Fiche de révision Semaine 5 - Comportements, mouvement et système nerveux

Problématique :
Comment le système nerveux permet-il de coordonner les comportements moteurs, volontaires ou réflexes, et en quoi est-il un organe fragile ?

Organisation du système nerveux

• Le système nerveux est une machinerie de communication complexe permettant de recevoir, traiter et transmettre des informations pour coordonner les fonctions de l’organisme.

Les deux grandes divisions

• Système nerveux central (SNC) = l’encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral) + la moelle épinière $\rightarrow$ centre d’intégration et de traitement des informations.
• Système nerveux périphérique (SNP) = l’ensemble des nerfs reliant le SNC aux organes $\rightarrow$ transmet les informations vers et depuis le SNC.

Les cellules du système nerveux

• Cellules hautement spécialisées dans la communication.
• Constitués de trois parties :
• le corps cellulaire contient le noyau ;
• l’axone conduit le signal du corps cellulaire vers les terminaisons synaptiques ;
• les dendrites conduisent le signal depuis les synapses vers le corps cellulaire.
• Il existe différents types de neurones :
• les neurones sensitifs transmettent les informations des organes sensoriels vers le SNC ;
• les motoneurones transmettent les commandes motrices du SNC vers les muscles ;
• les interneurones assurent les connexions au sein du SNC.

• Elles représentent 90 % du tissu nerveux central.
• Elles assurent la cohésion, le soutien et la nutrition des neurones.
• Les cellules de Schwann entourent les axones d’une gaine de myéline qui accélère la conduction du message nerveux.

Le message nerveux

• Le message nerveux est un signal électrique codé en fréquence, transmis le long des neurones puis converti en signal chimique au niveau des synapses.

Le potentiel d’action

• Au repos, la membrane du neurone présente une différence de potentiel : c’est le potentiel de repos (entre $-60\text{mV}$ et $-70\text{mV}$).
• Un stimulus suffisamment intense (dépassant le seuil) déclenche une dépolarisation brutale : c’est le potentiel d’action.
• Le message nerveux est codé en fréquence de potentiels d’action : plus le stimulus est intense, plus la fréquence est élevée.
• En dessous du seuil, il n’y a pas de potentiel d’action : c’est la loi du tout ou rien.

La sommation

• Si plusieurs stimuli ont lieu simultanément ou en succession rapide, leurs effets peuvent s’additionner :
• sommation temporelle = stimuli répétés au même endroit dans un court laps de temps ;
• sommation spatiale = stimuli proches appliqués simultanément.
• La sommation permet d’atteindre le seuil et de déclencher un potentiel d’action plus facilement.

La synapse et la transmission chimique

• Synapse = zone de communication entre deux neurones, ou entre un neurone et une cellule effectrice (ex. : cellule musculaire).
• La transmission synaptique se déroule en plusieurs étapes :
• Le potentiel d’action arrive à la terminaison présynaptique $\rightarrow$ entrée d’ions $\text{Ca}^{2+}$
• Les neurotransmetteurs (ex. : acétylcholine, dopamine) sont libérés dans l’espace synaptique
• Ils se fixent sur les récepteurs de la membrane postsynaptique
• Cette fixation provoque une dépolarisation $\rightarrow$ nouveau potentiel d’action, ou contraction musculaire
• La fréquence des potentiels d’action est convertie en quantité de neurotransmetteurs libérés.

Le réflexe myotatique

• Le réflexe myotatique est une réponse motrice involontaire, rapide et stéréotypée, dont le centre d’intégration est la moelle épinière.

Définition et caractéristiques

• Réflexe = réponse motrice involontaire, rapide et identique quel que soit l’individu.
• Il ne nécessite pas l’intervention du cerveau : son centre d’intégration est la moelle épinière.
• Le réflexe myotatique est déclenché par l’étirement d’un muscle $\rightarrow$ il provoque la contraction de ce même muscle.
• Exemple classique : le réflexe rotulien (coup sur le tendon rotulien $\rightarrow$ extension de la jambe).

