Réflexes, neurones, et plasticité cérébrale

Les Mouvements et le Système Nerveux

Les mouvementsde l'organisme se divisent en deux catégories : les mouvements involontaires (réflexes) et les mouvements volontaires. Dans les deux cas, la contraction des muscles est essentielle pour permettre la mobilisation dusquelette. Cette contraction est contrôlée par le système nerveux, notamment les nerfs et les neurones.

Chapitre 1 : Les Réflexes

Un réflexe est une réaction motrice involontaire et stéréotypée qui se produit en réponse à une stimulation. Le réflexe myotatique est un exemple deréflexe qui entraîne la contraction involontaire d'un muscle en réponse à son propre étirement. Il joue un rôle crucial dans le maintien du tonus musculaire et de la posture.

Les étapes du réflexe myotatiqueet les structures associées

Le réflexe myotatique peut être observé en percutant légèrement un tendon, ce qui provoque l'étirement du muscle et sa contraction immédiate. Ce réflexe implique les structures suivantes :

• Des neurones afférents(sensitifs) : Ils véhiculent le message nerveux de la périphérie vers le centre. Leurs dendrites sont connectées à des fuseaux neuromusculaires, des mécanorécepteurs sensibles à l'étirement du muscle. Le corps cellulaire de ces neurones se trouve dans leganglion rachidien (ou ganglion spinal) de la racine dorsale du nerf.
• Des neurones efférents (moteurs) : Également appelés motoneurones, ils transmettent le message nerveux du centre vers la périphérie.Leur corps cellulaire est situé dans la corne ventrale de la moelle épinière. Leur axone se projette sur les cellules musculaires via des jonctions neuromusculaires.
• La moelle épinière : C'est le centre intégrateur du réflexe myotatique, où se fait la connexion entre les neurones sensitifs et moteurs.

Lors d'un réflexe myotatique, la contraction d'un muscle étiré s'accompagne du relâchement du muscle antagoniste, grâce à des synapses inhibitrices agissant sur les motoneurones de ce dernier.

Anatomie de la moelle épinière

La moelle épinière, située dans le canal vertébral, est composée de tissu nerveux et comprend quatre structures principales :

• La substance grise : Située au centre,elle est composée principalement des corps cellulaires des neurones.
• La substance blanche : Entoure la substance grise et est constituée d'axones et de dendrites myélinisés.
• La racine ventrale : Permet le passage des neurones moteurs.
• La racine dorsale : Permet le passage des neurones sensitifs et contient une zone renflée, le ganglion rachidien, qui abrite les corps cellulaires des neurones sensitifs.

La Propagation et le Codagedu Message Nerveux

Les neurones maintiennent une différence de potentiel électrique (ddp) entre l'intérieur (plus négatif) et l'extérieur (plus positif) de leur membrane plasmique. Cette ddp au repos est appelée le potentiel de repos.

Le Potentiel d'Action (PA)

Lorsqu'un neurone est stimulé, son potentiel de membrane peut s'inverser brusquement avant de revenir à son état initial. Cette dépolarisation locale est appelée un potentiel d'action.Il représente la modification brutale et locale de la tension membranaire.

Le potentiel d'action estune réaction stéréotypée :

• Il suit la loi du tout ou rien : un seuil de dépolarisation doit être atteint pour déclencher un PA.
• Il est constant en durée (environ 3 ms) et en amplitude.
• Sa propagation est unidirectionnelle et sans atténuation, grâce à une période réfractaire.

Codage du message nerveux

L'intensité d'un stimulus et l'intensité de la réponse musculaire sont codées en fréquence de potentiels d'action.Au sein d'un nerf, le message peut également être codé par le nombre de neurones recrutés. La capacité des motoneurones à élaborer un message nerveux moteur unique à partir de diverses informations est appelée intégration.

La Contraction de la Fibre Musculaire: Le Rôle de la Synapse Neuromusculaire

La transmission du message nerveux entre un motoneurone et une fibre musculaire se fait au niveau de la jonction neuromusculaire, une synapse spécialisée.

