Chapitre 8/ Cerveau et mouvements volontaires

Maladie de Charcot : comment peut-on expliquer l’état dans lequel se trouve l’ancien rappeur Pone ?

Lors du réflexe myotatique, le cerveau n’est pas un acteur de la contraction musculaire, car c’est un réflexe; en revanche, lorsque nous voulons faire un mouvement, notre cerveau intègre nos informations sensorielles pour commander nos muscles comme lorsque nous voulons frapper dans une balle de tennis.

Comment notre cerveau contrôle-t-il nos muscles ? Comment peut-on voir le cerveau en fonctionnement ? Comment le message nerveux est-il conduit du cerveau aux muscles ? Que se passe-t-il dans le cerveau lorsque nous apprenons un geste très précis comme jouer d’un instrument de musique ?

1- Découverte du cerveau :

Le cerveau est composé de neurones et de cellules gliales assurant le bon fonctionnement de l’ensemble. L’exploration du cortex cérébral permet de découvrir les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements volontaires. Les aires motrices à l’origine des mouvements volontaires sont situées dans le lobe frontal, en avant du sillon de Rolando. Les aires motrices supplémentaires et l’aire pré-motrice intègrent des stimuli internes et externes. L’information résultante de ces intégrations est alors transmise à l’aire motrice primaire qui est chargée de la programmation du mouvement. L’IRM ou image par résonance magnétique est l’outil de prédilection pour étudier le cerveau.

2-Le cerveau, un organe formé d’aires dédiées à une fonction:

Les messages nerveux moteurs qui partent de l’aire motrice primaire cheminent par des faisceaux de motoneurones centraux qui descendent dans la moelle jusqu’aux motoneurones. Des lésions médullaires coupent les faisceaux de motoneurones centraux ce qui explique l’effet paralysant de ces lésions. Le corps cellulaire du motoneurone situé dans la moelle épinière reçoit des informations diverses qu’il intègre sous la forme d’un message moteur unique. Chaque fibre musculaire reçoit le message d’un seul motoneurone. Certains dysfonctionnements du système nerveux modifient le comportement et ont des conséquences sur la santé.

3-Des cartes motrices spécifiques de chaque individu:

Une carte motrice est une représentation des zones cérébrales activées lors d’un mouvement volontaire. La comparaison des cartes motrices au niveau du cerveau de plusieurs individus montre des différences importantes. Loin d’être innées, les différences de cartes motrices entre individus s’acquièrent au cours du développement, de l’apprentissage des gestes et de l’entraînement.

4-Une certaine flexibilité nommée plasticité:

Cette plasticité cérébrale explique aussi les capacités de récupération du cerveau après la perte de fonction accidentelle d’une petite partie du cortex moteur. Les capacités de remaniements se réduisent tout au long de la vie, de même que le nombre de cellules nerveuses.

Conclusion:

Le cerveau est un organe très particulier découpé en aires spécialisées dans une fonction. Ces aires reçoivent des informations de la périphérie du corps et y répondent en envoyant une commande motrice en direction de la périphérie. Mais, ces aires ne sont pas fixes: l’apprentissage permet d’augmenter l’activité d’une zone ou bien certaines zones peuvent être dédiées à une fonction qui n’était pas celle de départ. C’est ce l’on appelle la plasticité du cerveau, propriété découverte il y a seulement 20 ans !

Schémas à connaitre:

Capture d’écran 2021-01-13 à 09 Source: banque de schéma de l’académie de Dijon

Révisez avec Mr Révisions:

Travaux pratiques:

TP/ Comprendre les conséquences d’un Accident Vasculaire Cérébral ou AVC

TP/ Comprendre la notion de plasticité cérébrale

Vidéos :

https://www.reseau-canope.fr/corpus/video/la-commande-du-mouvement-83.html

https://www.cea.fr/multimedia/pages/videos/culture-scientifique/sante-sciences-du-vivant/irm-anatomique-irm-fonctionnelle.aspx

https://www.pedagogie.ac-nice.fr/svt/productions/IRMvirtuelle/index.htm?mode=college

Des aires dédiées à certaines tâches

Une expérience troublante:

Représentation schématique de la collaboration des aires du cerveau impliquées dans la commande motrice

Maladie de Charcot:

Les signes et symptômes de la maladie de Charcot (SLA) – ICM

Motricité et plasticité cérébrale

Le cortex, partie la plus externe du cerveau se caractérise, entre autres, par sa plasticité. Certaines aires semblent dédiées à l’accomplissement de tâches définies. Dans le cas de la lecture, on parle des aires cérébrales de la lecture, visibles dans le document 1.

À partir des informations issues des documents montrer que, même si l’aire impliquée dans la reconnaissance des mots a toujours la même localisation, il existe une plasticité fonctionnelle.

Document 1 : Les aires impliquées dans la lecture

Lors de la lecture, certaines aires du cerveau sont spécifiquement activées. Le toucher en active d’autres.

Document 2 :

Document 2a : protocole expérimental.

Deux groupes de sujets ont été utilisés pour une expérience portant sur la lecture.

Toutes les personnes participantes sont voyantes et savent lire.

Un groupe a les yeux entièrement masqués durant les cinq jours de l’expérience (groupe A), l’autre non (groupe B).

Les deux groupes de personnes sont immergés dans un programme de stimulation tactile, incluant une éducation intensive de la lecture en braille (lecture basée sur le toucher des doigts).

Des IRM fonctionnelles (IRM f) ont été réalisées au jour 1 et au jour 5 de cette expérience, pendant un exercice de lecture en braille pour les deux groupes.

Document 2b : résultats des IRM f réalisées sur les deux groupes de sujet.

Évolution de la zone corticale motrice dédiée aux doigts en fonction de l’entraînement au piano.

On étudie les effets d’un entraînement moteur au travers des mouvements des doigts.

Chaque jour, pendant 5 jours, 3 groupes de 6 personnes non musiciennes viennent pratiquer le piano (ou ne rien faire) pendant 2 heures.

Groupe 1 : les personnes pratiquent une séquence de huit notes à faire avec la main droite (notamment avec le doigt le plus long) au piano avec un métronome.
Groupe 2 : les personnes jouent ce qu’elles veulent au piano mais n’ont pas le droit de jouer des séquences fixes.
Groupe 3 : les personnes ne font rien.

Tous les jours, on procède à une stimulation magnétique transcrânienne (TMS) qui permet de définir la cartographie des zones motrices corticales pour les muscles fléchisseurs et extenseurs du plus long doigt de la main droite.

L’activité de la zone corticale mesurée pour les 3 groupes pendant les 5 jours est présentée dans le tableau suivant.