Fiche de révision : Contrôle neural de la motricité

📋 Plan du Cours

1. Modèles direct et inverse
2. Voies cortico-spinales et somatotopie
3. Codage moteur par M1
4. Préparation et objectifs du mouvement
5. Cervelet et prédiction sensorimotrice
6. Ganglions de la base et sélection
7. Pathologies des circuits moteurs

📖 1. Modèles direct et inverse

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle inverse : Génère la commande motrice nécessaire pour réaliser un mouvement souhaité en représentant le contexte, l’objectif, la cinématique et la dynamique du mouvement dans un message nerveux.
• Modèle direct : Réalise fictivement une commande motrice afin d’en anticiper les conséquences physiques, cinématiques, dynamiques et sensorielles.

💡 Astuce mémo

Le modèle inverse prépare la commande ; le modèle direct prédit ses conséquences.

📖 2. Voies cortico-spinales et somatotopie

🔑 Notions clés & Définitions

• Organisation somatotopique : Regroupe dans le cortex moteur les neurones contrôlant les mêmes parties du corps, avec des représentations disproportionnellement grandes pour les mains et le visage, qui réalisent des mouvements précis.

📝 Points essentiels

• Le tractus cortico-spinal provient principalement de neurones pyramidaux de la couche V, dont environ 30 % se trouvent dans :

  • le cortex moteur primaire

  • 30 % dans le cortex prémoteur et l’aire motrice supplémentaire

  • 30 % dans le cortex somatosensoriel

  • 10 % dans le cortex pariétal postérieur

📌 Le tractus cortico-spinal antérieur représente environ 15 % des axones et contrôle surtout les muscles proximaux, tandis que le tractus latéral représente environ 85 % des axones et contrôle surtout les muscles distaux.

💡 Astuce mémo

Un homoncule cortical aux mains et au visage disproportionnés.

📖 3. Codage moteur par M1

📝 Points essentiels

• Dans M1, les neurones pyramidaux déchargent avant le début du mouvement, pendant la préparation motrice, et leur fréquence de décharge est corrélée à la force musculaire. — Evarts, 1968

• Dans M1, la fréquence de décharge des neurones varie selon la direction du mouvement. — Georgopoulos et al, 1982

• Dans M1, la fréquence de décharge augmente pour les mouvements de grande amplitude et le profil de décharge corrèle avec le profil de vitesse du mouvement.

💡 Astuce mémo

Préparation → force, direction, amplitude et vitesse.

📖 4. Préparation et objectifs du mouvement

🔑 Notions clés & Définitions

• Neurones de mise en place motrice : Weinrich & Wise, 1982 — Déchargent sélectivement pendant le délai entre un signal visuel et le début du mouvement, parfois plusieurs secondes avant celui-ci.
• Neurones miroirs : Kohler et al., 2002 — Présentent une activité similaire lorsque l’individu réalise, observe ou entend le même mouvement, et participent au codage de ses intentions et objectifs.

★ À maîtriser

• Avant le mouvement, l’activité de M1 varie selon la position du membre dans l’espace et la géométrie du bras, ce qui montre qu’un modèle inverse doit intégrer l’état initial du système. — Scott & Kalaska, 1997

• Le cortex prémoteur code les objectifs et les intentions du geste, car son activité dépend du contexte comportemental dans lequel le même mouvement est réalisé. — Iacoboni et al., 2005

Compléments

• L’aire motrice supplémentaire code la transformation cinématique vers la dynamique du geste pendant la phase préparatoire. — Padoa-Schioppa et al., 2002

💡 Astuce mémo

Contexte et intention → préparation du geste par le cortex prémoteur et l’AMS.

📖 5. Cervelet et prédiction sensorimotrice

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle direct cérébelleux : Reçoit les afférences sensorielles et une copie d’efférence par les fibres moussues pour prédire les conséquences de la commande dans l’environnement sensoriel actuel.

★ À maîtriser

• Le cervelet compare les conséquences sensorielles prédites aux conséquences réelles, puis utilise le signal d’erreur transmis par les fibres grimpantes pour apprendre.

• L’absence ou l’hypoplasie du cervelet entraîne un contrôle réactif, avec une augmentation de la force de serrage après le pic d’accélération, alors que les sujets contrôles l’augmentent avant ce pic. — Nowak et al., 2006

📌 La dégénérescence cérébelleuse n’empêche pas la présence d’un ajustement postural anticipé, mais elle empêche l’apprentissage d’un nouvel ajustement postural anticipé. — Diedrichsen et al., 2004

Compléments

• Les cellules de Purkinje ne représentent pas la sortie d’un modèle inverse de la dynamique du bras, car leur activité n’est couplée ni à la dynamique du membre ni à l’activité des muscles du bras. — Pasalar et al., 1996

💡 Astuce mémo

Commande et contexte sensoriel → prédiction ; écart prédit-réel → apprentissage.

📖 6. Ganglions de la base et sélection

🔑 Notions clés & Définitions

• Ganglions de la base : Ensemble de structures sous-corticales constitué de noyaux pairs qui reçoivent des signaux du cortex et du thalamus et projettent vers le cortex via le thalamus.
• Portique moteur : Fonctionnement des ganglions de la base qui autorise le passage des programmes réalisant les intentions de mouvement et bloque les programmes concurrents.

★ À maîtriser

📌 La voie directe renforce l’excitation du cortex moteur pour activer le programme moteur souhaité, tandis que la voie indirecte inhibe les autres programmes moteurs.

• Les neurones dopaminergiques codent l’attente de récompense et renforcent les programmes moteurs corticaux produisant des résultats récompensés. — Hollerman & Schultz, 1998

Compléments

• Les signaux afférents pariétaux et occipitaux atteignent le corps du noyau caudé, les signaux temporaux sa queue, les signaux prémoteurs et de l’aire motrice supplémentaire sa tête, et les signaux moteurs et somatomoteurs le putamen.

• Les ganglions de la base modulent la performance du mouvement, notamment sa vitesse et son amplitude, ce qui correspond au vigor moteur. — Turner & Desmurget, 2010

💡 Astuce mémo

La voie directe facilite le programme voulu ; la voie indirecte inhibe les concurrents.

📖 7. Pathologies des circuits moteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Jerk : Taux de variation de l’accélération par rapport au temps qui caractérise la fluidité et l’efficacité du mouvement.

★ À maîtriser

• Dans la maladie de Parkinson, la perte des neurones dopaminergiques de la substance noire compacte diminue l’excitation de la voie directe et diminue l’inhibition de la voie indirecte, ce qui réduit l’exécution des plans moteurs volontaires.

• Dans la maladie de Huntington, la perte des neurones striataux de la voie indirecte favorise l’activité de la voie directe et permet l’exécution de plans moteurs sans contrôle suffisant.

Compléments

• La L-Dopa restaure la dopamine, tandis que la stimulation cérébrale profonde du noyau subthalamique augmente l’activité du cortex moteur malgré l’action excitatrice du noyau subthalamique sur le globus pallidus.

• La saccadicité du mouvement distingue les patients symptomatiques et asymptomatiques atteints de maladie de Huntington des sujets contrôles. — Smith et al., 2008

💡 Astuce mémo

Parkinson freine l’exécution ; Huntington libère des programmes mal contrôlés.

📊 Tableaux de synthèse

Modèles du contrôle moteur