Cerveau commande volontaire

Le cerveau: plasticité, fragilité et rôle dans la motricité

Chapitre 2

Introduction

Les réflexes sont des contractions automatiques et inconscientes de certains muscles. Toutes les contractions volontaires se font sous la commande du cerveau. Quelles sont les régions du cerveau qui participent au contrôle des mouvements volontaires ? Quel est le trajet du message nerveux ? Quelles sont les effets de la plasticité cérébrale sur les aires motrices du cerveau ?

“Un cerveau bien soigné ne se fatigue jamais.” Jules Renard (Journal)

BRAIN summary

TP noté

Récupération

Activité 1

Les aires motrices

Eduanatomist/IRM

4. La placité cérébrale

1.La commande volontaire du mouvement

Livre page 406-407

Exemples:

THC

Activité 2

5. L'action de substances exogènes

2.Les voies motrices

Nicotine

voie motrice

lésion moelle e

3.Les cellules gliales

Révision

Activité 3

La sclérose

en plaque

what else ?

Manipulateur radio

Anesthésiste

1.Le controle des mouvements volontaires

Activité 1: Les aires motrices

Monsieur X montre d’importants dysfonctionnements musculaires. Chez ce patient, le réflexe myotatique est « intact » : son utilisation comme outil diagnostique n’a pas révélé de lésions médullaires. Le patient, pris en charge au Service des Urgences Cérébraux Vasculaires deux heures après le début des symptômes, présente une hémiplégie droite (paralysie du côté droit du corps : face, membre supérieur, membre inférieur). L'angiographie-IRM révèle une occlusion d’une artère sylvienne. Monsieur X a été victime d’un Accident Vasculaire Cérébral (AVC) sylvien au stade aigü.

Activité suite

On cherche à comprendre comment l'AVC de monsieur X peut-être à l'origine de son l'hémiplégie droite

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Démarche: On suppose que l'hémiplégie de la partie droite du corps de Monsieur X est due à une altération de la partie du cerveau qui commande les mouvements de la partie droite du corps.Nous allons comparer l'IRM du cerveau de Monsieur X avec les IRM fonctionnelles d'une personne qui effectue des mouvements. Pour réaliser ces comparaisons.nous allons utiliser le logiciel eduanatomist On s'attend à ce que...

bilan: Les aires motrices

L’étude d’IRM du cerveau chez des personnes réalisant des mouvements volontaires et leur comparaison avec des personnes ayant des problèmes de motricité d’origine cérébrale, permet de mettre en évidence des aires motrices.On observe alors que les mouvements volontaires sont dus à des messages nerveux prenant naissance dans le cortex cérébral (= la partie superficielle du cerveau), et plus précisément dans des zones que l’on appelle les aires motrices corticales. (page 400-401) Les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements sont situés dans le cortex cérébral au niveau des lobes pariétaux (sillon pariétal).

Il est intéressant de remarquer que les mouvements des membres droits du corps sont contrôlés par l’aire motrice de l’hémisphère gauche du cerveau et inversement. Cela implique que les voies nerveuses permettant le mouvement volontaires sont croisées. Des explorations précises ont permis d’établir une cartographie de l’aire motrice primaire: chaque partie du corps humain est associée à un territoire défini du cortex cérébral qui assure sa commande motrice.

bilan: Les aires motrices

L’étude d’IRM du cerveau chez des personnes réalisant des mouvements volontaires et leur comparaison avec des personnes ayant des problèmes de motricité d’origine cérébrale, permet de mettre en évidence des aires motrices.On observe alors que les mouvements volontaires sont dus à des messages nerveux prenant naissance dans le cortex cérébral (= la partie superficielle du cerveau), et plus précisément dans des zones que l’on appelle les aires motrices corticales. (page 400-401) Les aires motrices spécialisées à l’origine des mouvements sont situés dans le cortex cérébral au niveau des lobes pariétaux (sillon pariétal).

Il est intéressant de remarquer que les mouvements des membres droits du corps sont contrôlés par l’aire motrice de l’hémisphère gauche du cerveau et inversement. Cela implique que les voies nerveuses permettant le mouvement volontaires sont croisées. Des explorations précises ont permis d’établir une cartographie de l’aire motrice primaire: chaque partie du corps humain est associée à un territoire défini du cortex cérébral qui assure sa commande motrice.

2.Les voies motrices

Quel trajet suivent les messages nerveux moteurs et quelles sont les conséquences de lésions affectant ces voies motrices ?

