Voies motrices et syndrome pyramidal

Neurophysiologie : Voies Motrices, Équilibre et Audition

La neurophysiologie appliquée à l'être humain étudie le fonctionnement du système nerveux, notamment les mécanismes de contrôle moteur, d'équilibre et de perception sensorielle.

1. Les Noyaux Vestibulaires et Voies Vestibulospinales

Les noyaux vestibulaires, situés dans le tronc cérébral au plancher du 4ème ventricule, sont une structure paire composée de quatre noyaux (supérieur, latéral, médian, inférieur). Ils donnent naissance à deux voies vestibulospinales essentielles pour la posture et l'équilibre :

• Le faisceau vestibulospinal médian : issu principalement du noyau médian, il se projette bilatéralement sur les motoneurones et des segments cervicaux. Il contrôle la position de la tête et coordonne les mouvements des yeux, stabilisant la posture de la tête et régulant le tonus cervical.
• Le faisceau vestibulospinal latéral : provenant du noyau latéral, il projette ipsilatéralement sur les motoneurones des extenseurs, pouvant atteindre la moelle lombaire. Il assure un contrôle continu sur la musculature antigravitaire du tronc et des membres, intervenant dans le maintien de l'équilibre et de la posture.

2. La Formation Réticulée

La formation réticulée est un réseau de noyaux entrelacés s'étendant le long du tronc cérébral. Cette substance grise profonde, organisée en trois colonnes, est impliquée dans la régulation cardiovasculaire et respiratoire, les rythmes circadiens (veille et sommeil), et la coordination des mouvements. Elle donne naissance à :

• Le faisceau réticulospinal pontique : exerce un contrôle excitateur sur les réflexes spinaux.
• Le faisceau réticulospinal bulbaire : exerce un contrôle inhibiteur sur les réflexes spinaux.

3. Organisation des Aires Motrices du Cerveau

Les aires motrices sont situées dans le gyrus précentral, incluant l'aire motrice primaire (aire 4) et les aires prémotrice et motrice supplémentaire (aire 6).

• L'aire 4 contient une carte topographique de la musculature controlatérale (homonculus) et contribue au recrutement initial des motoneurones pour les mouvements volontaires précis.
• L'aire 6 (cortex prémoteur et aire motrice supplémentaire) intervient dans la planification et la sélection des mouvements. Le cortex prémoteur dorsal (PMd) et ventral (PMv) sont impliqués dans les transformations visuo-motrices, tandis que l'aire motrice supplémentaire (SMA) est cruciale pour la reproduction de séquences motrices mémorisées.

4. Voies Corticospinales et Cortico-Réticulospinales

Ces voies prennent naissance dans les aires motrices et prémotrices (aires 4 et 6).

• Le faisceau corticospinal latéral : la majorité des axones décussent au niveau des pyramides bulbaires et se projettent sur les noyaux moteurs des muscles distaux des membres, conférant rapidité, agilité et précision aux mouvements fins.
• Les faisceaux cortico-réticulospinaux (bulbaires et pontiques) : certaines fibres pyramidales se projettent sur les noyaux de la formation réticulée, assurant la coordination des mouvements impliquant les muscles axiaux et proximaux.

Des études sur la pyramidectomie bilatérale ont montré que les voies cortico-réticulospinales coordonnent les muscles proximaux, tandis que les voies corticospinales latérales sont essentielles pour la dextérité et les mouvements individualisés des doigts.

5. Le Syndrome Pyramidal

Le syndrome pyramidal résulte d'une lésion affectant le cortex moteur ou les fibres passant par la capsule interne. Il se manifeste initialement par une paralysie flasque controlatérale (choc spinal), suivie d'un tableau clinique stable incluant :

• Faiblesse et spasticité.
• Hypertonie et exagération des réflexes profonds.
• Clonus et signe de Babinski.
• Perte des mouvements fins volontaires.

Le contrôle des muscles du tronc est souvent préservé grâce aux voies du tronc cérébral ou aux projections bilatérales corticospinales ventrales.

Syndrome pyramidal	Syndrome neurogène périphérique
Faiblesse	Faiblesse ou paralysie
Spasticité	Diminution des réflexes superficiels
Hypertonie	Dépression des réflexes profonds
Exagération des réflexes profonds	Hypotonie
Clonus	Sévère atrophie musculaire
Signe de Babinski
Perte de mouvements fins volontaires

6. Ganglions de la Base

Les ganglions de la base sont des noyaux enfouis dans les hémisphères cérébraux, comprenant le noyau caudé, le putamen, le globus pallidus, le noyau sous-thalamique et la substance noire. Ils modulent l'activité du cortex moteur, du tronc cérébral et du thalamus, sans projection directe sur la moelle. Ils sont cruciaux pour la régulation spatiale et temporelle des séquences motrices complexes. Le noyau caudé est lié aux mouvements oculaires, et le putamen aux mouvements du corps.

7. Voies Efférentes Directes des Ganglions de la Base

Les ganglions de la base influencent les mouvements oculaires et corporels. Le noyau caudé, activé par le cortex avant une saccade oculaire, projette vers la substance noire pars reticulata, qui inhibe le colliculus supérieur. Cette désinhibition active les neurones moteurs du colliculus supérieur, qui projettent vers les cortex de contrôle du regard, permettant les mouvements oculaires.

