Comportements, mouvement et système nerveux
Terminale · SVT · Corps humain et santé
Corps humain et santé
Du cortex au muscle : la commande du mouvement volontaire
Lever la main, attraper un stylo, marcher : derrière chaque geste apparemment simple se cache un trajet précis, du cerveau jusqu'à la fibre musculaire. Ce chapitre suit ce trajet pas à pas, en identifiant à chaque étape qui commande, par où passe le message et sous quelle forme il circule.
Le cortex moteur et l'homonculus
Le cortex moteur primaire est somatotopique : chaque portion de sa surface commande une région précise du corps. En reportant ces correspondances sur un schéma, on obtient l'homonculus moteur, un petit bonhomme aux proportions absurdes : main et visage énormes, tronc et cuisse minuscules.
La raison est simple et souvent mal comprise : la surface corticale ne dépend pas de la taille de la partie du corps, mais de la finesse du contrôle qu'elle exige. Une main qui écrit mobilise infiniment plus de neurones qu'une cuisse.
La décussation : le cerveau croisé
Les axones du faisceau cortico-spinal descendent vers la moelle épinière, mais la majorité d'entre eux croisent la ligne médiane au niveau du bulbe rachidien : c'est la décussation.
Conséquence directe, très utile en exercice : l'hémisphère gauche commande la moitié droite du corps, et réciproquement. Un accident vasculaire cérébral touchant le cortex moteur gauche provoque donc une paralysie du côté droit.
Le relais médullaire et la jonction neuromusculaire
Dans la moelle épinière, la commande est transmise aux motoneurones, dont les corps cellulaires occupent la substance grise. Leurs axones quittent la moelle par la racine ventrale, cheminent dans un nerf, puis se ramifient dans le muscle.
Le contact entre la terminaison du motoneurone et la fibre musculaire s'appelle la plaque motrice, ou jonction neuromusculaire. C'est une synapse chimique : l'arrivée du potentiel d'action y déclenche la libération d'acétylcholine, qui se fixe sur des récepteurs de la fibre musculaire et provoque sa contraction.
| Mouvement volontaire | Réflexe myotatique | |
|---|---|---|
| Point de départ | Cortex moteur (décision consciente) | Étirement du muscle (fuseau neuromusculaire) |
| Centre nerveux | Encéphale, puis relais dans la moelle épinière | Moelle épinière seule |
| Nombre de neurones | Plusieurs, dont le faisceau cortico-spinal puis le motoneurone | Deux : un neurone sensitif et un motoneurone |
| Contrôle par la volonté | Oui | Non, mais modulable par les centres supérieurs |
| Délai de réponse | Relativement long | Très court (quelques dizaines de millisecondes) |
| Voie finale | Le motoneurone | Le motoneurone |
Corps humain et santé
Le réflexe myotatique, le message nerveux et ses perturbations
Tous les mouvements ne sont pas décidés. En permanence, sans que tu y penses, tes muscles corrigent des déséquilibres minuscules : c'est le réflexe myotatique, le circuit nerveux le plus simple du corps humain, et pour cette raison le modèle d'étude idéal.
Au quotidien, ce réflexe assure le maintien de la posture et du tonus musculaire : dès qu'un muscle est étiré par un déséquilibre, il se contracte pour t'empêcher de tomber. Debout dans un bus qui freine, tu ne décides rien : tes réflexes myotatiques corrigent en continu.
| Élément | Structure | Rôle |
|---|---|---|
| Récepteur | Fuseau neuromusculaire, dans le muscle | Détecte l'étirement du muscle et le convertit en message nerveux |
| Voie afférente | Neurone sensitif, corps cellulaire dans le ganglion de la racine dorsale | Conduit le message sensitif jusqu'à la moelle épinière |
| Centre nerveux | Substance grise de la moelle épinière (une seule synapse) | Transmet directement le message au motoneurone |
| Voie efférente | Motoneurone, sortie par la racine ventrale | Conduit l'ordre de contraction jusqu'au muscle |
| Effecteur | Muscle strié squelettique (le muscle étiré lui-même) | Se contracte et s'oppose à l'étirement |
Comment circule le message nerveux ?