Les messages nerveux moteurs sont produits par les neurones pyr...

bilan: Les voies motrices

Les messages nerveux émis par les aires motrices cheminent sur des neurones pyramidaux. Les prolongements (axones) de ces neurones descendent dans la moelle épinière jusqu’aux motoneurones qui contrôlent la contraction du muscle. Ces voies motrices sont croisées au niveau du bulbe rachidien, ce qui explique la commande controlatérale du mouvement. Ainsi lors d’une lésion de la moelle épinière (lésion médullaire), les axones (fibres nerveuses) véhiculant le message nerveux peuvent être rompus ou écrasés. Les messages nerveux ne peuvent être transmis aux motoneurones, cela entraine une paralysie.

Intégration du message nerveux: Le corps cellulaire d’un motoneurone est en contact avec plusieurs neurones (neurone pyramidal, neurone sensoriel...) par des synapses. Ainsi un neurone peut recevoir:

• plusieurs informations d’un même neurone
• plusieurs informations de neurones différents.

En réponse à ces informations le motoneurone ne produira qu’un seul message nerveux, on dit qu’il y a eu intégration de l’information nerveuse.

video

3. Les cellules gliales

Exemple de la sclérose en plaque

Comme précisé dans la vidéo d'introduction, le fonctionnement du système nerveux ne se résume pas à l'activité des neurones. Vous vous appuierez notamment sur l'exemple de la sclérose en plaque pour expliquer le rôle d'autres cellules du système nerveux. Votre réponse prendra la forme d'un texte.

Le cerveau n'est pas uniquement composé de neurones, il contient aussi des cellules gliales. Les cellules gliales assurent diverses fonctions qui permettent le bon fonctionnement de l'ensemble du système nerveux. Par exemple : -Les oligodendrocytes sont des cellules gliales formant une gaine de myéline autour des axones ce qui permet d'augmenter la vitesse de conduction des messages nerveux. En cas d'atteinte de cette gaine de myéline, comme dans le cas de la sclérose en plaque, différents troubles apparaissent. -Les astrocytes interviennent dans la protection, la nutrition et l'activité des neurones -Les cellules de la microglie responsables de la défense immunitaire du cerveau

4. La plasticité cérébrale

TP Noté

Livre page 406-407 : Doc 2 : On constate que le temps de réaction est diminué et qu’il s’améliore à chaque essai chez les pianistes professionnels contrairement aux non pianistes. Doc 3 : On constate que le volume de matière grise occupé par les aires motrices, auditives et associatives est plus élevé chez les musiciens professionnels. On en déduit que l’entrainement des musiciens professionnels permet de modifier, de spécialiser les aires du cerveau pour certaines tâches, cette réorganisation du cerveau s’appelle la plasticité cérébrale. La spécialisation des aires cérébrales permet ainsi au pianiste d’améliorer son temps de réponse. Doc 4 : On constate que l’électromyogramme du muscle permettant le mouvement du pouce a une amplitude plus importante que chez les personnes non entrainées. On sait qu’une amplitude élevée de l’électromyogramme traduit un nombre élevé de synapses dans l’aire motrice correspondant à ce muscle. On en déduit que l’entrainement des musiciens permet d’augmenter le nombre de synapses et de neurones affectés aux muscles du mouvement du pouce. La plasticité cérébrale est donc la capacité du cerveau à réorganiser ses connexions neuronales.

Suite à un AVC, il subsiste généralement dans le cerveau une zone nécrosée, c'est à dire une zone détruite. Cependant, la réeducation par des exercices permet de récupérer partiellement les mouvements perdu suite à l'AVC. Cette récupération correspond à la réaffectation de neurones situés en dehors cette zone. Cette récupération est possible grâce à la placité cérébrale. (Capacité du cerveau à réorganiser ses connexions neuronales en fonction des expériences vécues)

5.L'action des substances exogènes sur le cerveau

Les substances exogènes, c'est à dire non produites par l'organisme, ont un effet sur le fonctionnement du système nerveux central, elles sont dites psychoactives. La consommation de certaines d'entre elles peut entraîner des perturbations du fonctionnement nerveux et des addictions.

Comment agissent ces substances sur le fonctionnement du cerveau et pourquoi peuvent-elle entrainer une addiction ?