1. À l'arrivée d'unpotentiel d'action dans le bouton synaptique du neurone présynaptique, des vésicules contenant un neurotransmetteur (l'acétylcholine dans ce cas) fusionnent avec la membrane et libèrent leur contenu dans la fente synaptique.
2. L'acétylcholine diffuse et se fixe sur des récepteurs spécifiques de la membrane de la cellule musculaire (postsynaptique).
3. Si une quantité suffisante d'acétylcholine se fixe, cela déclenche la propagation d'un potentiel d'action le long de la cellule musculaire.
4. Cette dépolarisation provoque l'ouverture de canaux calciques et la libération d'ions Ca²⁺ du réticulum sarcoplasmique dans le cytoplasme.
5. Les ions Ca²⁺ se fixent sur les myofibrilles, entraînant leur contraction et, par conséquent, la contraction du muscle.

Le message nerveux est codé en concentration de neurotransmetteurs lors du franchissement de la synapse.

La Sommation de l'Information Nerveuse

Les motoneurones reçoivent des informations de nombreux autres neurones par l'intermédiaire de synapses. Pour élaborer une réponse adaptée, ils intègrent ces informations par un processus appelé sommation.

• La sommation spatiale : Le neurone intègre des messages provenant de différentsneurones à des endroits différents.
• La sommation temporelle : Le neurone prend en compte la répétition de messages provenant du même neurone.

Après sommation spatiale et temporelle, le neurone postsynaptique "prend une décision" pour générer uneréponse coordonnée. Cette capacité est désignée par le terme d'intégration.

Chapitre 2 : Cerveau, Mouvement Volontaire et Plasticité

Contrairement aux réflexes, les mouvements volontaires impliquent l'interventiondu cerveau. Le cerveau est un organe doté d'une remarquable plasticité, mais il est également fragile.

La Commande Cérébrale du Mouvement Volontaire

Le cortex moteur (situé à la périphérie du cerveau)est la zone spécialisée dans la commande des mouvements. Des expériences de stimulation ont montré que cette commande est controlatérale : le cortex moteur droit contrôle la partie gauche du corps, et inversement.

L'encéphale comprend le cerveau, le cervelet et le bulbe rachidien.

Une lésion du cortex moteur, comme celle causée par un accident vasculaire cérébral (AVC), peut entraîner une paralysie plus ou moins étendue, souvent limitée à une moitié du corps (hémiplégie).

Les Voies Motrices

Les neurones du cortex moteur descendent dans la moelle épinière et établissent des connexions synaptiques avec les motoneurones commandant les muscles. Un croisement des faisceaux de fibres nerveuses s'opère sous le bulbe rachidien, ce qui explique la commande controlatérale. Généralement, un motoneurone peut commander plusieurs cellules musculaires d'un même muscle, mais chaque cellule musculaire ne reçoit qu'un seul motoneurone. Des anomalies des voies motrices peuvent provoquer des paralysies.

La Plasticité Cérébrale

Le cerveau estun organe "plastique" : ses réseaux de neurones se remodèlent en fonction des expériences vécues. À l'échelle cellulaire, cela se manifeste par la suppression, le renforcement ou même la création de connexions synaptiques. À l'échelle de l'organe, cela entraîne une réorganisationpossible des aires cérébrales spécialisées.

La plasticité cérébrale permet également une récupération partielle des fonctions perdues après une lésion (ex. : AVC). Grâce à la rééducation, d'autres aires corticales peuvent prendre le relais et se réorganiser.Cette récupération dépend de facteurs tels que l'âge, la taille et la localisation de la lésion.

Key Takeaways

• Les mouvements sont soit réflexes (involontaires, impliquant la moelle épinière) soit volontaires (impliquant le cerveau).
• Le réflexe myotatique est une contraction musculaire involontaire en réponse à son étirement, essentielle pour le tonus musculaire et la posture.
• Le message nerveux est transmis via des potentiels d'action, qui suivent la loi du tout ou rien et se propagent sans atténuation.
• L'intensité du message nerveux est codée en fréquence de potentiels d'action ou en nombre de neurones recrutés.
• La transmission synaptique implique la libération de neurotransmetteurs (ex: acétylcholine) et un codage en concentration.
• Le cerveau commande les mouvements volontaires de manière controlatérale via le cortex moteur.
• La plasticité cérébrale permet au cerveau de se remodeler et de compenser des fonctions après une lésion.