8. Le Cervelet

Le cervelet, situé à la face postérieure du tronc cérébral, est composé du cortex cérébelleux (substance grise) et de noyaux profonds (dentelé, interposés, du toit). Il est divisé en trois régions fonctionnelles :

• Le cérébro-cervelet (parties latérales).
• Le spino-cervelet (partie médiane).
• Le vestibulo-cervelet ou lobe floculo-nodulaire (région caudale).

Il est connecté aux autres structures nerveuses par les pédoncules cérébelleux.

9. La Préhension

La préhension est l'ensemble des mouvements volontaires pour saisir un objet. Chez l'Homme, le pouce opposable permet des saisies de force (tous les doigts) et de précision (pouce et index).

10. Catégories de Gestes de Préhension

Les gestes de préhension se divisent en deux catégories principales :

1. Gestes guidés par les caractéristiques physiques de la cible : Impliquent le système visuel, le cortex pariétal (identification et localisation), les aires motrices (commande volontaire) et les motoneurones spinaux.
2. Gestes guidés par des règles arbitraires : Nécessitent un apprentissage préalable et font appel à une boucle complexe incluant le système visuel, les aires corticales visuelles, les ganglions de la base, le cervelet, le cortex prémoteur et le cortex moteur.

11. Échelles d'Évaluation Clinique de la Dextérité

Le principe des bilans de dextérité repose sur l'évaluation de la rapidité d'exécution. Ces tests sont simples, ne nécessitent pas d'apprentissage et sont chronométrés.

• Test de dextérité manuelle Minnesota : Évalue la rapidité de retournement de pions, la coordination œil-main, et la dextérité unilatérale et bilatérale.
• Test de Box and Blocks : Mesure la capacité à transférer un maximum de cubes d'un compartiment à un autre en une minute, évaluant une prise plus grossière.

12. L'Oreille Interne

L'oreille interne, située dans le rocher de l'os temporal, contient le labyrinthe osseux (vestibule, canaux semi-circulaires, cochlée) et le labyrinthe membraneux qui épouse sa forme et contient l'endolymphe. Le labyrinthe membraneux comprend le canal et le sac endolymphatique, les organes otolithiques (utricule et saccule), et les canaux semi-circulaires.

13. Organes Sensoriels des Canaux Semi-Circulaires

Les crêtes ampullaires sont les organes sensoriels des canaux semi-circulaires, situées dans les ampoules. Elles contiennent des cellules sensorielles ciliées dont les cils sont enchâssés dans une substance filamenteuse, la cupule. Ces crêtes détectent les accélérations angulaires et les mouvements de rotation de la tête.

14. Organes Sensoriels des Organes Otolithiques

Les organes otolithiques (utricule et saccule) possèdent un épithélium sensoriel appelé macule. Les macules sont recouvertes d'une membrane gélatineuse (membrane otolithique) contenant des cristaux de carbonate de calcium, les otolithes. Ces récepteurs détectent les accélérations linéaires de la tête, la gravité et les mouvements d'inclinaison.

15. Transduction du Message Nerveux dans les Cellules Ciliées

Les cellules ciliées de l'oreille interne ont stéréocils et un kinocil. L'inclinaison des stéréocils vers le kinocil entraîne une dépolarisation et une augmentation de la fréquence de décharge du nerf vestibulaire (excitation). L'éloignement des stéréocils du kinocil provoque une hyperpolarisation et une diminution de la fréquence de décharge (inhibition). Il existe une décharge de base même sans mouvement.

16. Mécanismes Moléculaires de la Décharge des Cellules Ciliées

L'ouverture des canaux de transduction repose sur le modèle des "gating spring" : les liens apicaux sont reliés aux portes moléculaires des canaux. Un stimulus excitateur provoque un changement de conformation des protéines, ouvrant les canaux. Ce processus dépend des ions calcium (). Le courant de transduction est un flux entrant d'ions potassium () et . La repolarisation implique un flux sortant de et la neutralisation du .

17. Le Réflexe Vestibulo-Oculaire (RVO)

Le réflexe vestibulo-oculaire (RVO) est un mouvement réflexe du regard qui compense les mouvements de la tête pour stabiliser la vision. En cas de mouvement de tête ample, les yeux ne se bloquent pas mais se repositionnent par une alternance de phases lentes (compensatoires) et de phases rapides (anti-compensatoires), phénomène appelé nystagmus vestibulaire.

18. La Tonotopie

La tonotopie est la représentation topographique des fréquences sonores le long de la membrane basilaire de la cochlée. Cette membrane décompose les ondes sonores selon leur fréquence : les hautes fréquences sont traitées à la base de la cochlée, et les basses fréquences à l'apex. Cette organisation est préservée dans les voies auditives jusqu'au cortex auditif primaire.

19. Transduction des Ondes Sonores en Message Nerveux

La transduction auditive dans la cochlée se déroule en plusieurs étapes :

1. Les mouvements liquidiens dus à la vibration de l'étrier sur la fenêtre ovale entraînent une oscillation de la membrane basilaire.
2. Les piliers de Corti, les cellules ciliées et la membrane tectoriale sont solidaires.
3. Le déplacement de ces structures par rapport à la membrane tectoriale provoque l'inclinaison des stéréocils des cellules ciliées, générant le message nerveux.

Conclusion

La neurophysiologie intègre de multiples systèmes pour assurer des fonctions vitales telles que le mouvement, l'équilibre et l'audition. Chaque structure, des noyaux vestibulaires aux cellules ciliées de l'oreille interne, joue un rôle spécifique mais interconnecté, contribuant à la complexité et à l'efficacité du système nerveux humain.