Chapitre 13 Le réflexe myotatique Un exemple de commande réflexe du muscle Comment l'observation d'un réflexe renseigne-t-elle sur l'intégrité du système neuro-musculaire? I. Le réflexe myotatique, un réflexe de posture Voir activité 27, et notamment le schéma de l'arc-réflexe, à connaître. En donnant un coup sec sur le tendon d'un muscle, on provoque son étirement. Lorsque le système nerveux fonctionne normalement, le muscle répond à cette stimulation en se contractant. Il s'agit d'une activité réflexe, involontaire, appelée réflexe myotatique. A retenir : Les muscles antigravitaires sont dans un état de contraction permanent (tonus musculaire). Celui-ci est ajusté en permanence grâce au réflexe myotatique, ce qui permet le maintien de la posture : - Lors de la station debout, tout déséquilibre engendre l'étirement de certains muscles. - Un réflexe myotatique est la contraction involontaire d'un muscle en réponse à son étirement. La réalisation d'un réflexe myotatique fait intervenir des chaînes de neurones reliant les récepteurs sensoriels aux effecteurs musculaires via un centre nerveux intégrateur, la moelle épinière. II. Qu'est-ce qu'un neurone? Doc. 3 p. 357 Schéma-type d'un neurone Un neurone est une cellule nerveuse spécialisée dans la transmission des messages nerveux, caractérisée par un corps cellulaire (où se trouvent le noyau et différents organites) et des prolongements cytoplasmiques : axone et dendrites. Une fibre nerveuse est un axone, souvent enrobé d'une gaine de myéline. (La myéline est produite par des cellules qui s'enroulent autour de l'axone.) 1/6
III. Quels sont les éléments de l'arc-réflexe myotatique? 1. La détection de l'étirement Doc.1 p.356 (Erreur : rayer proprement au crayon la légende dendrite, la remplacer par axone.) L'étirement d'un muscle stimule les fuseaux neuromusculaires qui sont des récepteurs sensoriels localisés dans le muscle. Un fuseau neuromusculaire est un mécanorécepteur sensible à l'étirement, constitué de fibres musculaires modifiées autour desquelles s'enroulent les dendrites d'un neurone. 2. Conduction du message jusqu'à la moelle épinière Doc3 p. 355, photo en bas à droite. Un nerf est constitué par des milliers de fibres nerveuses. Chaque fibre nerveuse est constituée d'un axone entouré d'une gaine isolante de myéline. Un même nerf contient des fibres nerveuses afférentes (sensitives) qui conduisent le message nerveux de la périphérie vers un centre nerveux, et des fibres nerveuses efférentes (qui conduisent le message d'un centre nerveux vers la périphérie). La fibre nerveuse afférente reliée au récepteur stimulé, conduit des messages vers le centre nerveux responsable du réflexe : la moelle épinière. Cette fibre afférente est l'axone d'un neurone en T dont le corps cellulaire est dans le ganglion de la racine dorsale d'un nerf rachidien. 3. Traitement du message dans la moelle épinière Doc. 2 p. 354 et 3 p. 355 La moelle épinière est formée de substance blanche vers l'extérieur et de substance grise au milieu. La substance blanche est formée de très nombreuses fibres nerveuses (comme les nerfs) ; la substance grise contient les corps cellulaires de neurones, en particulier, dans la corne ventrale, les corps cellulaires des motoneurones, qui envoient les messages nerveux commandant aux muscles de se contracter. Dans la moelle épinière, le message afférent créé par l'étirement du muscle est transmis aux motoneurones innervant le muscle concerné et les excite. Ceux-ci envoient alors des signaux commandant aux fibres musculaires du muscle étiré de se contracter. Le même message afférent excite un interneurone inhibiteur qui inhibe les motoneurones innervant le muscle antagoniste. Par conséquent, le muscle antagoniste se relâche. Ainsi, l'étirement d'un muscle provoque la contraction du muscle étiré et le relâchement du muscle antagoniste. La moelle épinière est le centre nerveux intégrateur de ce réflexe. 4. Transmission du message aux fibres musculaires Les fibres efférentes sont les axones des motoneurones. Elles conduisent les messages efférents en passant par la Moelle épinière racine ventrale du nerf rachidien concerné. Elles sont en Liquide céphaloconnexion avec les fibres musculaires (=cellules rachidien musculaires) effectrices du muscle étiré au niveau de plaques motrices visibles dans le doc. 2 p. 356. "Queue de Conclusion du III L'examen des réflexes myotatiques renseigne sur l'intégrité des différents éléments impliqués dans le réflexe concerné, nerfs et moelle épinière notamment. Exemple (ci-contre) : une hernie discale peut comprimer les racines du nerf ischiatique, engendrant une sciatique : l'inflammation du nerf provoque des douleurs intenses dans la jambe, une diminution voire une abolition du réflexe achilléen, et finalement une paralysie du pied. 2/6 cheval" constituée par le départ de nombreux nerfs Disque intervertébral écrasé faisant saillie dans le canal rachidien et comprimant les racines du nerf ischiatique Vertèbre lombaire L5 Vertèbre sacrée S1