L'exemple de l'action de la nicotine sur le système nerveux

« La consommation chronique de tabac provoque des modifications des voies nerveuses cérébrales impliquant certains récepteurs à l'acétylcholine. Ces modifications sont à l'origine d'épisodes d'humeur dépressive, d'agitation et d'anxiété survenant peu de temps après avoir fumé une cigarette. Ce phénomène est qualifié de “cycle de l'état de manque” et provoque des fluctuations périodiques de l'humeur des fumeurs au cours de la journée. Il pourrait nuire à leur santé mentale. Une étude a montré que, chez les personnes ayant arrêté de fumer, les voies nerveuses modifiées retrouvaient un état comparable à celui des non-fumeurs en trois semaines. Cela est cohérent avec d'autres études montrant que les symptômes du manque s'estompent après quelques semaines. Une hypothèse est que certains fumeurs attribuent les symptômes du “cycle de l'état de manque” au stress ou à leur propre fragilité, et en concluent que la cigarette les aide à améliorer leur état psychique. » « Change in mental health after smoking cessation: systematic review and meta-analysis », The British Medical Journal, février 2014

Nous allons nous intéresser au fonctionnement des récepteurs à l'acéthylcholine de la plaque motrice, et aux effets de substances exogènes (nicotines et curare) sur ces récepteurs.

L'acéthylcholine est le neurotransmetteur libéré au niveau de la plaque motrice, elle est cependant aussi libérée au niveau d'autres synapses dans le système nerveu central. La nicotine agit au niveau de certains récepteurs à l'acéthylcholine que l'on appelle d'ailleurs les récépteurs nicotiniques. Ces récepteurs sont des protéines canaux. Lorsqu'ils sont activés, ils laissent pénétrer les ions Na+ à travers de la membrane entrainant une légère dépolarisation.

TP Libmol

Effet de la nicotine et du curare sur les récepteurs à acétylcholine

lien libmol

Matériel

Article scientifique,

Documents

Video

Consignes

et protocole

le récepteur à acétylcholine

Intro et question

Système de récompence et addiction

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complexe, on simplifie même en spécialité

La prise de molécules exogènes psychoactives comme l'éthanol (alcool), la nicotine (tabac) ou le THC (cannabis) perturbe le fonctionnement des synapses. Cela modifie notre perception, nos sensations, humeurs... Au niveau du système de récompense, les molécules psychoactives agissent en induisant la sécrétion accrue de certains neurotransmetteurs comme la dopamine, ce qui peut déclencher un comportement d'addiction. Il en résulte des modifications du comportement et des diminutions des capacités cognitives.

Complément 1: les effets du THC (substance psychoactive du canabis)

Complément 2: système de récompence et addiction

Matériel disponible : Logiciel Libmol Molécule disponible : (1)complexe entre le curare et son récepteur à acétyl choline (Ach) (mot clef : curare) (2)complexe entre la nicotine et son récepteur à Ach (mot clef : nicotine) Utiliser les fonctionalités de libmol pour mesurer la distance entre le tryptophane 143/145 et la cystéine 188 du site de fixation à l'acéthyl choline lorsque du curare y est fixé(1), puis lorsque de la nicotine y est fixé(2). remarque : -complexe entre le curare et son récepteur à Ach mesure entre tryptophane 145 et cystéine 188 -complexe entre la nicotine et son récepteur à Ach mesure ente tryptophane 143 et cystéine 188.

Consignes

Les récepteurs de l’acétylcholine (ACh) de la jonction neuromusculaire peuvent être la cible de nombreuses molécules naturelles (exemple: curare et nicotine).Certaines agissent comme l’acétylcholine (agonistes de l’ACh) et d’autres empêchent la transmission synaptique (antagonistes de l’ACh) et peuvent être des poisons mortels. Des chercheurs pensent que le type d’action d’une molécule se fixant au récepteur de l’acétylcholine dépend de la déformation du récepteur liée à cette fixation. On cherche à déterminer le mode d’action du curare et de la nicotine. 1/ En quelques phrases, expliquer comment vous allez vérifier l'hypothèse des chercheurs. On n'attend pas un protocole mais on veut comprendre comment le matériel mis à votre disposition permet de vérifier cette hypothèse. 2/Mettre en oeuvre le protocole 3/Présenter vos résultats dans un document libreoffice puis à partir de vos résultats conclure en expliquant le fonctionnement du récepteur à l'acéthylcholine, puis valider ou non l'hypothèse. 4/Après avoir visionné la video sur le système de récompence, préciser en quelques phrases comment les drogues peuvent entrainer une addiction.