Fiche de révision : Réflexe myotatique et mouvement volontaire

📋 Plan du Cours

1. Nature électrique du message nerveux
2. Propriétés du message nerveux
3. Propagation le long du neurone
4. Transmission synaptique
5. Traitement des messages nerveux
6. Trajet du message nerveux réflexe
7. Commande du mouvement volontaire
8. Réflexe myotatique et arc réflexe
9. Mécanisme du réflexe myotatique
10. Organisation et fonctionnement du muscle
11. Mécanisme moléculaire de la contraction
12. Myopathie de Duchenne et dystrophine

📖 1. Nature électrique du message nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel de repos : le potentiel transmembranaire d’un neurone en absence de stimulation, de l’ordre de −70 mV
• Potentiel d’action : Le potentiel d’action est une brève inversion temporaire du potentiel transmembranaire, d’une amplitude d’environ 100 mV et d’une durée d’environ 1 ms.
• Message nerveux : Le message nerveux est une succession de potentiels d’action, appelée train de potentiels d’action, et il est de nature électrique le long des fibres nerveuses.

★ À maîtriser

• Le neurone est une cellule excitable dont la stimulation électrique peut provoquer une brève inversion temporaire du potentiel transmembranaire.

• 🔄 Le potentiel d’action comprend quatre phases successives :

  1. Dépolarisation : la polarisation s’inverse
  2. Repolarisation : retour à la polarisation initiale
  3. Hyperpolarisation : la polarisation s’accentue
  4. Retour au potentiel de repos

Compléments

• Toute cellule présente une différence de potentiel de part et d’autre de sa membrane plasmique, liée à une répartition inégale des ions, avec un intérieur électronégatif et un extérieur électropositif.

💡 Astuce mémo

Dépolarisation → repolarisation → hyperpolarisation → repos

📖 2. Propriétés du message nerveux

★ À maîtriser

📌 Un potentiel d’action, et donc un message nerveux, est généré uniquement si l’intensité de la stimulation dépasse le seuil de dépolarisation.

📌 L’augmentation de l’intensité de stimulation augmente la fréquence des potentiels d’action, mais pas leur amplitude ; le message nerveux est donc codé en fréquence de potentiels d’action.

Compléments

• Une fois généré, le message nerveux circule le long d’une fibre sans modification de durée, d’amplitude ni de fréquence.

💡 Astuce mémo

L’intensité règle la fréquence, pas l’amplitude

📖 3. Propagation le long du neurone

★ À maîtriser

• Le message nerveux se propage de proche en proche et à sens unique : dans les dendrites vers le corps cellulaire, puis dans les axones depuis le corps cellulaire vers la terminaison synaptique.

• La vitesse de propagation du message nerveux varie de 1 m/s à 100 m/s selon le type de fibre et la présence ou l’absence d’une gaine de myéline autour de la fibre.

Compléments

• La gaine de myéline, formée par des cellules gliales autour de la fibre nerveuse, augmente la vitesse de propagation du message nerveux.

💡 Astuce mémo

Dendrites vers le corps cellulaire, axone vers la terminaison

📖 4. Transmission synaptique

🔑 Notions clés & Définitions

• Synapse : Une synapse est une zone de connexion entre un neurone et une autre cellule où la transmission du message nerveux est unidirectionnelle et s’effectue par l’intermédiaire de neurotransmetteurs, aussi appelés neuromédiateurs.
• Réticulum sarcoplasmique : Organite spécialisé, entre autres, dans la régulation de la concentration en ions Ca²⁺ du hyaloplasme de la fibre musculaire.

★ À maîtriser

• Une synapse comprend un bouton synaptique, une fente synaptique et une partie de la membrane postsynaptique portant des récepteurs spécifiques aux neurotransmetteurs.

• 🔄 La transmission neuro-neuronique suit ces étapes :

  1. Un train de potentiels d’action arrive dans le bouton synaptique présynaptique
  2. Les vésicules migrent, fusionnent avec la membrane présynaptique et libèrent les neurotransmetteurs dans la fente
  3. Les neurotransmetteurs se fixent sur leurs récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique grâce
  4. Le potentiel transmembranaire postsynaptique est modifié et peut déclencher un nouveau train de potentiels d’action
  5. Les neurotransmetteurs sont dégradés dans la fente synaptique et/ou recyclés dans le neurone présynaptique

📌 Au niveau des synapses, le message nerveux électrique codé en fréquence de potentiels d’action est traduit en message chimique codé en concentration de neurotransmetteurs.

