Les réflexes

Les réflexes mettent en jeu différents éléments qui constituent l’arc-réflexe.

À partir d’une sensation de départ (stimulus) captée par un récepteur sensoriel, un message nerveux codé en potentiels d’action est élaboré. Il circule dans les neurones sensoriels jusqu’au centre nerveux (corne dorsale de la moelle épinière) où se produit le relais synaptique sur le neurone-moteur.

Celui-ci conduit le message nerveux jusqu’à la synapse neuromusculaire, qui met en jeu l’acétylcholine.

La formation puis la propagation d’un potentiel d’action dans la cellule musculaire entraînent l’ouverture de canaux calciques à l’origine d’une augmentation de la concentration cytosolique en ions calcium, provenant du réticulum sarcoplasmique pour les muscles squelettiques. Cela induit la contraction musculaire et la réponse motrice au stimulus.

Diaporama du chapitre : "Les réflexes"

Activité : commande nerveuse et réflexe achilléen

Activité : le circuit nerveux du réflexe myotatique

Protocole : enregistrement du réflexe myotatique

TP : mode d’action du curare sur la synapse neuromusculaire

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I – Les étapes d’une réaction réflexe

En percutant légèrement le tendon qui relie le muscle à l’os, on observe une réaction de contraction du muscle en réponse à son propre étirement : c’est le réflexe myotatique. Ce réflexe participe au tonus musculaire. En effet, les muscles sont en permanence en tension, ce qui permet au corps de s’opposer à l’action de la gravité.

Lors du réflexe myotatique, la contraction d’un muscle en réponse à son étirement s’accompagne du relâchement du muscle antagoniste.

Chez les personnes atteintes de lésions du cerveau ou de la moelle épinière, le réflexe est perturbé, ce qui montre que le système nerveux central intervient dans la réalisation du réflexe myotatique. Le délai entre la stimulation du tendon et la réponse du muscle met en évidence un aller-retour du message par voie nerveuse entre le muscle et la moelle épinière. Le test médical des réflexes permet de s’assurer du bon fonctionnement des centres nerveux.

II – Le circuit cellulaire du réflexe

Les muscles sont reliés à la moelle épinière par des nerfs qui contiennent les prolongements des neurones, dendrites ou axones.

Les expériences de section montrent qu’il existe des neurones afférents, sensitifs, passant par la racine dorsale, et des neurones efférents, moteurs, passant par la racine ventrale.

Les dendrites des neurones sensitifs sont connectées à des cellules musculaires modifiées, ce qui constitue le fuseau neuromusculaire.

Cette structure assure une fonction de récepteur sensitif sensible à l’étirement. À partir du corps cellulaire du neurone sensitif situé dans le ganglion spinal de la racine dorsale du nerf, un axone se projette sur le corps du neurone moteur situé dans la corne ventrale de la moelle épinière. Ce motoneurone se prolonge par un axone qui établit des jonctions neuromusculaires avec plusieurs cellules musculaires.

En plus des synapses excitatrices, les motoneurones reçoivent également des synapses inhibitrices. C’est par cet intermédiaire que les motoneurones du muscle antagoniste sont inhibés lors d’un réflexe.

III – La propagation et le codage du message nerveux

Une microélectrode placée dans une cellule permet d’enregistrer une différence de potentiel électrique entre l’intérieur de la cellule, négatif, et l’extérieur de la cellule, positif. Les cellules maintiennent une différence de répartition des ions de part et d’autre de la membrane plasmique. Sur les neurones, ce potentiel peut brusquement s’inverser avant de revenir à son état initial. Cette dépolarisation locale de la membrane est appelée potentiel d’action. Un potentiel d’action peut se propager de proche en proche, le long des dendrites et des axones.

L’enregistrement des potentiels d’action sur les fibres nerveuses connectées au muscle montre que l’intensité du stimulus et l’intensité de la réponse musculaire sont codées en fréquence de potentiels d’action.

IV – La stimulation de la contraction musculaire

Les zones de contact entre deux neurones ou entre un neurone et une cellule musculaire forment une structure particulière, appelée synapse.

Dans la cellule pré-synaptique, de nombreuses vésicules occupent le bouton synaptique. Chaque vésicule est remplie d’un neurotransmetteur. À l’arrivée d’un potentiel d’action dans le bouton synaptique, les vésicules fusionnent avec la membrane plasmique et libèrent le neurotransmetteur dans la fente synaptique. Celui-ci diffuse dans la fente synaptique, se fixe sur le neurone post-synaptique et déclenche le départ d’un potentiel d’action. C’est la quantité de neurotransmetteurs libérée qui détermine la dépolarisation de la cellule post-synaptique : il y a donc un codage biochimique en concentration du message nerveux lors du franchissement de la synapse.

Dans le cas de la jonction neuromusculaire, le neurotransmetteur est l’acétylcholine. La fixation d’une quantité suffisante d’acétylcholine sur la cellule musculaire déclenche la propagation d’un potentiel d’action le long de la cellule. La dépolarisation de la cellule musculaire provoque l’ouverture de canaux calciques et la libération d’ions Ca2+ dans le cytosol à partir du réticulum sarcoplasmique. Les ions Ca2+ se fixent sur les myofibrilles, ce qui entraîne leur contraction.

Des récepteurs sensoriels détectent en permanence les informations venant de l’environnement (stimulus). Un stimulus donne naissance à un message nerveux envoyé vers les centres nerveux (moelle épinière et cerveau). De là, par alors un message nerveux moteur qui provoque la contraction des muscles, et donc une réponse motrice de l’organisme. Dans le cas du réflexe myotatique, le message nerveux fait un aller-retour entre le muscle et la moelle épinière. Le réflexe est très rapide et indépendant de la volonté.

Le récepteur sensoriel qui détecte le stimulus est porté par l’extrémité d’un neurone sensoriel. Le corps cellulaire du neurone sensoriel est localisé dans le ganglion spinal, sur la racine dorsale du nerf rachidien. Il envoie un axone vers l’intérieur de la moelle épinière, dans la substance grise, où il établit un contact (synapse) avec le corps cellulaire d’un neurone moteur.

Le neurone moteur se prolonge dans le nerf rachidien par un axone qui aboutit sur les cellules musculaires, où se situe la synapse neuromusculaire. Le neurone moteur du muscle antagoniste est connecté au réseau par des synapses inhibitrices.

Le stimulus provoque le départ de potentiels d’action sur la fibre nerveuse. Un potentiel d’action est une variation brusque de la différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur de la membrane cellulaire d’un neurone, capable de se propager de proche en proche à la surface du neurone.

L’intensité du stimulus est codée en fréquence de potentiel d’action sur les neurones.

Arrivé à une synapse, le potentiel d’action est relayé par un neurotransmetteur. Celui-ci diffuse de la cellule pré-synaptique à la cellule post-synaptique, où il se fixe sur un récepteur membranaire, déclenchant ainsi le départ d’un nouveau potentiel d’action.

L’intensité du stimulus est codée en concentration de neurotransmetteurs dans les synapses entre les neurones ou entre un neurone et une cellule musculaire.

Dans la synapse neuromusculaire, l’arrivée d’un potentiel d’action provoque la libération d’acétylcholine, qui se fixe sur la cellule musculaire et déclenche sa dépolarisation.

Le potentiel d’action qui se propage dans la cellule musculaire conduit à l’ouverture de canaux calciques situés sur le réticulum sarcoplasmique. Les ions calcium stockés dans le réticulum sarcoplasmique se déversent alors dans le cytosol et provoquent la contraction de la cellule musculaire.

Animation : sommation temporelle

Animation : communication neuronale

À venir