Cerveau et mouvement volontaire

Le cerveau est composé de neurones et de cellules gliales assurant le bon fonctionnement de l’ensemble.

L’exploration du cortex cérébral permet de situer les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements volontaires. Les messages nerveux moteurs qui partent du cerveau cheminent par des faisceaux de neurones qui « descendent » dans la moelle jusqu’aux neurones-moteurs. Le corps cellulaire du neurone-moteur reçoit des informations diverses qu’il intègre sous la forme d'un message moteur unique et chaque fibre musculaire reçoit le message d’un seul neurone moteur.

Certains dysfonctionnements du système nerveux modifient le comportement et ont des conséquences sur la santé.

L’apprentissage ou la récupération de la fonction cérébrale après un accident reposent sur une capacité essentielle : la plasticité cérébrale.

Activité : la diversité des cellules du cerveau

Activité : le cortex moteur

Activité : l'addiction au cannabis

TP : les conséquences d'un AVC sur la motricité volontaire

TP : l'évolution du cerveau lors de l'apprentissage du violon

Chapitre : cerveau et mouvement volontaire

I – Le cerveau et ses cellules spécialisées

A – Définition

Le cerveau est un sous-ensemble de l’encéphale (le contenu de la boîte crânienne). Il est constitué de cellules spécialisées : les neurones et les cellules gliales.

B – Rôles des cellules

1. Les neurones assurent la genèse et la propagation des messages nerveux.

2. Les cellules gliales ont des rôles variés, par exemple :

• les astrocytes permettent l’approvisionnement en nutriments des neurones ;

• les oligodendrocytes synthétisent la gaine de myéline qui recouvre l’axone des neurones et accélère la propagation des messages nerveux ;

• les cellules de la microglie sont des phagocytes qui assurent la défense immunitaire de l’organe.

II – Organisation et rôle du cortex moteur

A – Aires motrices spécialisées

Des expériences de stimulation du cortex (zone en périphérie du cerveau) ont permis de mettre en évidence des aires motrices spécialisées dans la commande des mouvements des différentes parties du corps. Cette commande est controlatérale : le cortex moteur de la partie droite de l’encéphale commande la partie gauche du corps et vice versa.

B – Conséquences des lésions

Une lésion du cortex moteur, par exemple suite à un accident vasculaire cérébral (AVC), peut entraîner une paralysie plus ou moins étendue, mais généralement limitée à une moitié du corps (hémiplégie). Une bonne hygiène de vie limite le risque d’AVC.

III – Les voies nerveuses motrices

A – Connexions entre cortex, moelle et muscles

Les neurones du cortex moteur cheminent dans la moelle épinière et établissent des connexions synaptiques avec les motoneurones commandant les différents muscles de l’organisme. Un croisement des faisceaux de fibres nerveuses a lieu sous le bulbe rachidien et explique la commande controlatérale du mouvement.

B – Commande des cellules musculaires

En général, un motoneurone se ramifie et peut commander plusieurs cellules musculaires d’un même muscle. En revanche, une cellule musculaire ne reçoit des informations que d’un seul motoneurone.

C – Anomalies des voies motrices

Des anomalies des voies motrices (fracture d’une vertèbre cervicale endommageant les fibres nerveuses de la moelle épinière ou maladie neurodégénérative des motoneurones comme la SLA) peuvent être à l’origine de paralysies.

IV – Intégration du message nerveux

A – Nature des synapses

Les neurones moteurs reçoivent des informations provenant de plusieurs synapses, qui peuvent être excitatrices ou inhibitrices, selon la nature des neurotransmetteurs.

B – Sommation et intégration

Le corps cellulaire des motoneurones effectue une sommation de ces informations :

• sommation spatiale : si les informations arrivent en même temps de synapses différentes ;

• sommation temporelle : si les informations arrivent par une même synapse dans un intervalle de temps court.

On parle d’intégration pour désigner cette propriété des motoneurones à élaborer un message nerveux moteur unique à partir d’informations diverses.

V – Plasticité cérébrale

A – Mécanismes de plasticité

Le cerveau est un organe doué de plasticité : les réseaux de neurones se remodèlent au gré des expériences vécues.

À l’échelle cellulaire, ce mécanisme repose sur la suppression, le renforcement, voire la création de connexions synaptiques.

Ceci se traduit, à l’échelle de l’organe, par une réorganisation possible des aires cérébrales spécialisées.

B – Plasticité et récupération après lésion

La plasticité cérébrale peut également permettre de retrouver une partie des fonctions perdues suite à une lésion comme un AVC.