• 🔄 La transmission suit ces étapes :

  1. Un train de potentiels d’action arrive dans le bouton synaptique du neurone moteur.
  2. L’exocytose libère l’acétylcholine dans la fente synaptique.
  3. L’acétylcholine se fixe sur ses récepteurs spécifiques de la membrane musculaire.
  4. Le potentiel transmembranaire musculaire change et déclenche des potentiels d’action musculaires (PAM).
  5. L’acétylcholine est dégradée dans la fente synaptique et/ou recyclée dans le neurone moteur.

• Les potentiels d’action musculaires (PAM) se propagent sur la membrane de la cellule musculaire, ouvrent des canaux calciques de la membrane du réticulum sarcoplasmique, augmentent la concentration intracytoplasmique en Ca²⁺ et provoquent la contraction de la fibre musculaire.

Compléments

• Dans une synapse neuro-neuronique, une concentration plus élevée de neurotransmetteurs est associée à une fréquence plus importante de potentiels d’action dans le neurone postsynaptique.

• La transmission au niveau d’une synapse neuromusculaire suit sensiblement les mêmes étapes que celle d’une synapse neuro-neuronique.

• La jonction entre un motoneurone et une cellule musculaire est une synapse neuromusculaire, aussi appelée plaque motrice.

💡 Astuce mémo

Arrivée électrique → libération chimique → réception → nouveau signal

📖 5. Traitement des messages nerveux

🔑 Notions clés & Définitions

• Sommation temporelle : Somme des messages nerveux reçus successivement par une même synapse.
• Sommation spatiale : Somme des messages nerveux reçus de synapses formées avec différents neurones présynaptiques.

📝 Points essentiels

📌 Une synapse excitatrice favorise la formation d’un nouveau message nerveux par le neurone postsynaptique, tandis qu’une synapse inhibitrice s’oppose à cette formation.

• Un motoneurone intègre les informations provenant de : une synapse excitatrice avec un neurone sensitif, une synapse excitatrice avec un neurone cortical, une synapse inhibitrice avec un interneurone

💡 Astuce mémo

Le temps additionne une synapse ; l’espace additionne plusieurs synapses

📖 6. Trajet du message nerveux réflexe

★ À maîtriser

• 🔄 Le trajet sensitif suit ces étapes :

  1. Le MNS se propage le long des dendrites des neurones sensoriels, qui forment les fibres sensitives d’un nerf rachidien.
  2. Il atteint leurs corps cellulaires en T dans le ganglion rachidien.
  3. Il parcourt leurs axones par la racine dorsale.
  4. À leur terminaison, il est transmis aux corps cellulaires des motoneurones dans la corne ventrale de la substance

• Les motoneurones élaborent un message nerveux moteur (MNM), ou efférent, qui circule dans leurs axones par la racine ventrale, puis dans les fibres motrices d’un nerf rachidien.

• Dans la moelle épinière, le neurone sensoriel transmet le message nerveux sensitif à un interneurone inhibiteur par une deuxième synapse; cet interneurone est connecté au motoneurone du muscle antagoniste et génère un message nerveux inhibiteur qui empêche ce motoneurone de transmettre un message moteur.

• Pendant la contraction du muscle extenseur, le muscle antagoniste reste relâché, ce qui permet le mouvement de l’articulation et rétablit la posture après un déséquilibre.

• Le réflexe myotatique fait intervenir peu de neurones et a pour centre nerveux la moelle épinière, non le cerveau, ce qui explique la rapidité et le caractère inconscient de la réponse musculaire.

Compléments

• À l’extrémité ramifiée des axones des motoneurones, chaque terminaison axonique transmet le MNM à une cellule musculaire effectrice par une synapse neuromusculaire, ce qui entraîne la contraction des cellules musculaires et du muscle extenseur entier.

• Un motoneurone peut innerver plusieurs cellules musculaires, mais chaque cellule musculaire n’est innervée que par un seul motoneurone.

• Les messages nerveux du réflexe myotatique circulent et sont traités dans la même moitié gauche ou droite de la moelle épinière que celle où se trouve le muscle impliqué.

💡 Astuce mémo

Ganglion rachidien → racine dorsale → moelle → racine ventrale → muscle

📖 7. Commande du mouvement volontaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mouvement volontaire : Mouvement décidé par l’individu et commandé par le cerveau.

★ À maîtriser

📌 Dans le cerveau, la substance grise externe renferme des corps cellulaires de neurones et constitue le cortex cérébral, tandis que la substance blanche interne renferme des fibres nerveuses.

• Le cortex cérébral comprend plusieurs aires spécialisées dans le traitement de types particuliers d’informations.

• Le cortex moteur est organisé en aires motrices contenant les corps cellulaires de neurones corticaux, ou pyramidaux, qui contrôlent les muscles des différentes parties du corps selon une cartographie précise et élaborent le message nerveux moteur du mouvement volontaire.

