages nerveux moteurs

=> les motoneurones intègrent différentes informations : synapses

B- Intégration des informations diverses par les motoneurones  AP3  

a- Deux sortes de synapses <=> deux sortes de neuromédiateurs <=> deux sortes de neurones

Synapses excitatrices => PPSE – synapses inhibitrices => PPSI

Neurotransmetteur excitateur dans neurone excitateur => dépolarisation

Acétylcholine => augmentation du nombre de PA

Neuromédiateur inhibiteur  dans un neurone inhibiteur => hyperpolarisation

GABA => diminution du nombre de PA

 

b- Gestion des informations dans le temps et dans l’espace => Sommation

Des milliers de contacts synaptiques sont établis sur un neurone

Les PPSE et PPSI se propagent vers le cône axonique du neurone

Selon l’intensité cumulée de dépolarisation, un message partira ou non

L’intensité se manifeste par la fréquence des PA.

c- Bilan sur le réflexe myotatique

 

Chaque motoneurone reçoit :

Des synapses excitatrices venant des

Neurones sensitifs (réflexes) issus du même muscle

Neurones moteurs cérébraux pour ce muscle (motricité volontaire)

Des synapses ihnibitrices venant des

Interneurones en contact avec les neurones sensitifs du muscle antagoniste

Interneurones en contact avec les neurones moteurs corticaux pour l’antagoniste

Des afférences (+ ou –) venant de neurones médullaires du côté opposé.

4-382  La plasticité du cortex moteur AP5

A- Nous n’avons pas tous le même cerveau !

Une variabilité anatomique.

Forme – volume – position/forme des gyrus et des sillons 

Une variabilité fonctionnelle.

Une même activité, dans les mêmes conditions d’enregistrement :

=> les zones fonctionnelles sont différentes : importance et position 

Axial : 0 = sommet   Frontal : 0 = avant   Sagittal : 0 = droite

B- L’importance de l’expérience individuelle

Inné : réflexes archaïques du bébé : agrippement, marche, nage, succion,…

 

=> des réseaux de connexions définis de façon génétique

La plus part du temps ils disparaissent – submergés par l’environnement

=> Observation / Mimétisme / Usage / Apprentissage les redéveloppent

Apprentissage et plasticité du cortex moteur. Exemple des musiciens
a- Un exercice avec les doigts
      Entrainement =>
             Réussite
             Développement de l'aire dédiée en surface et en intensité

b- Le travail du musicien(Doc1)
       Restructuration des aires corticales motrices et auditives :
          développement et interconnection

    3 structures amplifiées :

  Cortex moteur

  Corps calleux : liens entre main droite main gauche

  Planum temporal : lien temporal (auditif) – pariétal (moteur)

5-384  La récupération de la motricité après une lésion              

A- Une récupération qui repose sur la plasticité des aires motrices

Après un AVC : mouvements de rééducation de la main droite

Relais de zones non concernées, avant retour normal

Après une lésion cérébrale limitée, une récupération est souvent possible. 

Paralysie et perte de sensibilité du bras droit

Entrainement :

Projection de mouvements du membre paralysé sur un miroir

Demande de mouvements similaires dans le bras paralysé

Résultat => développement du cortex moteur associé

Un autre exemple: doc 2

     B- Limites et espoirs de la neurogénération

Avec un corps cellulaire intact, les fibres peuvent croître : =>  neurones périphériques

Neurone moteur => corps cellulaire dans la moelle épinière

Neurones sensitifs => corps cellulaire dans ganglions spinaux

 

              Cellules souches neuronales

Présence de telles cellules souches dans le cerveau

Migration connexions possibles, à petite échelle

 

Dégradation normale peu influente pour le vieillissement

Dégradation importante dans dégénérescence cérébrale

Alzheimer

Parkinson

=> Patrimoine à préserver !

 Bilan: 389
Tests: 392

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