En effet, sous l’influence de la rééducation, d’autres aires corticales vont prendre le relais et se réorganiser permettant la restauration de la fonction perdue.

Cette récupération n’est souvent que partielle ; elle dépend de l’âge de l’individu, de la taille et de la localisation de la lésion.

VI – Communication entre aires et codage du message nerveux

Dans le cerveau, les aires communiquent entre elles par des réseaux de neurones.

Les messages nerveux sont codés le long des fibres nerveuses en fréquence de potentiels d’action et au niveau des synapses en concentration de neurotransmetteurs, qui peuvent avoir un effet excitateur ou inhibiteur.

VII – Drogues et perturbations du système nerveux

A – Action des drogues

Les drogues sont des substances exogènes qui perturbent la propagation de ces messages nerveux, en imitant, stimulant ou perturbant l’action des neurotransmetteurs endogènes.

Ainsi, une drogue modifie l’état de conscience du consommateur, avec des effets parfois graves.

B – Circuits de la récompense et addiction

Presque toutes les drogues activent les circuits de la récompense, en y augmentant la quantité de dopamine, ce qui génère une sensation de plaisir et pousse le consommateur à rechercher de façon compulsive cette sensation : c’est l’addiction.

Chapitre : cerveau et mouvement volontaire

I. Cerveau et cellules spécialisées

1. Neurones : genèse et propagation des messages nerveux.

2. Cellules gliales :

• Astrocytes = nutriments.

• Oligodendrocytes = myéline → conduction rapide.

• Microglie = défense immunitaire.

II - Cortex moteur

• Aires motrices spécialisées, commande controlatérale.

• Lésions (ex. AVC) → hémiplégie. Prévention = bonne hygiène de vie.

III. Voies nerveuses motrices

• Cortex → moelle → motoneurones → muscles.

• Croisement fibres sous bulbe rachidien → commande controlatérale.

• 1 motoneurone → commande plusieurs cellules musculaires

• 1 cellule musculaire ← commandée par 1 seul motoneurone.

• Anomalies (trauma moelle, SLA) → paralysies.

IV. Intégration du message nerveux

Synapses excitatrices ou inhibitrices.

Sommation :

• Spatiale = infos de synapses différentes.

• Temporelle = infos rapprochées d’une même synapse.

→ Intégration = motoneurone élabore un message unique.

V. Plasticité cérébrale

• Réseaux de neurones se remodèlent (suppression, renforcement, création de synapses).

• Réorganisation des aires cérébrales après expériences ou lésion.

• Récupération possible après AVC (partielle, dépend âge/importance lésion).

VI. Communication & codage nerveux

Aires cérébrales connectées par réseaux de neurones.

Codage :

• Fibres nerveuses = fréquence de potentiels d’action.

• Synapses = concentration neurotransmetteurs (effet excitateur ou inhibiteur).

VII. Drogues & perturbations

• Drogues = substances exogènes → perturbent neurotransmetteurs.

• Effets : modification état de conscience, risques graves.

• Circuits de la récompense : ↑ dopamine → plaisir → recherche compulsive → addiction.

Animation : sommation temporelle

Animation : sommation spatiale

Eduanat2

• Neurologue (Bac+11 minimum) : médecin spécialiste du système nerveux. Il diagnostique et traite les maladies neurologiques (AVC, épilepsie, SLA…). L’examen des voies motrices et des réflexes fait partie de ses outils cliniques.

• Kinésithérapeute spécialisé en rééducation neurologique (Bac+5 minimum) : professionnel de santé qui aide les patients à récupérer leurs capacités motrices après un accident (AVC, traumatisme médullaire). Il exploite la plasticité cérébrale et les exercices de rééducation pour restaurer les mouvements.

• Neuropsychologue (Bac+8 minimum) : psychologue spécialisé dans l’étude des liens entre cerveau et comportement. Il évalue les fonctions cognitives et motrices, accompagne les patients atteints de lésions cérébrales et participe à leur réadaptation.

Quiz de révision

• Pourquoi certaines maladies neurodégénératives comme la SLA entraînent-elles une paralysie progressive ?

• Peut-on entraîner son cerveau pour améliorer ses performances motrices (sport, musique) ?

• En quoi la plasticité cérébrale est-elle plus marquée chez l’enfant que chez l’adulte ?

• Quels sont les mécanismes biologiques qui permettent la mémorisation d’un geste appris ?

• Les drogues peuvent-elles avoir des effets irréversibles sur les fonctions motrices ou cognitives ?