LES SYSTEMES DE CONTROLE

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1 LES SYSTEMES DE CONTROLE La réalisation d une performance sportive dépend pour beaucoup du bon fonctionnement des systèmes régulateurs que sont : - Le système nerveux - Le système hormonal A. Le système nerveux Le système nerveux humain est responsable de l envoi, de la réception et du traitement des influx nerveux ; tous les muscles et tous les organes dépendent de ce système pour fonctionner. 3 systèmes travaillent de concert : le système nerveux central ( SNC ), périphérique et autonome. Le SNC ou névraxe - l encéphale qui comprend le cerveau, le tronc cérébral et le cervelet - la moelle épinière Le système nerveux périphérique Il est représenté par les nerfs qui se détachent du cerveau. Il se divise en 2 composantes : - L une motrice qui comprend le SN somatique - L autre sensorielle Le SN autonome ou neuro-végétatif se subdivise lui-même en SN sympathique et parasympathique. Il est indépendant de la volonté ; il règle, coordonne le fonctionnement des organes bien qu il n en soit pas l origine. 1

2 1. Les cellules nerveuses ou neurones Elles sont caractérisées par leur filament ; elles composent le tissu nerveux et leur nombre est définitif dès la naissance ( pas de division cellulaire ). 2

3 2. Les centres nerveux et les nerfs Les corps cellulaires groupés entre eux dans les centres nerveux forment la matière grise. Les axones et les dendrites se regroupent en paquets et constituent : - Soit la substance blanche ( partie interne du cerveau et partie superficielle de la moelle épinière ) - Soit les nerfs 3. Influx nerveux ( IN )et propagation Les neurones sont des cellules excitables c'est-à-dire capables de générer une information de nature électrique sous l action d un stimulus. Le sens de propagation de l influx nerveux est toujours le même dans une neurone : dendrite corps cellulaire ou soma axone arborisation terminale 3

4 Leur organisation en réseaux permet de véhiculer l IN des centres récepteurs (fibres afférentes ) vers les centres nerveux et des centres nerveux vers les cellules effectrices, exemple : muscles ( fibres efférentes ). Les zones de jonction sont appelées synapses. A ce niveau, le message électrique se transforme en un message chimique : le neurotransmetteur qui est : l acétylcholine. Le SN réseau de communication 1) Différents récepteurs Les récepteurs codifient les sensations en les transformant en IN. Il existe différents récepteurs : a. Les récepteurs extroceptifs Leur rôle est de transmettre les stimulations venues de l extérieur. ( ex. : organes des sens ) Dans la peau, il y a 2 sortes de récepteurs : - Les mécano-récepteurs, sensibles à une excitation mécanique ( pression, pincement, ) - Les thermo-récepteurs, sensibles à des excitations thermiques 4

5 b. Les récepteurs introceptifs Ils captent les excitations venues de l intérieur. - Les viscéro-récepteurs, ce sont des mécano-récepteurs et surtout des chemo-récepteurs, sensibles à des variations chimiques ( ex. : augmentation du CO₂ dans le sang ) - Les proprio-récepteurs, ils transmettent l information des positions et les mouvements du corps. dans le muscle et les tendons se trouvent des fuseaux neuromusculaires sensibles à l allongement des fibres musculaires. Ils permettent le maintien de l équilibre et facilitent certains mouvements. dans les tendons le corpuscule de Golgi renseigne sur la traction exercée sur les muscles. le labyrinthe de l oreille renferme les récepteurs de l orientation, de la direction. 2) Composantes sensorielles : le SN sensoriel C est une partie du SN responsable de la sensation. Il regroupe des récepteurs sensoriels ; les voies nerveuses et les parties du cerveau responsables du traitement de l information sensorielle. L ensemble des systèmes sensoriels se divisent en sensibilité générale ou somesthésie et en sens dits spécifiques : les 5 sens. 3) Composantes motrices a. Le SN somatique C est la partie du système nerveux périphérique associée au contrôle volontaire des mouvements du corps via l action des muscles squelettiques et à la perception des stimuli externes via des récepteurs spécifiques. Le SN somatique est également constitué de fibres efférentes ( responsables de la contraction ) et afférentes ( recevant des informations de l extérieur ). 5

