Arc réflexe myotatique: fonctionnement et transmission

Les Réflexes et l'Arc Réflexe

Les réflexes sont des réactions motrices involontaires et stéréotypées (toujours identiques) qui se produisent en réponse à une stimulation. Le réflexe myotatique, étudié ici, est la contraction involontaire d'un muscle suite à son propre étirement.

I. Les Éléments de l'Arc Réflexe

L'arc réflexe est la boucle de messages nerveux entre le muscle et la moelle épinière qui permet la réalisation du réflexe myotatique.

1. Les Muscles et les Fibres Nerveuses

Les muscles squelettiques, connectés aux os par des tendons, sont constitués de fibres musculaires. Certaines de ces fibres sont en lien avec des fibres nerveuses sensitives, formant des fuseaux neuromusculaires.

L'étirement des fibres musculaires est détecté par les fuseaux neuromusculaires, qui transmettent un message nerveux sensitif au centre nerveux intégrateur, la moelle épinière. Plus l'étirement est important, plus le message est fort.

Les motoneurones sont d'autres types de neurones connectés aux muscles via des fibres musculaires. Ils proviennent de la moelle épinière et forment la plaque motrice avec leurs boutons synaptiques.

2. Anatomie d'un Neurone

Deux types de neurones interviennent dans le réflexe myotatique : les neurones sensitifs (en T) et les motoneurones (moteurs). Un neurone est constitué de :

• Un corps cellulaire, qui contient le noyau.

• Un axone, un long prolongement qui transporte le message nerveux sous forme de signaux électriques.

• Des dendrites, qui perçoivent les informations nerveuses au niveau du corps cellulaire.

3. La Moelle Épinière

La moelle épinière est un tissu nerveux situé au centre de la colonne vertébrale. C'est le centre nerveux intégrateur du réflexe myotatique. Elle reçoit l'information d'un organe via un neurone sensitif et retransmet un message moteur via un motoneurone. Elle est divisée en quatre parties principales :

• La substance grise (en forme de papillon au centre) : contient les corps cellulaires des neurones.

• La substance blanche (autour de la substance grise) : composée des axones et des dendrites des neurones.

• La racine dorsale : possède un ganglion rachidien contenant des corps cellulaires de neurones sensitifs.

• La racine ventrale : permet le passage des fibres nerveuses motrices.

II. Fonctionnement de l'Arc Réflexe

L'arc réflexe décrit le cheminement du message nerveux.

1. Détection du Stimulus

L'étirement du muscle est détecté par les fuseaux neuromusculaires. Par exemple, le coup de marteau sur le tendon rotulien est un stimulus mécanique transformé en information nerveuse par ces récepteurs. Qui vas circuler dans l'axone du neurone sensitif

2. Transmission du Message Sensitif

Les fuseaux neuromusculaires envoient un signal nerveux via les fibres nerveuses afférentes (neurones sensoriels) vers la moelle épinière. Le corps cellulaire du neurone sensitif est situé dans le ganglion rachidien de la racine dorsale. Ce neurone établit un relais synaptique avec un motoneurone dans la moelle épinière.

3. Intégration du Message Nerveux par la Moelle Épinière

Dans la moelle épinière, l'information est directement transmise au motoneurone(= corps cellulaire dans la substance grise, a pour role d' intégrer l'information provenant du muscle via le neurone sensitif) sans passer par le cerveau, caractérisant un réflexe monosynaptique. La connexion entre le neurone sensitif et le motoneurone est une synapse neuro-neuronique. L'intensité du message moteur dépend de l'intensité du stimulus perçu.

4. Transmission du Message Moteur

Le motoneurone envoie un signal via les fibres nerveuses efférentes au muscle étiré, provoquant sa contraction. L'axone du motoneurone passe par la racine ventrale et forme le nerf rachidien. Les fibres nerveuses motrices sont connectées au muscle par la plaque motrice, une synapse neuromusculaire. La force de la contraction musculaire est adaptée en recrutant un nombre variable de fibres musculaires en fonction de l'intensité du stimulus initial.