Le long d'un axone, le message est électrique. Il se présente sous forme de potentiels d'action, brèves inversions de la polarité de la membrane, toujours de même amplitude : c'est la loi du tout ou rien. Un stimulus insuffisant ne déclenche rien ; au-delà d'un seuil, le potentiel d'action est déclenché, toujours identique.
Comment, alors, transmettre l'information « le stimulus est intense » ? Par la fréquence : plus le stimulus est fort, plus les potentiels d'action se succèdent rapidement. On parle de codage en fréquence.
La synapse : un relais chimique, donc un point d'intégration
Entre deux neurones, ou entre un neurone et un muscle, le message ne passe pas électriquement : l'arrivée du potentiel d'action déclenche la libération d'un neurotransmetteur dans la fente synaptique. Celui-ci se fixe sur des récepteurs spécifiques de la cellule postsynaptique.
Certains messages sont excitateurs, d'autres inhibiteurs. Le motoneurone reçoit des milliers de synapses simultanément : il fait en permanence la somme des influences reçues (sommation spatiale quand plusieurs synapses agissent en même temps, sommation temporelle quand une même synapse est sollicitée en rafale). C'est pourquoi on l'appelle la voie finale commune : sa réponse détermine, seule, la contraction du muscle.
Quand le système se dérègle
- Section de la moelle épinière : la commande volontaire ne peut plus descendre au-delà de la lésion, ni les messages sensitifs remonter. Il en résulte une paralysie et une perte de sensibilité de la partie du corps située sous la lésion.
- Accident vasculaire cérébral : la destruction d'une zone du cortex moteur prive de commande la région du corps correspondante, du côté opposé à la lésion.
- Curare : cette substance occupe les récepteurs à l'acétylcholine de la plaque motrice sans les activer. Le message n'est plus reçu par le muscle : paralysie.
- Toxine botulique : elle empêche la libération d'acétylcholine par le neurone. Le message n'est plus émis : paralysie également, mais par un mécanisme opposé.
- Substances agissant sur les synapses (drogues, médicaments) : en imitant un neurotransmetteur, en bloquant son récepteur ou en gênant son élimination, elles modifient la transmission du message et donc le comportement.
Exercices corrigés
Quel neurotransmetteur est libéré au niveau de la jonction neuromusculaire ?
- A.La dopamine
- B.L'adrénaline
- C.La sérotonine
- D.L'acétylcholineBonne réponse
Réponse : D — L'acétylcholine
À la plaque motrice, l'arrivée du potentiel d'action provoque la libération d'acétylcholine, qui se fixe sur des récepteurs de la fibre musculaire et déclenche sa contraction. Dopamine et sérotonine sont des neurotransmetteurs du système nerveux central, notamment impliqués dans la récompense et l'humeur, et l'adrénaline agit surtout comme hormone : aucun des trois n'intervient à la jonction neuromusculaire.
Qu'est-ce que le réflexe myotatique ?
- A.Une contraction volontaire commandée par le cortex moteur
- B.La contraction involontaire d'un muscle en réponse à son propre étirementBonne réponse
- C.Un relâchement musculaire provoqué par la fatigue
- D.Une contraction déclenchée par une sensation de douleur
Réponse : B — La contraction involontaire d'un muscle en réponse à son propre étirement
Le réflexe myotatique est déclenché par l'étirement du muscle lui-même : les fuseaux neuromusculaires détectent cet étirement et provoquent, en retour, la contraction du muscle étiré. Il est donc involontaire, ce qui exclut la première proposition. Le réflexe de retrait face à la douleur existe bien, mais c'est un autre circuit, plus complexe et polysynaptique.
Quelle est la caractéristique fondamentale d'un potentiel d'action ?