6 Elles engendrent une réponse à des stimuli : contraction musculaire.la jonction entre les fibres nerveuses et le muscle s appelle la plaque motrice. L IN libère de l acétylcholine ( neurotransmetteur ) qui engendre une réponse : la concentration des fibres musculaires. Chacune des fibres du nerf moteur ou motoneurone commande un nombre + ou important de fibres musculaires. L intensité de la contraction musculaire dépend de 2 phénomènes : - Le nombre de fibres musculaires stimulées, donc du nombre de fibres nerveuses excitées par l IN - L intensité de l IN Dans des efforts de faible intensité 50%, un petit nombre de fibres musculaires entre en action,si l effort perdure, d autres fibres prennent le relais. Si l effort augmente en intensité, un nombre de + en + important de fibres est stimulé jusqu à atteindre un maximum qui est de 80 % de l effort musculaire. 6

7 b. Le SN autonome C est la partie du SN responsable des fonctions automatiques non soumises au contrôle volontaire. Il contrôle les muscles lisses ( digestion vascularisation ), les muscles cardiaques et les glandes sécrétrices. Il est composé du SN sympathique et du SN parasympathique. Les 2 systèmes s autorégulent grâce à 2 médiateurs chimiques (hormones) : la noradrénaline ( SNP)et l adrénaline ( SNS ). 4) contrôle nerveux des différentes fonctions Le SN autonome ou sensoriel SN de la vie de régulation du milieu intérieur Les réflexes viscéraux régissent l activité des muscles lisses, des muscles cardiaques de même que diverses fonctions : - Réflexe salivaire - Réflexe pupillaire - Fonction digestive - PA - transpiration Le SN somatique SN de la vie de relation avec le milieu extérieur Les réflexes somatiques stimulent les muscles squelettiques : - réflexe oculaire - réflexe du retrait d une main d un objet brûlant - réflexe de mettre la main en avant quand on tombe Une grande partie des activités courantes de l organisme est programmée sous forme de réflexe. De nombreux réflexes sont des réflexes spinaux qui ne font intervenir que des neurones de la moelle épinière et se produisent sans que l encéphale y participe. La moelle épinière ( ME ) est le centre d intégration (CI ) de l arc réflexe. 7

8 Notion de réflexe Un réflexe est une réponse rapide, prévisible, automatique et involontaire à un stimulus. Il peut être inné ( réflexe rotulien ) ou acquis. Il devient automatique par la répétition ( ex. : conduite automobile ). Il se produit dans une voie nerveuse appelée «arc réflexe» qui relie un neurone sensitif à un ou plusieurs neurones moteurs. Tout arc réflexe nécessite la présence d au moins 5 éléments : Un réflexe est : - monosynaptique s il existe une synapse unique entre le neurone afférent et le neurone efférent 8

9 - polysynaptique s il existe un ou plusieurs neurones d association appelés aussi inter neurones entre afférences sensorielles et afférences motrices dont les synapses sont situés dans le SNC. Les réflexes peuvent être, selon l origine du stimulus, extéroceptifs ou intéroceptifs. 5)Les réflexes spinaux somatiques ( muscles ) a. Information sensorielle provenant du fuseau neuromusculaire Les fibres neuro-musculaires ( FNM ) sont des récepteurs proprioceptifs encapsulés situés dans la partie charnue du muscle. 9

10 La densité des récepteurs varie en fonction des muscles : densité importante : muscle de la main et des doigts muscle de la nuque muscle extra oculaire densité faible : muscles posturaux Les fibres intrafusales sont innervées par des terminaisons sensorielles de 2 types de neurones dont les corps cellulaires sont situés dans un ganglion spinal de la racine dorsale de la moelle épinière. Elles sont sensibles à la longueur et aux variations de longueur du muscle. 10

11 b. Reflexe myotatique C est ce type de circuit monosynaptique que teste le neurologue lorsqu il percute le tendon du genou avec un marteau, provoquant en retour la contraction réflexe du quadriceps. C est un réflexe d étirement. Il a pour finalité de maintenir une longueur déterminée du muscle. Les effets du réflexe myotatique ne se limitent pas au seul muscle étiré. L augmentation de l étirement d un muscle produit une contraction coordonnée des muscles synergiques et un relâchement des muscles antagonistes. Un étirement du biceps, muscle fléchisseur, provoque la contraction du biceps ainsi que celle du brachial antérieur et le relâchement du triceps. Le réflexe myotatique inverse est un réflexe inhibiteur. 11

