TP-TD1 : Réflexe myotatique

TP-TD1 : Réflexe myotatique

L’activité est présentée en première partie sous la forme d’une ECE – Evaluation des capacités expérimentales- (non notée ici). Ceci doit vous aider à vous familiariser avec la présentation et les objectifs à remplir lors de cette épreuve qui se déroulera en fin d’année. La deuxième partie est une étude documentaire

I – Mise en évidence du réflexe myotatique (temps conseillé : 1h)

Les zones marquées d’un point d’exclamation vous renseignent sur ce qu’attend le correcteur et donc là où les points seront attribués.

Mise en situation et recherche à mener

Un patient, souffrant de douleurs allant de derrière la cuisse jusqu’à la plante du pied, se rend chez son médecin. Il explique que parfois il ressent des fourmillements et une faiblesse musculaire à certaines zones de la jambe et du pied. Son médecin, au cours de la visite, effectue un test réflexe afin de localiser l’origine de cette anomalie. Il s’agit de déterminer le trajet suivi par le message nerveux et d’identifier le centre nerveux impliqué dans ce réflexe.

On cherche à déterminer le trajet suivi par le message nerveux depuis le choc sur le tendon jusqu’à la contraction du muscle pour identifier le centre nerveux impliqué dans ce réflexe.

REMARQUE IMPORTANTE : Vitesse moyenne du message nerveux = 50 m.s-¹

Etape 1 : Concevoir une stratégie pour résoudre une situation problème (durée maximale : 10 minutes)

Proposer une stratégie de résolution réaliste permettant de déterminer le trajet suivi par le message nerveux depuis le choc sur le tendon jusqu’à la contraction du muscle.

Appeler l’examinateur pour présenter oralement votre proposition et obtenir la suite du sujet.

 Qu’est ce qu’attend l’évaluateur ? Qu’est ce qui est pris en compte dans l’évaluation ?

On attend du candidat qu’il conçoive une stratégie réaliste et cohérente avec la recherche à mener et les ressources, précisant :

– ce qu’il fait (matériel, technique, supports, …)

– comment il le fait (témoins, paramètres variables et fixés, …)

– ce qu’il attend (résultats attendus, …)

Etape 2 : Mettre en œuvre un protocole de résolution pour obtenir des résultats exploitables

Mettre en œuvre le protocole d’enregistrement électrique du muscle recevant le choc mécanique sur son tendon (muscle du mollet) afin de  déterminer le trajet du message nerveux. Appeler l’examinateur pour vérifier le résultat et éventuellement obtenir une aide.

On attend du candidat qu’il mette en œuvre le protocole : maitrise du matériel, respect des  consignes et gestion correcte du poste de travail. Il existe des aides mineurs et des aides majeures. Le rangement du matériel non effectué est considéré comme une aide mineure

Etape 3 : Présenter les résultats pour les communiquer

Sous la forme de votre choix présenter et traiter les données brutes pour qu’elles apportent les informations nécessaires à la résolution du problème.

Répondre sur la fiche-réponse candidat, appeler l’examinateur pour vérification de votre production.

 On attend du candidat qu’il présente une production :

– compréhensible (soignée, lisible, adéquate, …)

– bien renseignée (informations complètes et exactes)

– bien organisée (informations traduites dans le sens du problème à traiter)

Très important : plusieurs formes de résultats bruts peuvent être exposés (Dessin, photo, schéma, tableau, graphe…). Mais faites attention de bien les légender ou les présenter afin que la réponse apportée à l’étape 4 soit la plus claire possible.

Etape 4 : Exploiter les résultats obtenus pour répondre au problème

Exploiter les résultats pour déterminer le trajet suivi par le message nerveux depuis le choc sur le tendon jusqu’à la contraction du muscle afin d’identifier le centre nerveux impliqué dans ce réflexe.

 Répondre sur la fiche-réponse candidat.

On attend du candidat qu’il exploite l’ensemble des résultats  

= je vois

Qu’il intègre des notions (issues des ressources, de la mise en situation ou d’un apport du candidat)

= je sais

Qu’il construise une réponse au problème posé explicative et cohérente intégrant les résultats

= je conclus et réponds au problème posé

Conseils :

Recommandations avant le protocole :

Le dispositif utilisé permet de mesurer des courants de faible voltage. Cette mesure implique de nombreuses contraintes et il est extrêmement rare d’obtenir des résultats excellents de manière systématique.

