Cours : Motricité volontaire et plasticité cérébrale

 

La percussion du tendon achilléen par le marteau du médecin induit un réflexe incontrôlable. Il s’agit d’une contraction inconsciente. Ce diagnostic est utilisé pour déceler des anomalies du système nerveux central. Cependant, la plupart de nos contractions musculaires sont conscientes et volontaires. Elles impliquent donc d’autres structures de commandes qui proviennent du cerveau. Il est donc nécessaire d’effectuer d’autres investigations pour diagnostiquer soit des dysfonctionnement, soit des lésions ou même encore des améliorations après accident.

Problème : Comment est assurée la motricité volontaire ?

    • Comment détecter cette motricité volontaire ?
    • Quelles zones sont concernées ?
    • Est-ce que un patient atteint d’un accident du SNC peut espérer retrouver certaines de ses fonctions motrices ?

I- Le mouvement volontaire

A- Les aires motrices et prémotrices

=> TP-TD : motricité volontaire et plasticité cérébrale

Des images anatomiques du cerveau peuvent être obtenues par IRM (Imagerie par Résonance Magnétique). Si elles sont couplées à des activités  de l’individu, on obtient alors des images qui enregistrent également l’activité cérébrale. Cette technique est appelée IRMf (f pour fonctionnelle).

ATTENTION : connaître le principe de l’IRMf

Chaque mouvement volontaire va alors révéler directement des territoires du cortex cérébral associés (cortex = partie superficielle supérieure des hémisphères cérébraux) : On parle des aires motrices primaires.

On peut observer également que des territoires qui sont responsables de la  planification dans l’exécution des mouvements. On parle alors d’aires pré-motrices.

Nouvelles données : Dans la recherche septembre 2016 : la cartographie du cerveau a été réactualisée, elle compterait 180 régions au lieu des 83 répertoriées auparavant. C’est ici une  démonstration des progrès fulgurants accomplis sur l’étude du cerveau en moins d’une décénie. En connaissant plus précisément les aires cérébrales, on peut mieux soigner certaines pathologies.

Les voies nerveuses du cerveau au muscle : 

Les messages nerveux moteurs qui partent du cerveau cheminent par des faisceaux de neurones et descendent dans la moelle épinière. A différents niveaux, ces neurones sont en connexion synaptique avec les motoneurones. Ces voies motrices sont croisées, de telle sorte que la commande des mouvements volontaires est controlatérale : c’est l’aire motrice de l’hémisphère cérébral droit qui commande la partie gauche du corps, et inversement.

 

d’après http://svt-oehmichen.over-blog.fr

B- Etude de cas cliniques.

Voir TP

Par l’étude de cas pathologiques, on s’aperçoit que des zones plus en profondeur peuvent interférer dans la commande des mouvements (Maladie de Parkinson par exemple).

Des tumeurs, ou des AVC (accidents cérébraux vasculaires) peuvent avoir des effets irréversibles sur la commande du mouvement. L’individu peut alors devenir hémiplégique si un hémisphère est touché.


Exemple d’un AVC constaté chez un patient amené au Centre Hospitalier de Blois  :

 

A- Observez la zone noire s’épanchant dans la partie postérieure du cortex. Elle est noire et montre un épanchement liquide qui ne peut être que du sang. Il s’agit donc d’un AVC.

B- Ce même AVC observé grâce à un IRMf, sans gain. On le localise bien dans la partie postérieure. Les couleurs montrent très nettement qu’il n’y a plus d’activité cérébrale dans la zone touchée par l’AVC.

Les 2 zones noires au centre correspondent aux ventricules latéraux et sont donc des zones normales du cerveau (Le système ventriculaire est un ensemble de cavités situées à l’intérieur du cerveau en continuité avec le canal de l’épendyme (ou canal central) de la moelle spinale. Il participe à la sécrétion et à la circulation du liquide céphalorachidien (ou cérébro-spinal) où baigne le système nerveux central.)

Source : IRM aimablement transmis par le CHB


Lors d’accidents de la route, ou de sport, des individus peuvent devenir paraplégique ou tétraplégique selon la partie de la moelle épinière touchée.

Tous ces cas cliniques nous permettent de mieux connaitre les commandes des mouvements et ses relais, en fonction des séquelles et des zones lésées observées à l’IRM.

C- L’intégration des messages  par le motoneurone

Le motoneurone reçoit de multiples informations d’autres neurones (sensitifs, interneurones, neurones provenant du cerveau…). De cette multitude d’informations, ne  partira qu’un seul message nerveux ou pas, vers la fibre musculaire dont il est responsable. Comment cela fonctionne ?