12 c. Réflexe de flexion C est une légère flexion articulaire de courte durée en réponse à une stimulation tactile légère de l extrémité du membre. Son but : éloigner de façon automatique du stimulus la partie du corps menacée. Quand la stimulation est forte, un retrait complet du membre apparaît. C est donc un réflexe de retrait, de défense. Le réflexe de flexion est poly synaptique. Les mouvements engendrés sont donc fonction de l intensité et de la durée de la stimulation ( contraction et durée de contraction augmentent avec l intensité ) 12

13 d. réflexe de flexion - extension croisée L arc réflexe fait intervenir une chaîne d inter neurones qui excitent les extenseurs et inhibent les fléchisseurs contralatéraux. C est un réflexe particulièrement important pour le maintien de l équilibre. Les réflexes à partir des arcs-réflexes de flexion sont pour la plupart des réflexes de protection et conduisent à la réalisation des mouvements coordonnés. 13

14 6) L activité réflexe végétative Pour adapter les fonctions végétatives aux besoins de l organisme, le SNV utilise comme base fonctionnelle ; - ses 2 versants moteurs : le SN sympathique et le SN parasympathique - l arc réflexe avec ses voies afférentes et ses voies efférentes qui permet de moduler l équilibre entre les 2 versants. Les fibres afférentes véhiculent des informations relatives à la douleur et des informations venant des mécano et des chémorécepteurs des poumons, du tube digestif et du cœur. Les fibres efférentes commandent la réponse des muscles lisses des différents organes ( muscle cardiaque, glandes et poumons ). a. Contrôle de l activité des centres moteurs végétatifs Le SNV possède une innervation afférente importante à partir des viscérocepteurs situés dans la paroi des organes qu il contrôle information sur l état fonctionnel et sur le milieu intérieur modulation précise de la commande aux organes pour maintenir l homéostasie de l organisme 14

15 Les viscérocepteurs traitent des informations de différente nature : - chimique : taux d oxygène - thermique : température du sang - mécanique : remplissage des viscères mesuré par l étirement des tissus ( ex. : mécano sensibilité pulmonaire et/ou barorécepteur mesurant la pression artérielle ) La voie réflexe spinale végétative assure l interconnexion entre afférent et efférent au niveau de la moelle épinière. Elle comporte au moins 3 synapses ; les arcs réflexes spinaux végétatifs sont donc poly synaptiques. Les réflexes engendrés sont des réflexes d ajustement automatique qui ont lieu à notre insu ou non. b. Contrôle de l activité des centres moteurs végétatifs Les neurones pré-ganglionnaires élaborent la commande efférente viscérale après intégration des informations sensorielles mais cela ne signifie pas que le SNV fonctionne en autonomie complète. Le pouvoir du cerveau sur l état interne du corps est considérable. L activité réflexe végétative est modulée par diverses régions cérébrales Ex1 : vous êtes en colère, vous avez peur FC, PA, ventilation augmentent Le responsable, c est l hypothalamus. Ex2 : vous êtes dans les starting-blocks avant même d avoir démarré votre effort, la FC augmente. Le responsable, c est le cortex moteur cérébral qui assure une accélération cardiaque anticipatrice. Conclusion : L autonomie du SNV n est que relative. ex. : Yogi qui arrive à baisser sa pression artérielle! 15

16 7) Les mouvements volontaires Le cerveau est le centre de ces mouvements volontaires. a. Ils sont différents des mouvements réflexes : Ils sont intentionnels, améliorés par l apprentissage et l expérience et ne requièrent pas d information sensitive pour être mis en jeu. 16

17 b. Ils nécessitent d identifier et de localiser une cible, d organiser un plan d action, d exécuter le programme : - le plan d exécution dépend du cortex - le faisceau cortico-spinal relie l aire motrice primaire aux motoneurones de la corne antérieure pour générer le mouvement. c. Recherche de la performance L entraînement sportif n est en fait que la recherche du mouvement optimal le plus perfectionné pour effectuer une action précise. Le cerveau, lors de l entraînement, cherche à atteindre un but précis qui est celui de la recherche du mouvement le plus rapide, le plus simple et consommant le moins d énergie pour effectuer l action souhaitée. Pour atteindre ce mouvement optimal, le cerveau va tester, au cours de la répétition du mouvement, toutes les possibilités d action pour atteindre le but choisi. Au fur et à mesure, il conserve le mouvement le plus simple jusqu à atteindre le mouvement optimal. C est le processus d automatisation. Il importe d automatiser un geste juste car tout peut s automatiser, le bon comme le mauvais geste. L apprentissage doit être précis et rigoureux afin d imprimer le meilleur geste possible. CERVEAU Prise d information Stade de décision Stade d exécution Programme moteur M.E. Rétro-action Action 17