• Les corps cellulaires des neurones corticaux du cortex moteur traitent les messages nerveux reçus d’autres aires cérébrales spécialisées et élaborent le message nerveux moteur.

• Le message nerveux moteur descend le long des axones corticaux jusqu’à la moelle épinière; au cours du trajet, les fibres issues du cortex moteur croisent au niveau du bulbe rachidien, situé entre le cerveau et la moelle, de sorte que chaque aire motrice contrôle la moitié opposée du corps.

• Dans la corne ventrale de la moelle épinière, les neurones corticaux transmettent le message moteur à des motoneurones par des synapses neuro-neuroniques; chaque motoneurone intègre ensuite, par plusieurs synapses, les messages reçus du cerveau et du muscle et élabore un nouveau message nerveux moteur.

• 🔄 Le message moteur suit ce trajet :

  1. Il se propage le long de l’axone du neurone moteur.
  2. Il emprunte la racine ventrale dans un nerf rachidien.
  3. Il atteint la synapse neuromusculaire.
  4. Il est transmis aux cellules musculaires, qui se contractent.

Compléments

• Le cerveau est constitué de neurones et de cellules gliales non conductrices de messages nerveux, qui contribuent au bon fonctionnement des neurones.

• Les astrocytes approvisionnent les neurones en nutriments apportés par les capillaires sanguins.

• Les oligodendrocytes entourent les axones et forment une gaine de myéline qui permet une conduction rapide des messages nerveux.

• La microglie intervient dans la défense immunitaire du cerveau.

• L’IRM anatomique permet d’obtenir des images anatomiques du cerveau.

• L’IRM fonctionnelle permet de visualiser les zones cérébrales actives lorsqu’un sujet effectue une tâche déterminée.

• Les faisceaux d’axones des neurones corticaux acheminent le message nerveux moteur du cortex moteur à la moelle épinière.

• La substance grise de la moelle épinière traite les différents messages nerveux qu’elle reçoit.

💡 Astuce mémo

Cortex → moelle → motoneurone → muscle

📖 8. Réflexe myotatique et arc réflexe

🔑 Notions clés & Définitions

• Réflexe : Contraction automatique, stéréotypée et involontaire d’un muscle, qui survient très rapidement en réponse à un stimulus.
• Réflexe myotatique : Contraction automatique, stéréotypée et involontaire de certains muscles en réponse à leur propre étirement.
• Arc réflexe : Ensemble des éléments qui interviennent successivement dans un réflexe dès la perception du stimulus.
• Fuseau neuromusculaire : Récepteur sensoriel constitué d’une capsule insérée dans le muscle où les terminaisons dendritiques des neurones sensoriels s’enroulent autour de fibres musculaires modifiées, qui détecte l’étirement.
• Neurone sensitif : Neurone, aussi appelé sensoriel, dont les dendrites se terminent dans le fuseau neuromusculaire et qui génère un message nerveux sensitif conduit par une fibre nerveuse sensitive constituée d’une dendrite et d’une gaine de myéline dans un nerf rachidien.
• Moelle épinière : Centre nerveux où le message nerveux est transmis du neurone sensitif au neurone moteur.
• Neurone moteur : Neurone qui reçoit le message du neurone sensoriel dans la corne ventrale de la moelle épinière, puis génère et transmet un message nerveux moteur le long d’une fibre motrice constituée d’un axone et d’une gaine de myéline jusqu’à l’effecteur.
• Effecteur : Ensemble de cellules musculaires reliées au neurone moteur par des synapses neuromusculaires, ou plaques motrices, qui se contractent en réponse au message nerveux moteur.
• Comportement : Ensemble de réactions observables chez un animal en réponse à des stimulations.
• Stimulus : Modification d’un paramètre externe ou interne qui déclenche le réflexe.

★ À maîtriser

• Un mouvement, réflexe ou volontaire, est rendu possible par la contraction musculaire, qui résulte d’une commande nerveuse.

• Les réflexes myotatiques participent au maintien de la posture : en position debout, la gravité tend à solliciter certaines articulations, notamment les genoux et les hanches, et à entraîner la flexion de l’individu.

• En position debout, l’étirement des muscles extenseurs de la tête, du dos et des jambes déclenche des réflexes myotatiques permanents, appelés tonus musculaire, qui permettent le maintien de la posture.

Compléments

• Des perturbations du fonctionnement des systèmes nerveux ou musculaire peuvent entraîner des anomalies du mouvement et donc du comportement.

• Le réflexe myotatique met en jeu les systèmes nerveux et musculaire et est fréquemment testé par le médecin pour vérifier l’intégrité du système neuromusculaire.