Pour augmenter les chances de bons résultats, il est conseillé :

– d’éteindre les néons ou toute autre alimentation électrique environnant non utile. (Particulièrement si vous constatez une fluctuation sinusoïdale de 50 Hz, celle-ci est due aux parasites secteurs),

– de choisir un élève calme.

De plus, il existe une variation de conductivité de la peau propre à chacun, impliquant nécessairement l’obtention de résultats différents dans les mêmes conditions avec des élèves différents.

Mesure de la distance moyenne pour le cobaye entre : 

• la base du muscle extenseur (mollet) et la moelle épinière (niveau vertèbre sacrée S1) = ……….  m 
• la base du muscle extenseur et le cerveau = ……….  m 

A préparer chez vous :

Le protocole :

Paramétrage

1- Ouvrir le logiciel Atelier scientifique – Sérénis.

2- Brancher le capteur électophy et le marteau à réflexes sur l’interface d’ExAO.

3- À l’écran glisser-déposer le capteur électophy en ordonnée.

Onglet Grandeur

– Grandeur Tension

– Unité mV

– Intervalle de représentation initial Min -3 ; Max +3 (possibilité de changer ensuite)

Autres onglets RAS

4- à l’écran glisser-déposer le chronomètre Temps en abscisse

Onglet Fonction du temps

– Durée d’acquisition : 100 ms

Onglet Synchronisation

– Synchronisation : cochée

– Voie de synchro : Synchro

5- Placer le sujet et les électrodes comme indiqué sur la figure ci-dessus (centres des électrodes éloignés d’environ 3 cm).

Mesure(s)

1- Lancer la manipulation

– Cliquer sur l’icône « feu vert » OU menu Acquisition / Lancer l’acquisition.

– Nom de la manipulation : lui donner un nom (Manipulation 1 par défaut, possibilité de changer ensuite).

2- Mesures (3 fois) et garder la meilleure courbe

– à l’aide du marteau appliquer un coup sec sur le tendon d’Achille su sujet. La réponse attendue est une brève extension du pied. Le coup déclenche la mesure et l’instant du choc correspond au 0 de l’axe des abscisses.

3- Autre mesure

– Recommencer à l’étape 1 (lancer la manipulation) mais au lieu de taper sur le tendon, taper sur la table. Au stimulus auditif, contractez le mollet.

4- Traitement des données

Le logiciel permet diverses possibilités : changer la couleur et le type de représentation de chaque courbe, changer les échelles et le nom des manipulations, supprimer une courbe, modifier ses paramètres, rédiger un compte rendu intégrant vos mesures sur ordinateur, etc.

Rappel : V = d/t

II – Les structures nerveuses impliquées dans le réflexe myotatique (temps conseillé : 1h)

=> Etude d’une moelle épinière de mouton

doc. 1 : Anatomie de la moelle épinière

La moelle épinière est une structure nerveuse axiale qui caractérise de façon fondamentale et constante le système nerveux central des Vertébrés. Chez l’Homme, une fois sortie du canal vertébral où elle est normalement enfermée et une fois dépouillée de ses enveloppes méningées, elle se présente comme un cordon de couleur blanc nacré, de forme grossièrement cylindrique ou légèrement ovalaire.  Sur toute sa longueur, la moelle porte, attachés de chaque côté et disposés de façon régulière, un certain nombre de paquets de fibres nerveuses formant les racines rachidiennes. On distingue les racines postérieures ou dorsales et les racines antérieures ou ventrales. À l’intérieur de chacun d’eux, chaque racine postérieure se termine par un renflement ovalaire, le ganglion rachidien, et, à l’extrémité périphérique de celui-ci, vient s’attacher la racine antérieure. Après cette réunion des deux racines, débouche un gros tronc nerveux appelé nerf rachidien qui rapidement donne de nombreuses branches se distribuant dans les organes.