18 8) Fonction automatique a. Régulation de la respiration Les centres respiratoires représentent un ensemble de neurones reliés entre eux, capables de recevoir, de mesurer et d envoyer des informations. Ils sont situés dans une partie du tronc cérébral. L automatisme peut être modulé par différents stimuli : des stimuli nerveux - type réflexe : les mécano-récepteurs - les récepteurs proprioceptifs des membres Stimulés par la mobilisation des segments, ils interviennent dans l adaptation ventilatoire à l effort physique. des stimuli humoraux Ce sont des modifications chimiques dont les principales sont la teneur en oxygène, en gaz carbonique et en ions hydrogène. Une augmentation du CO₂ et d Hydrogène ou une diminution d oxygène entraîne une augmentation de la ventilation. Cette augmentation est d origine nerveuse au début de l effort puis secondairement interviennent les stimuli humoraux. Par contre, à la fin de l effort, les stimuli nerveux cessent, ce qui explique le temps mis pour retrouver la ventilation de repos. b. Régulation de l appareil circulatoire A l effort, le débit circulatoire doit s adapter pour assurer le métabolisme des cellules. Il s effectue par l articulation de 2 facteurs : - au niveau local,par la variation du diamètre des capillaires - au niveau général, par la régulation du débit cardiaque Pour augmenter le débit cardiaque, le cœur doit avoir un VES plus important et une fréquence de contraction/relâchement plus rapide. 18

19 L adaptation du débit et donc de la FC est liée au SN autonome ou sensoriel parasympathique qui diminue la FC et sympathique qui à l inverse l augmente. L intervention du SNA est régi par la teneur du sang en oxygène et en CO₂ et par la PA. c. Régulation de la pression artérielle mécanisme nerveux Les fibres nerveuses sympathiques diminuent le diamètre des artérioles. ( vasoconstriction ) A l inverse, les fibres parasympathiques l augmentent ( vasodilatation ) mécanisme humoral et hormonal Les modifications de la teneur dans le sang en O₂, CO₂ et ions H augmentent le calibre des artères. L adrénaline, hormone secrétée par la glande médullosurrénale entraîne une vasocontriction. d. Régulation de la température interne En dehors de la respiration et de la circulation, le SNA contrôle la température. L énergie utilisée par l appareil musculaire ne représente que 20 à 25 % de l énergie totale produite par les réactions chimiques, le reste est transformé en chaleur qu il faut évacuer pour que la température interne reste stable. Index Somesthésie : ensemble de différentes sensations ( pression, chaleur, douleur) Somatique : relatif au corps, en opposition à psychique Humoral : relatif aux liquides dans l organisme, aussi appelé humeurs du corps Proprioceptif : qui se rapporte à la sensibilité du SN, aux informations provenant des muscles, des articulations et des os 19

20 B. Le système hormonal ou endocrinien Le système endocrinien est composé d un ensemble d organes ( glandes endocrines ) possédant une fonction : la sécrétion d une substance chimique, l hormone. Les principales glandes endocrines sont : l épiphyse, l hypophyse, l hypothalamus, la thyroïde, les surrénales, le pancréas endocrine ( insuline glucagon ) les ovaires et les testicules. 1) L hypophyse Elle est en relation avec l hypothalamus qui contrôle, par feedback, ses sécrétions : - hormone de croissance - hormone stimulant la sécrétion des autres glandes 2) La thyroïde L hormone thyroïdienne, notamment la thyroxine, intervient dans le processus de croissance. 3) Les glandes surrénales Elles sont situées au dessus des reins : - la médullo-surrénale secrète l adrénaline et la noradrénaline, médiatrices des SN sympathique et parasympathique - la cortico-surrénale secrète les hormones corticoïdes et notamment le cortisol. Elle est importante pour le travail musculaire. 4) Le pancréas Il secrète l insuline et le glucagon qui interviennent dans la régulation de la glycémie. 5) Les glandes sexuelles Hormones mâles : la testostérone Hormones femelles : œstrogènes et progestérone 20

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