Chaque synapse partagée avec le corps cellulaire du motoneurone va jouer un rôle. Une synapse peut-être excitatrice tandis que sa voisine peut être inhibitrice. Le motoneurone intègrera la sommation de toutes ces informations, et délivrera alors ou non son message nerveux à la fibre nerveuse avec laquelle il est relié. Il est important de bien saisir qu’à un motoneurone, ne correspond qu’une seule fibre nerveuse. Selon la stimulation, la fréquence de potentiel variera.

Explication de la sommation spatiale ou temporelle :

II- La plasticité cérébrale.

A- Des différences entre les individus

Par comparaison des cartes motrices au niveau cortical, on s’aperçoit qu’il peut exister des variations importantes des aires stimulées. ces variations sont essentiellement dues aux différences d’apprentissage qui remanient les différentes aires. Ainsi, un écrivain possèdera des différences dans ses aires motrices par rapport à un sportif professionnel. Il existe donc des remaniements qui témoignent d’une plasticité du cortex. Cette plasticité dépend du développement, de l’apprentissage et de l’entraînement.


Plasticité : capacité qu’a le cerveau de modifier les réseaux de neurones en réponse à une stimulation environnementale.


B- Des accidents corrigés

Lorsqu’un accident se produit (AVC, lésion…), on s’aperçoit que certains patients arrivent à récupérer partiellement leur capacité motrice. Tout dépend bien-sûr de l’importance de la lésion initiale. La bonne rééducation sera alors primordiale pour que les progrès puissent s’observer. A l’IRM, il apparait qu’une réorganisation s’effectue autour de la zone touchée. Parfois la réorganisation se fait au détriment d’autres aires.

Exemple : greffes de la main (source : http://acces.ens-lyon.fr)

Contexte :

Après la section des deux mains, l’utilisation de l’IRMf a montré une réorganisation corticale chez le patient : il est fréquent que la représentation corticale des muscles non affectés se dilate de telle sorte que la région du moignon (l’avant-bras) envahisse les parties du cortex moteur auparavant dédiées aux mains.

Chez la patient, les mouvements de la main activent la partie la plus latérale de la région de la main dans l’aire M1 ( cortex moteur primaire), près de la zone affectée au visage.

En 2000, soit 4 ans après l’amputation, une greffe bilatérale des mains a été pratiquée à Lyon.

Protocole et résultats : 

4 examens avec IRMf ont été réalisés : le premier, 6 mois avant l’opération, les suivants, 2, 4 et 6 mois après la greffe. A chaque fois, le sujet a réalisé 4 tâches :

– flexion et extension des 4 derniers doigts de la main droite

– flexion et extension du coude droit

– flexion et extension des 4 derniers doigts de la main gauche

– flexion et extension du coude gauche.

Avant la greffe, les tâches concernant les doigts étaient réalisées en suivant la contraction des muscles de l’avant-bras dédiés au mouvement des doigts.

Le résultat a été présenté sous la forme de carte corticale contenant la zone du cortex moteur primaire activée, et en plaçant le centre de gravité de la zone activée.

  • Position du centre de gravité de la zone corticale activée lors du mouvement de la main droite et de la main gauche par rapport à l’homoncule moteur de Penfield (rond vert)

  • 6 mois après la greffe des mains, la région du cortex M1 activée par le mouvement des mains n’est plus à l’endroit initial : elle s’est déplacée vers le haut.

Cela montre que d’autres neurones ont été dédiés à la commande motrice des mains.

C- Patrimoine nerveux

Il existe des capacités d’apprentissage variables en fonction des âges. Nous avions coutumes de dire que nous possédions un stock de neurones et qu’au fur et à mesure nous en perdions. Des études récentes (2011-2012) ont permis de démontrer le contraire, mais tout dépend des territoires du cerveau considérés. La plasticité cérébrale varie bien en fonction de l’âge et des zones considérées, mais peut aussi être pondérée par les apprentissages et les stimulations du cortex. Cela signifie donc que nous avons un patrimoine nerveux et que chacun de nous doit veiller à le préserver, voire à le stimuler pour en étendre ses capacités.

Conclusion : 

Le réflexe myotatique apparait bien simple au regard des commandes volontaires du mouvement. Les investigations par les études de cas cliniques ou par l’IRMf ont permis de mieux cerner les territoires nerveux supérieurs de ces commandes et leurs relais jusqu’aux fibres nerveuses.

Les accidents ne sont pas toujours définitifs, et l’apprentissage permet de réorganiser les réseaux neuronaux. Cela s’appelle la plasticité cérébrale. Cette plasticité varie selon les âges et les territoires. Cependant, même si cette variabilité existe, il est important de garder à l’esprit que notre capital nerveux doit être préservé par de multiples stimulations.