Mise en situation et recherche à mener. Ressources

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1 TP 3 : Le contrôle central des mouvements volontaires Mise en situation et recherche à mener Un homme, Monsieur X, a été hospitalisé en urgence après un accident vasculaire cérébral (hémorragie soudaine au niveau du cerveau pouvant entraîner des dégâts neurologiques majeurs). Cet individu présente une hémiplégie droite (paralysie du côté droit du corps : face, membre supérieur, membre inférieur). Chez ce patient, le réflexe myotatique est «intact», certifiant qu'aucune lésion de la moelle épinière ou des nerfs n'a été décelée. Sa paralysie n'est donc liée ni à une altération de la moelle épinière, ni à une altération des nerfs innervant les muscles. On cherche à déterminer l'origine de la paralysie dont souffre Monsieur X. Ressources Document 1 : L'organisation du cortex cérébral Le cerveau est constitué de deux hémisphères cérébraux dont la partie périphérique forme le cortex cérébral. C est le siège des fonctions nerveuses les plus élaborées telles que le langage, la mémoire et la conscience. Le cerveau intervient aussi dans des fonctions comme le mouvement volontaire ou la sensibilité. Le cortex a été subdivisé en 4 parties ou lobes, nommés en fonction de leur position. ( et Matériel disponible: - ordinateur - logiciel de visualisation d'images d'irmf Document 2: principe d'acquisition d une image d IRM fonctionnelle (IRMf) L'IRM (Imagerie pas Résonance Magnétique) fonctionnelle est fondée sur l'observation des variations de l'oxygénation du sang et des débits sanguins cérébraux locaux. Pendant que l individu accomplit une tâche motrice simple, l IRMf permet de localiser dans son cerveau les zones activées par la tâche réalisée. L image obtenue représente les zones du cerveau statistiquement plus actives entre des conditions avec mouvement et des conditions sans mouvement. Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de déterminer l'origine de la paralysie de Monsieur X. Conseil : La démarche proposée doit indiquer les observations à effectuer et comment les résultats obtenus seront exploités pour répondre au problème.

2 Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Mettre en œuvre le protocole de visualisation d'irm anatomiques et fonctionnelles afin de déterminer les régions corticales impliquées dans le contrôle du mouvement volontaire et les zones éventuellement touchées chez le patient étudié. (voir fiche protocole jointe). Etape 3 : Présenter des résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix, présenter et traiter les données obtenues pour qu'elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème. Conseil : il s'agit ici de présenter les résultats obtenus sous une forme claire, scientifique et rigoureuse. Vous avez le choix de la présentation en veillant à choisir une forme pertinente et qui mette en valeur les éléments les plus significatifs pour la résolution du problème étudié. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Exploiter les résultats pour montrer que la paralysie de Monsieur X peut s'expliquer par une anomalie affectant une région particulière du cortex.

3 Matériel disponible et protocole d'utilisation du matériel Ressource complémentaire : Description des conditions d acquisition d'irm fonctionnelles - Images cérébrales anatomiques et fonctionnelles de monsieur Z (sujet 13112) : ce sujet reçoit l instruction suivante :"cliquez trois fois sur le bouton droit" (20 essais sont réalisés). Les aires impliquées dans la réponse motrice de la main sont mises en évidence sur les images fonctionnelles. - Image cérébrale anatomique de monsieur X (sujet 12212) réalisée 24 heures après son accident cérébral. Matériel : Afin de déterminer si l'entraînement peut modifier l'organisation des Logiciel EduAnatomist et sa fiche technique aires motrices d'un individu adulte : accès : Bureau Rac Logiciel SVT Images d'irm anatomiques et fonctionnelles de monsieur Z lors de mouvements volontaires de la main droite : 1. IRMsujet13112anat 2. IRMsujet13112fonctionMotriciteMainDroiteVersusGauche accès : images contenues dans le dossier «TP3 Eduanatomist» (sur le bureau) Charger avec EduAnatomist les images d IRM anatomique et fonctionnelle d encéphale du sujet (Monsieur Z) Pour l'image anatomique, choisir : palette «B-W LINEAR», seuil bas : 0 et seuil haut : 100. Pour l'image fonctionnelle, choisir : palette «Blue-redfusion», seuil bas : 80 et seuil haut : 100. Régler les plans de coupe afin de localiser la zone cérébrale la plus active Images d'irm anatomiques de monsieur X, 24 heures après son AVC : 3. IRMsujet12212anatpathologieAVC_T2_J1 accès : images contenues dans le dossier «TP3 Eduanatomist» (sur le bureau) Charger avec EduAnatomist les images d IRM anatomique du sujet (Monsieur X) Pour l'image anatomique, choisir : palette «B-W LINEAR», seuil bas : 0 et seuil haut : 100.

4 Proposition de correction Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation-problème Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de déterminer l'origine de la paralysie de Monsieur X. Nous allons chercher à montrer que la paralysie a pour origine une lésion cérébrale affectant une région du cerveau impliquée dans le contrôle des mouvements. Dans un 1 er temps, nous allons repérer où est localisée cette zone (en utilisant une IRMf d'un individu sain effectuant un mouvement volontaire) puis dans un 2d temps vérifier que la lésion est située dans cette région du cortex. Si c'est le cas, nous pourrons envisager que la paralysie est provoquée par une altération de la zone corticale responsable des mouvements volontaires ; si ce n'est pas le cas, nous devrons formuler une autre hypothèse. a. Mettre en œuvre le protocole Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables Etape 3 : Présenter des résultats pour les communiquer Sous la forme de votre choix, traiter les résultats obtenus (étape 2.c) pour les communiquer. Nous allons donc dans un 1 er temps, nous intéresser à l'activité cérébrale d'un individu sain (Monsieur Y) auquel on a demandé d'effectuer des mouvements avec sa main droite. Les images ci-dessous correspondent à des IRMf réalisées pendant cette expérience (Sujet : Mouvements main droite). L'image ci-contre traduit donc l'activité fonctionnelle du cerveau lors de mouvements de la main droite (plus précisément, les variations de l'oxygénation du sang et des débits sanguins cérébraux locaux qui expriment des variations d'activités des zones du cerveau : une augmentation de l'oxygénation du sang indique une activité intense d'une région cérébrale). On constate que la réalisation de tels mouvements est associée à une activité cérébrale plus importante (marquée par des zones colorées, repérées ici par des cercles bleus) dans des régions du cerveau toutes localisées dans l'hémisphère gauche et plus précisément au niveau d'une région appelée aire frontale. Cette région doit donc être responsable de la réalisation des mouvements de la main droite.

5 Etudions maintenant une IRM anatomique de l'individu X, soufrant d'une hémiplégie droite après un AVC. Ces documents sont des IRM réalisées sur le patient 24h après son AVC ; ils mettent en évidence l'existence d'une zone anormale (cercle rouge) qui traduit une détérioration des tissus nerveux. Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème Les IRM anatomiques de l'individu X, mises en relation avec les informations apportées par les IRMf de Monsieur Y, permettent de situer la zone altérée au niveau des aires corticales gauche liées à la motricité (du côté droit). Ainsi, l'avc a provoqué chez ce patient une destruction irréversible de tissus nerveux au niveau des aires corticales gauches qui explique l'hémiplégie droite survenue à l'individu.