Le seul examen à l’œil nu ou à l’aide d’une loupe à faible grossissement d’une section transversale d’une moelle épinière fraîche d’Homme ou de Mammifère permet déjà de se faire une idée assez précise des traits généraux de sa structure interne, car on y distingue deux zones : la portion centrale de couleur grise et la périphérie de couleur blanche.

La disposition de la substance grise médullaire est très caractéristique avec ses quatre expansions symétriques qui l’ont fait comparer à un papillon. Les ailes dorsales sont dénommées cornes dorsales ou postérieures ; les ventrales, cornes ventrales ou antérieures.

La périphérie de couleur blanche est appelée substance blanche.

Protocole de prélèvement :

Observer la section transversale de celle-ci. Deux structures diffèrent, une structure externe blanchâtre et une interne ayant la forme d’un papillon légèrement coloré en gris-beige.

Réaliser un frottis (prélèvement à l’aide de l’aiguille lancéolée) de la substance grise, et placer entre lame et lamelle après avoir coloré au bleu de méthylène pour observer au microscope

Observation au grossissement x 400 : les grosses cellules renfermant un noyau coloré et présentant des ramifications sont les parties renflées des neurones de la moelle épinière, appelées corps cellulaires. Les autres cellules sont des cellules gliales, ou d’entretien des neurones.

1) Dessinez un neurone présentant son noyau.

2) Déduire de l’exploitation des documents suivants le nombre de cellules nerveuses impliquées dans la réalisation du réflexe myotatique et leur localisation au niveau de la moelle épinière.

Doc 2 :  Un texte historique…

« Depuis longtemps, je désirais faire une expérience dans laquelle je couperais sur un animal les racines postérieures des nerfs qui naissent de la moelle épinière…
… J’eus alors sous les yeux les racines postérieures des paires lombaires et sacrées et, en les soulevant successivement avec les lames de petits ciseaux, je pus les couper d’un côté, la moelle restant intacte. J’ignorai quel serait le résultat de cette tentative… et j’observais l’animal ; je crus d’abord le membre correspondant aux nerfs coupés entièrement paralysé ; il était insensible aux piqûres et aux pressions les plus fortes ; il me paraissait immobile, mais bientôt, à ma grande surprise, je le vis se mouvoir d’une manière très apparente, bien que la sensibilité y fut toujours tout à fait éteinte. Une seconde, une troisième expérience me donnèrent exactement le même résultat… Il se présentait naturellement à l’esprit de couper les racines antérieures en laissant intactes les postérieures… Comme dans les expériences précédentes, je ne fis la section que d’un seul côté, afin d’avoir un terme de comparaison. On conçoit avec quelle surprise je suivis les effets de cette section. Ils ne furent point douteux : le membre était complètement immobile et flasque tandis qu’il conservait une sensibilité non équivoque. Enfin pour ne rien négliger, j’ai coupé à la fois les racines antérieures et les postérieures : il y eut perte absolue de sentiment* et de mouvement. »

* sensibilité

Extrait du Journal de Physiologie expérimentale de Magendie. Tome II. 1822

Doc.3 :  Circulation des messages nerveux au niveau des racines des nerfs rachidiens

Doc.4 : Sections de racines de nerfs rachidiens et dégénérescence des fibres nerveuses

Lorsqu’une section coupe une cellule nerveuse, la partie de la cellule contenant le noyau (corps cellulaire ou soma) cicatrise et reste vivante, alors que les parties de cette cellule séparées du corps cellulaire par la section dégénèrent.

3) Explorer la préparation microscopique mise à disposition pour rechercher et identifier les cellules nerveuses mises en évidence par l’étude des documents.

4) Réaliser le schéma de la coupe de moelle épinière (Attention il faut savoir le faire en DS).

Les légendes à placer

1 : canal cérébro-spinal

2 : substance grise
3 : substance blanche

4 : canal céphalo-rachidien

5 : corne postérieure

6 : corne antérieure
7 : racine postérieure du nerf rachidien
8 : ganglion spinal ou rachidien
9 : racine antérieure du nerf rachidien

Pour vous aider : (d’après svt académie Rennes)

Le réflexe achilléen d’après (viasvt.fr)