III. Circulation du Message Nerveux

A. Le Message de Nature Électronique

Le message nerveux se propage sous forme de signaux électriques appelés potentiels d'action.

• Un potentiel de repos () est observé en l'absence de stimulation.

• La dépolarisation (atteint environ ) est l'excitation de la cellule nerveuse.

• La repolarisation est le retour à la charge négative initiale.

• L'hyperpolarisation est une brève phase où le potentiel devient encore plus négatif avant de revenir au repos.

Un stimulus intense provoque une fréquence élevée de potentiels d'action, mais leur amplitude reste constante. Le message se propage le long de l'axone par dépolarisation successive des zones voisines. Si l'axone est myélinisé, la propagation est plus rapide.

B. La Synapse : Relais Chimique entre les Neurones

Une synapse est une zone de connexion entre deux neurones où ces derniers ne sont pas en contact direct. Le message électrique est converti en message chimique dans la fente synaptique, un petit espace séparant les deux neurones. Des neurotransmetteurs, des molécules chimiques, sont libérés dans cette fente.

Le réflexe myotatique implique deux types de synapses :

1. Le relais synaptique neuro-neuronique dans la moelle épinière.

2. La synapse neuromusculaire au niveau de la plaque motrice du muscle.

1. Fonctionnement de la Synapse

Toute synapse est composée de trois éléments :

• L'élément présynaptique : la terminaison de l'axone du neurone, contenant des vésicules de neurotransmetteurs.

• La fente synaptique : l'espace de à entre les neurones.

• L'élément postsynaptique : la dendrite ou le corps cellulaire du neurone suivant (ou cellule musculaire), avec des récepteurs pour les neurotransmetteurs.

Le processus est le suivant :

1. Arrivée d'un potentiel d'action à la terminaison présynaptique.

2. Libération des neurotransmetteurs dans la fente synaptique.

3. Fixation des neurotransmetteurs sur les récepteurs de l'élément postsynaptique.

4. Génération d'un nouveau potentiel d'action dans le neurone postsynaptique (ou réponse musculaire).

5. Destruction ou récupération des neurotransmetteurs.

2. L'Acétylcholine et l'Acétylcholinestérase

L'acétylcholine est un neurotransmetteur majeur libéré par exocytose. Son action est brève grâce à l'enzyme acétylcholinestérase, qui l'hydrolyse rapidement dans l'espace inter-synaptique, permettant à l'élément postsynaptique de retrouver son excitabilité.

Après le passage dans la fente inter-synaptique, le message nerveux redevient électrique dans le neurone postsynaptique.

IV. Du Message Nerveux à la Contraction Musculaire

Les fibres musculaires sont des cellules excitables capables de propager des potentiels d'action. La plaque motrice est la jonction entre le neurone moteur et la cellule musculaire. La membrane de la cellule musculaire présente des replis tubulaires (tubules transverses) qui s'insinuent à l'intérieur de la cellule (= permet de propager des potentiels d'action à l'intérieur de celle-ci). Le réticulum sarcoplasmique est un organite situé dans le cytoplasme des cellules musculaires, riche en ions calcium ().

L'arrivée d'un potentiel d'action dans un tubule transverse provoque l'ouverture de canaux calciques dans le réticulum sarcoplasmique. Les ions passent massivement du réticulum vers le cytosol de la myofibrille, entraînant une augmentation de la concentration de calcium qui déclenche la contraction musculaire.

Bilan sur les Réflexes

Le réflexe myotatique permet la contraction involontaire d'un muscle en réponse à son étirement. Il repose sur une boucle nerveuse impliquant un neurone sensitif et un motoneurone, reliés par une synapse monosynaptique. Ce réflexe joue un rôle essentiel dans le maintien de la posture et de l'équilibre en assurant le tonus musculaire nécessaire, surtout en position debout et face aux déséquilibres. L'intégration des réflexes avec d'autres messages nerveux permet une réponse coordonnée de l'organisme.