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.

Diaporama du chapitre "Cerveau et mouvement volontaire"

Activité : la diversité des cellules du cerveau (vidéo de cellules de la microglie)

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

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I – La commande cérébrale du mouvement volontaire

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.

Une lésion du cortex moteur, par exemple suite à un accident vasculaire cérébrale (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.

II – Le cerveau, un organe composé de cellules spécialisées

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.

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

• 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.

III – Les voies motrices

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 à lieu sous le bulbe rachidien et explique la commande controlatérale du mouvement.

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.

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 – L’intégration neuronale

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

Le corps cellulaire des motoneurones effectue une sommation de ces informations : cette sommation peut être spatiale, si les informations arrivent en même temps de synapses différentes, ou 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 – La plasticité cérébrale

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, voie la création de connexions synaptiques. Ceci se traduit, à l’échelle de l’organe, par une réorganisation possible des aires cérébrales spécialisées.

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 – Action de substances exogènes sur le cerveau

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.

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.

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.

Le cerveau est composé de cellules spécialisées : les neurones et les cellules gliales. Chaque type cellulaire assure une ou plusieurs fonctions biologiques précises. Ensemble, ces cellules permettent le bon fonctionnement de l’organe cérébral.

Des expériences de stimulation du cortex cérébral ont permis de mettre en évidence des zones responsables de la commande du mouvement volontaire : les aires motrices. 

Le message nerveux est transmis du cerveau jusqu’aux muscles par des neurones dont le corps cellulaire est localisé dans le cortex cérébral et l’axone est situé dans la moelle épinière. Ces neurones établissent, toujours dans la moelle épinière, des connexions synaptiques avec les motoneurones innervant les muscles.

Chaque motoneurone est capable d’intégrer des informations diverses, c’est-à-dire d’en effectuer une sommation (spatiale et temporelle) et d’élaborer, à partir de ces informations, un message nerveux unique transmis par son axone. Un motoneurone peut se ramifier et innerver plusieurs cellules musculaires, mais une cellule musculaire ne reçoit des informations que d’un seul motoneurone.

Certains dysfonctionnements du système nerveux modifient le comportement et ont des conséquences sur la santé. Par exemple, un accident vasculaire cérébral peut provoquer des lésions cérébrales à l’origine de paralysies ou de troubles du langage. Le cerveau est un organe doué de plasticité : il se modèle au gré des expériences vécues. Cette propriété cérébrale permet l’apprentissage (intellectuel ou moteur) et la récupération, du moins partielle, après des lésions comme celles provoquées par un AVC.

Des réseaux de neurones permettent la communication entre différentes aires cérébrales. Les messages nerveux transmis par ces neurones sont codés en fréquence de potentiel d’action le long des fibres nerveuses et en concentration de neurotransmetteurs au niveau des synapses. La consommation de substances exogènes (étrangères à l’organisme), comme l’alcool ou d’autres drogues, peut perturber la propagation de ces messages nerveux et provoquer une addiction.

Animation : sommation temporelle

Animation : sommation spatiale

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