Réflexes myotatiques et contrôle moteur

Corps humain et santé : Comportements, mouvement et système nerveux

Ce chapitre explore le fonctionnement du système nerveux, des réflexes involontaires aux mouvements volontaires complexes, et met en lumière la fragilité du cerveau face aux substances externes.

I. Les réflexes myotatiques : un exemple de commande nerveuse du muscle

Les **réflexes myotatiques** sont des contractions musculaires automatiques et involontaires en réponse à l'étirement du muscle lui-même. Ils sont essentiels au maintien de la posture et au tonus musculaire. Le réflexe achilléen, par exemple, est un réflexe myotatique.

• Structures impliquées :
  • Les **fuseaux neuromusculaires** : capteurs situés dans le muscle, sensibles aux variations de longueur du muscle. Ils émettent des influx sensitifs quand le muscle est étiré.
  • La **moelle épinière** : centre nerveux du réflexe. Une lésion entraîne la disparition des réflexes médullaires.
  • Les **voies nerveuses** : composées d'un neurone sensitif et d'un neurone moteur, formant un **arc réflexe**. Le nerf sciatique est un nerf mixte, contenant des voies afférentes (sensitives) et efférentes (motrices).
• Fonctionnement de l'arc réflexe : L'information issue des récepteurs du muscle étiré atteint la moelle épinière, est traitée, puis renvoyée vers le même muscle. C'est un système simple de contrôle de la longueur musculaire.
• Le message nerveux d'un réflexe monosynaptique ne franchit qu'une seule synapse.

II. Le fonctionnement des réseaux neuroniques

A. Le message nerveux au niveau d'un neurone

Les neurones traitent et émettent des messages sous forme de **potentiels d'action**.

• Potentiel de repos : La membrane d'un neurone au repos présente une différence de potentiel d'environ 70 mV, due à une polarisation transmembranaire liée aux concentrations inégales d'ions Na⁺ et K⁺.
• Génèse du potentiel d'action :
  • C'est une inversion brutale et transitoire de la polarisation membranaire.
  • Il obéit à la loi du **tout ou rien** : il ne naît que si la stimulation atteint un **seuil de dépolarisation** suffisant.
  • Son amplitude est constante, quelle que soit l'intensité du stimulus, et il est régénéré le long de la fibre nerveuse.
• Codage de l'intensité du stimulus : L'intensité du stimulus est codée par la **fréquence** des potentiels d'action (codage en modulation de fréquence), et non par leur amplitude.

B. La transmission synaptique du message nerveux

La transmission du message nerveux entre neurones ou entre un neurone et une cellule effectrice se fait via des **synapses**.

• Structure d'une synapse :
  • Zone de contact entre un neurone et un autre (synapse neuro-neuronale) ou entre un neurone et un muscle (synapse neuromusculaire ou plaque motrice).
  • Comprend un élément **présynaptique** (terminaison axonique), un élément **postsynaptique** et une **fente synaptique** (20 à 50 nm).
  • L'élément présynaptique contient des vésicules de **neurotransmetteurs**.
• Mécanisme de transmission :
  • L'arrivée d'un potentiel d'action au niveau présynaptique déclenche la libération de neurotransmetteurs dans la fente synaptique.
  • Les neurotransmetteurs se fixent sur des récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique, entraînant un changement de potentiel membranaire (potentiel post-synaptique ou potentiel d'action musculaire).
  • L'action des neurotransmetteurs est brève car ils sont rapidement hydrolysés.
  • La transmission est à sens unique.
• Au niveau d'une synapse, le message nerveux est transformé : du message électrique codé en fréquence de potentiels d'action (présynaptique) à un message chimique codé en concentration de neurotransmetteurs.

III. Motricité et mouvement volontaire

Les mouvements volontaires sont contrôlés par l'encéphale.

A. Architecture de l'encéphale

L'encéphale est composé des deux **hémisphères cérébraux**, du **cervelet** et du **tronc cérébral**.

• Le **cortex** (substance grise) est la partie superficielle des hémisphères, riche en neurones interconnectés par des synapses.
• La **névroglie** est un tissu de soutien composé de cellules gliales (astrocytes, oligodendrocytes, microglie) qui protègent et nourrissent les neurones.
• Le **cervelet** régule l'équilibre et les mouvements, tandis que le **tronc cérébral** gère les fonctions vitales.
• Le **corps calleux** unit les deux hémisphères.

B. La commande cérébrale d'un mouvement volontaire

Des régions spécifiques du cortex cérébral sont responsables de la planification et de l'exécution des mouvements volontaires.

• Les lésions cérébrales peuvent entraîner des troubles moteurs (ex: hémiplégies), souvent du côté opposé à la lésion (**contrôlatéralité motrice**).
• Plusieurs aires corticales interviennent :
  • L'aire motrice principale (ou aire de projection motrice) : située dans la circonvolution frontale ascendante, elle contrôle la contraction des muscles du côté opposé du corps.
  • L'**aire prémotrice** : coordonne les mouvements. Sa lésion peut causer une **apraxie** (incapacité à exécuter un geste appris).
  • L'**aire motrice supplémentaire** : impliquée dans les séquences motrices complexes et la préparation des mouvements.
• Les messages nerveux moteurs empruntent des voies descendantes vers les motoneurones de la moelle épinière.
  • Les **voies pyramidales** (directes) partent de l'aire motrice et commandent les mouvements fins et précis.
  • Les **voies extrapyramidales** (indirectes) proviennent de plusieurs régions corticales et gèrent les mouvements d'ensemble, étant plus lentes.
• Un **motoneurone** intègre diverses informations pour émettre un message nerveux moteur unique qui provoque la contraction des fibres musculaires via les synapses neuromusculaires.

IV. Motricité et plasticité du système nerveux central

Le système nerveux, et particulièrement le cortex moteur, présente une **plasticité cérébrale**.

• Les connexions neuronales du cortex cérébral peuvent se modifier en fonction des expériences vécues, de l'apprentissage et de l'entraînement.
• Cette plasticité explique les différences individuelles dans les cartes motrices et la capacité de récupération des fonctions motrices après une lésion.
• La plasticité persiste avec l'âge, bien qu'une perte de neurones puisse être observée lors du vieillissement.

V. Le cerveau, un organe fragile à préserver

La communication entre les aires corticales repose sur des réseaux de neurones utilisant des **neurotransmetteurs** (ex: sérotonine, dopamine pour l'excitation ; GABA pour l'inhibition).

• La prise de substances exogènes (alcool, cocaïne, caféine) peut perturber le système nerveux en mimant, amplifiant ou inhibant l'action des neurotransmetteurs endogènes.
• Ces perturbations peuvent entraîner des comportements addictifs et compromettre la santé du cerveau.
• La santé cérébrale dépend en partie de l'adoption de comportements responsables.