• Le corps cellulaire du neurone sensitif se trouve dans le ganglion rachidien et son axone descend jusqu’à la corne ventrale, dans la substance grise de la moelle épinière.

📖 9. Mécanisme du réflexe myotatique

📝 Points essentiels

• 🔄 Le déclenchement du réflexe suit cette séquence :
  1. Une perte de posture ou un léger choc sur le tendon étire les fibres musculaires du muscle extenseur.
  2. Le fuseau neuromusculaire est étiré.
  3. Les terminaisons dendritiques des neurones sensoriels génèrent un message nerveux sensitif, ou afférent.

💡 Astuce mémo

Étirement → message sensitif → moelle épinière → message moteur → contraction

📖 10. Organisation et fonctionnement du muscle

★ À maîtriser

• Le muscle strié squelettique est constitué de cellules musculaires striées, ou fibres musculaires, organisées en faisceaux.

• Les filaments épais de myosine et les filaments fins d’actine s’organisent en sarcomères répétés, responsables de l’aspect strié des fibres musculaires.

• Le glissement des filaments d’actine par rapport aux filaments de myosine raccourcit les sarcomères, puis les fibres musculaires.

📌 Lors de la flexion de l’avant-bras, le biceps se contracte comme agoniste et le triceps se relâche comme antagoniste ; lors de l’extension, le triceps se contracte comme agoniste et le biceps se relâche comme antagoniste.

Compléments

• Une fibre musculaire possède plusieurs noyaux et contient des myofibrilles constituant son cytosquelette.

• 🔄 La contraction se propage à plusieurs échelles : contraction des fibres, contraction du faisceau, contraction du muscle entier, qui s’épaissit et se raccourcit

• Le raccourcissement et l’épaississement des muscles reliés aux os par des tendons permettent le mouvement relatif de ces os.

• Au niveau d’une articulation, les os sont reliés entre eux par des ligaments.

💡 Astuce mémo

Muscle → faisceaux → fibres → myofibrilles → sarcomères

📖 11. Mécanisme moléculaire de la contraction

★ À maîtriser

• La contraction musculaire repose sur le glissement des filaments d’actine sur les filaments de myosine vers le centre du sarcomère, en présence d’ATP et de Ca²⁺.

• L’hydrolyse de l’ATP en ADP et Pi fournit l’énergie chimique nécessaire au raccourcissement des sarcomères, convertie en énergie mécanique.

• Une forte concentration de Ca²⁺ dans le cytoplasme permet l’interaction entre l’actine et la myosine.

• Le cycle d’interaction entre actine et myosine comprend la formation de ponts d’union en présence de Ca²⁺, le pivotement des têtes de myosine qui fait glisser l’actine, la rupture des ponts par fixation de l’ATP, puis l’hydrolyse de l’ATP qui réactive et réoriente les têtes de myosine.

Compléments

📌 L’augmentation de la concentration cytoplasmique en Ca²⁺ n’est possible que lorsqu’un message nerveux parvient à la cellule musculaire.

💡 Astuce mémo

Ca²⁺ permet l’accrochage, le pivot fait glisser, l’ATP détache puis réarme

📖 12. Myopathie de Duchenne et dystrophine

🔑 Notions clés & Définitions

• Dystrophine : Grosse protéine qui relie les filaments d’actine du cytoplasme à des protéines transmembranaires connectées à la matrice extracellulaire.
• Myopathies : Maladies caractérisées par une perte progressive de la fonction musculaire et résultant de mutations du gène de la dystrophine.
• Matrice extracellulaire : Ensemble de protéines présentes dans le milieu extracellulaire qui assurent une cohésion entre les cellules d’un tissu.

★ À maîtriser

• La dystrophine, les protéines transmembranaires et la matrice extracellulaire assurent ensemble la stabilité et la cohérence structurales de la cellule musculaire, permettant des cycles répétés de contraction et de relâchement sans détérioration.

📌 Chez certains myopathes, une dystrophine absente ou tronquée est non fonctionnelle et n’assure plus la cohérence structurale de la cellule musculaire.

Compléments

• L’absence de dystrophine fonctionnelle entraîne l’accumulation de microlésions dans les cellules musculaires, puis leur dégénérescence à terme.

• Le schéma associe l’allèle normal à une dystrophine fonctionnelle et l’allèle muté par délétion à une dystrophine écourtée, voire absente, ainsi qu’à des fibres musculaires qui dégénèrent.

• Le traitement des myopathies fait l’objet de recherches intensives.

💡 Astuce mémo

Dystrophine non fonctionnelle → microlésions → dégénérescence