- A.Son amplitude est constante : il obéit à la loi du tout ou rienBonne réponse
- B.Son amplitude augmente avec l'intensité du stimulus
- C.Il se propage dans les deux sens à partir de son point d'origine
- D.Il perd de l'amplitude à mesure qu'il progresse le long de l'axone
Réponse : A — Son amplitude est constante : il obéit à la loi du tout ou rien
Un potentiel d'action est déclenché seulement si le stimulus atteint un seuil, et il présente alors toujours la même amplitude : c'est la loi du tout ou rien. Il se propage de plus sans atténuation, ce qui permet de transmettre l'information intacte sur de longues distances. L'information sur l'intensité du stimulus est donc portée par la fréquence des potentiels d'action, jamais par leur taille.
Comment l'intensité d'un stimulus est-elle codée dans un neurone ?
- A.Par l'amplitude des potentiels d'action
- B.Par la vitesse de propagation du message
- C.Par la durée de chaque potentiel d'action
- D.Par la fréquence des potentiels d'actionBonne réponse
Réponse : D — Par la fréquence des potentiels d'action
Puisque tous les potentiels d'action d'un même neurone sont identiques en amplitude et en durée, la seule grandeur qui peut varier est leur nombre par unité de temps. Un stimulus faible produit quelques potentiels d'action espacés ; un stimulus intense en produit une salve rapprochée. C'est le codage en fréquence, et c'est précisément ce qu'il faut mesurer sur un enregistrement.
Combien de synapses le circuit du réflexe myotatique comporte-t-il au sein de la moelle épinière ?
- A.Aucune : le neurone sensitif est directement relié au muscle
- B.Exactement deux, avec un interneurone intercalé
- C.Une seule : c'est un réflexe monosynaptiqueBonne réponse
- D.Plusieurs dizaines, réparties dans la substance grise
Réponse : C — Une seule : c'est un réflexe monosynaptique
Le neurone sensitif issu du fuseau neuromusculaire fait synapse directement avec le motoneurone, sans interneurone intermédiaire : une seule synapse, d'où le terme monosynaptique. C'est ce qui explique la brièveté du délai de réponse, de quelques dizaines de millisecondes seulement. Une synapse reste indispensable : le message doit bien passer d'un neurone à l'autre.
La toxine botulique empêche la libération d'acétylcholine par le neurone présynaptique, tandis que le curare occupe les récepteurs postsynaptiques. Quelle comparaison est exacte ?
- A.Les deux agissent sur le neurone présynaptique et provoquent une contraction permanente
- B.Les deux renforcent la transmission synaptique, mais à des endroits différents
- C.Les deux provoquent une paralysie, mais l'une bloque l'émission du message chimique et l'autre sa réceptionBonne réponse
- D.Seul le curare provoque une paralysie ; la toxine botulique n'affecte que la sensibilité
Réponse : C — Les deux provoquent une paralysie, mais l'une bloque l'émission du message chimique et l'autre sa réception
Le résultat est le même — le message n'atteint pas la fibre musculaire, donc paralysie — mais le mécanisme diffère par le côté de la synapse atteint. La toxine botulique agit en amont, sur le neurone : l'acétylcholine n'est jamais libérée. Le curare agit en aval, sur le muscle : l'acétylcholine est bien libérée, mais elle ne trouve plus de récepteur disponible. Cet exemple illustre parfaitement qu'une même conséquence fonctionnelle peut résulter de deux atteintes distinctes, ce qui est précisément l'intérêt de ces substances comme outils d'étude de la synapse.
Où naît la commande d'un mouvement volontaire ?
- A.Dans la moelle épinière
- B.Dans le cervelet exclusivement
- C.Dans le cortex moteur, situé sur le gyrus précentralBonne réponse
- D.Dans le muscle lui-même
Réponse : C — Dans le cortex moteur, situé sur le gyrus précentral
Le cortex moteur primaire, sur le gyrus précentral, est le point de départ de la commande volontaire : sa stimulation déclenche la contraction des muscles correspondants. La moelle épinière n'est qu'un relais sur le trajet, le cervelet coordonne et affine le mouvement sans le décider, et le muscle est le simple exécutant.
Qu'appelle-t-on une unité motrice ?