IV. Nature et codage du message nerveux 1. Potentiel de repos et potentiel d'action Doc. 2 p. 358. Dans toute cellule, il existe une différence de potentiel entre les faces interne et externe de la membrane plasmique : la face interne est chargée négativement par rapport à la face externe de la membrane. En l'absence de stimulation, la membrane d'un neurone est elle aussi polarisée électriquement: c'est le potentiel de repos; sa valeur est aux Calmar Loligo pealei alentours de -70 mv. Dans un axone, on peut enregistrer des «potentiels d action» (PA). Un potentiel d'action est une inversion rapide et transitoire de la différence de potentiel entre l'intérieur et l'extérieur de l'axone. (Un potentiel d'action n'apparaît et se propage que si la stimulation initiale a été suffisante, si elle dépasse un certain seuil.) Le potentiel d'action est le signal élémentaire du message nerveux. L'amplitude et la durée des potentiels d'action sont constantes dans un même neurone. Un PA se propage à une vitesse de plusieurs mètres ou dizaines de mètres par seconde le long de l axone sans modification de ses caractéristiques : il a une amplitude et une durée constantes. Les fibres de gros diamètre conduisent le message plus rapidement que les fibres de faible diamètre. Les fibres myélinisées le conduisent beaucoup plus rapidement que les fibres non myélinisées : la gaine de myéline, interrompue à intervalles plus ou moins réguliers, permet une conduction saltatoire (par sauts) du message nerveux qui l accélère beaucoup. 3/6
2. Codage du message nerveux au niveau de la fibre nerveuse Doc. 4 p. 359. Sur une fibre nerveuse, le message est codé par la fréquence des potentiels d'action (PA) : - Le message nerveux se traduit dans une fibre nerveuse par un train de potentiels d'action. - Des variations de l'intensité de stimulation provoquent des variations de la fréquence des potentiels d'action, l'amplitude et la durée de chaque PA restant constante. 3. Codage du message nerveux au niveau d'un nerf Au niveau d'un nerf, le message global est codé par le nombre de fibres nerveuses recrutées. Quand l'intensité de stimulation augmente, l'amplitude du potentiel global enregistré sur le nerf augmente en fonction du nombre de fibres mises en jeu. V. Transmission synaptique Doc. 1 et 2 p. 360 Les messages nerveux sont transmis d'un neurone à un autre ou à des cellules effectrices grâce à des synapses. Potentiel global de nerf. De haut en bas : lors d'une stimulation de plus en plus intense Une synapse est une zone de contact étroit entre un bouton synaptique d'un neurone et la membrane plasmique d'un autre neurone ou d'une cellule effectrice (cellule musculaire notamment, au niveau d'une plaque motrice = ensemble de synapses neuromusculaires entre l'arborisation terminale d'un neurone moteur et une fibre musculaire). Le message nerveux présynaptique, codé en fréquence de potentiels d'action, est traduit en un message chimique codé en concentration de neurotransmetteur (doc. 3 p. 361) : - L'arrivée d'un train de potentiels d'action au niveau de la membrane présynaptique déclenche la libération de molécules d'un neurotransmetteur. - Le neurotransmetteur diffuse dans la fente synaptique, espace séparant les membranes des deux cellules. Transmission du message nerveux au niveau d'une synapse (à connaître) - La quantité de neurotransmetteur 4/6
libérée est fonction de la fréquence des potentiels d'action présynaptiques. Les molécules de neurotransmetteur s'associent brièvement avec des molécules réceptrices spécifiques de la membrane postsynaptique. Cette liaison temporaire provoque une modification de l'activité de la cellule postsynaptique. Selon la quantité et la nature du neurotransmetteur, un message postsynaptique peut prendre naissance. VI. Intégration des messages nerveux au niveau des motoneurones Un motoneurone traite les différents messages afférents qu'il reçoit et élabore, en conséquence, un message efférent : - Un motoneurone émet en permanence des potentiels d'action. - Cette activité de base peut être modifiée par les messages afférents que ce motoneurone reçoit. Au cours du réflexe myotatique, la fréquence des potentiels d'action émis par le motoneurone relié au muscle étiré augmente, suite aux messages transmis par le neurone afférent. Au contraire, la fréquence des potentiels d'action émis par le motoneurone relié au muscle antagoniste diminue, suite aux messages transmis par l'interneurone inhibiteur. Inhibition du réflexe myotatique (activité 26-4) Même procédure que pour le réflexe myotatique, mais l'élève volontaire fait une flexion forcée du pied. L'effet observé est que le muscle soléaire reste relâché tandis que le tibial antérieur est contracté. Les messages efférents émis par un motoneurone peuvent être modifiés par des messages afférents issus du cortex cérébral. Conclusion : L'organisation fondamentale des centres nerveux et des circuits neuroniques est déterminée génétiquement ; notamment, les circuits neuroniques impliqués dans le réflexe myotatique sont mis en place au cours du développement embryonnaire, sous le contrôle de gènes. Les réflexes constituent ainsi un phénotype comportemental génétiquement déterminé. Leur examen clinique renseigne sur d'éventuelles altérations des éléments impliqués. Expressions et mots-clés : Les éléments de l'arc-réflexe : stimulus, récepteur, neurone sensoriel, centre nerveux, neurone moteur, effecteur (fibre musculaire). Caractéristiques structurales et fonctionnelles du neurone (corps cellulaire, dendrite, axone, potentiels de repos et d'action). Synapse chimique (bouton synaptique, neuromédiateur - acétylcholine, exocytose, fente synaptique, récepteur post-synaptique, potentiel d'action musculaire). Codage électrique en fréquence, codage chimique en concentration. 5/6
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