- A.Un motoneurone et l'ensemble des fibres musculaires qu'il innerveBonne réponse
- B.Un muscle et le tendon qui le relie à l'os
- C.Un neurone sensitif associé à son récepteur
- D.Deux neurones reliés par une synapse
Réponse : A — Un motoneurone et l'ensemble des fibres musculaires qu'il innerve
Une unité motrice regroupe un motoneurone et toutes les fibres musculaires qu'il commande : quand ce motoneurone émet un message, toutes ces fibres se contractent ensemble. C'est l'unité fonctionnelle élémentaire de la contraction. Les muscles exigeant une grande précision, comme ceux de l'œil, ont des unités motrices de très petite taille.
Quel est le récepteur sensoriel à l'origine du réflexe myotatique ?
- A.Le tendon d'insertion du muscle
- B.La plaque motrice
- C.Le fuseau neuromusculaireBonne réponse
- D.Un corpuscule sensitif de la peau
Réponse : C — Le fuseau neuromusculaire
Le fuseau neuromusculaire est un récepteur situé au sein même du muscle, sensible à son étirement : c'est lui qui convertit l'étirement en message nerveux. La plaque motrice n'est pas un récepteur sensoriel mais la synapse par laquelle le motoneurone commande la fibre musculaire — c'est la sortie du circuit, pas son entrée. Quant aux récepteurs cutanés, ils interviennent dans d'autres réflexes.
Quelle est la conséquence d'une lésion du cortex moteur de l'hémisphère gauche ?
- A.Une paralysie du côté gauche du corps
- B.Une paralysie du côté droit du corps, car les fibres du faisceau cortico-spinal décussentBonne réponse
- C.Une paralysie symétrique des deux côtés du corps
- D.Aucune paralysie, car l'autre hémisphère prend immédiatement le relais
Réponse : B — Une paralysie du côté droit du corps, car les fibres du faisceau cortico-spinal décussent
La majorité des fibres du faisceau cortico-spinal croisent la ligne médiane au niveau du bulbe rachidien : c'est la décussation. Chaque hémisphère commande donc la moitié opposée du corps, et une lésion à gauche se traduit par une paralysie à droite. L'autre hémisphère ne peut pas suppléer immédiatement ; une récupération partielle est possible, mais elle demande du temps et une rééducation, grâce à la plasticité cérébrale.
Que représente exactement l'homonculus moteur ?
- A.Une représentation déformée du corps sur le cortex moteur, où la surface dépend de la finesse du contrôle et non de la taille de la partie du corpsBonne réponse
- B.Les proportions réelles des différentes parties du corps humain
- C.La répartition anatomique des muscles dans le corps
- D.Le trajet suivi par les nerfs moteurs dans le corps
Réponse : A — Une représentation déformée du corps sur le cortex moteur, où la surface dépend de la finesse du contrôle et non de la taille de la partie du corps
L'homonculus traduit l'organisation somatotopique du cortex moteur : chaque région corticale commande une partie précise du corps, et la surface qui lui est allouée est proportionnelle à la précision du contrôle nécessaire. Voilà pourquoi la main et les lèvres occupent une place démesurée alors que la cuisse, bien plus volumineuse, se contente d'une bande étroite. Cette carte n'a donc rien d'anatomique : elle est fonctionnelle.
Comment le message est-il transmis au niveau d'une synapse chimique ?
- A.Par passage direct du courant électrique d'un neurone à l'autre
- B.Par contact direct des deux membranes, sans intervention de molécule
- C.Par diffusion du potentiel d'action lui-même à travers la fente synaptique
- D.Par libération d'un neurotransmetteur dans la fente synaptique, qui se fixe sur des récepteurs postsynaptiquesBonne réponse
Réponse : D — Par libération d'un neurotransmetteur dans la fente synaptique, qui se fixe sur des récepteurs postsynaptiques
Les deux cellules ne se touchent pas : elles sont séparées par la fente synaptique. L'arrivée du potentiel d'action déclenche l'exocytose de vésicules contenant un neurotransmetteur, qui diffuse et se fixe sur des récepteurs spécifiques de la cellule postsynaptique. Le message change donc de nature — électrique, puis chimique, puis à nouveau électrique. Le potentiel d'action ne traverse jamais la fente : il s'arrête à la terminaison présynaptique.
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