L’arc réflexe

• Le message nerveux suit un trajet précis appelé arc réflexe :
• Récepteur : le fuseau neuromusculaire, situé dans le muscle, détecte l’étirement et génère un message nerveux sensitif
• Voie afférente : le message est transmis au SNC via un neurone sensitif
• Centre d’intégration : la moelle épinière traite l’information et génère une réponse
• Voie efférente : le message moteur est transmis via un motoneurone
• Effecteur : le muscle se contracte en réponse

Rôle des muscles antagonistes

• Pour qu’un mouvement soit possible, il faut non seulement la contraction du muscle agoniste, mais aussi l’inhibition du muscle antagoniste (qui réalise le mouvement inverse).
• Sans cette inhibition, les forces des deux groupes musculaires se compenseraient et aucun mouvement ne serait possible.
• Le réflexe myotatique joue un rôle essentiel dans le maintien de la posture.

Le mouvement volontaire

• Le mouvement volontaire est initié par les aires motrices du cortex cérébral et ajusté en permanence par le cervelet.

Les aires corticales

• Le cortex cérébral est organisé en aires corticales spécialisées :
• les aires motrices commandent les mouvements volontaires ;
• les aires sensorielles reçoivent et interprètent les informations sensorielles ;
• les aires associatives intègrent les informations pour des tâches complexes (langage, mémoire, décision…).
• Chaque région du corps est représentée dans une zone précise de l’aire motrice (organisation somatotopique).
• L’aire motrice gauche contrôle le côté droit du corps, et inversement (organisation croisée).

Le rôle du cervelet

• Le cervelet reçoit en permanence des informations sur l’état du système musculaire.
• Il compare la commande motrice avec le résultat obtenu et ajuste la commande si nécessaire.
• Il participe également au contrôle de la posture, de l’équilibre et à la programmation des mouvements.

Du cortex au muscle

• Les commandes motrices descendent des aires corticales vers la moelle épinière via les nerfs rachidiens, puis sont envoyées aux muscles via les motoneurones.
• Unité motrice = un motoneurone + les fibres musculaires qu’il innerve.
• Peu de fibres musculaires par motoneurone $\rightarrow$ mouvement précis ; beaucoup de fibres $\rightarrow$ mouvement puissant.

Fragilité du système nerveux et substances exogènes

• Le système nerveux peut être altéré par des maladies, des traumatismes ou des substances exogènes perturbant la transmission synaptique.

Atteintes du système nerveux

Effets des substances exogènes

• Certaines substances exogènes (alcool, drogues, médicaments) perturbent la transmission synaptique en interférant avec les récepteurs postsynaptiques :
• une substance agoniste se fixe sur les récepteurs et imite l’effet du neurotransmetteur naturel $\rightarrow$ suractivation de la synapse ;
• une substance antagoniste se fixe sur les récepteurs et bloque l’action du neurotransmetteur naturel $\rightarrow$ inhibition de la synapse ;
• Exemple : certaines drogues augmentent massivement la libération de dopamine $\rightarrow$ activation artificielle du circuit de la récompense.

Circuit de la récompense et addiction

• Le circuit de la récompense est un ensemble de structures cérébrales générant une sensation de plaisir lors d’actions bénéfiques (alimentation, exercice…).
• Les substances exogènes peuvent détourner ce circuit en provoquant une libération excessive et artificielle de dopamine.
• Une consommation répétée entraîne :
• une accoutumance = l’effet de la substance diminue $\rightarrow$ nécessité d’augmenter les doses ;
• une addiction = dépendance physique et/ou psychologique à la substance.

Plasticité cérébrale

• Le cerveau est un organe dynamique, capable de se remodeler en permanence en réponse aux expériences et aux lésions.

Définition

• La plasticité cérébrale désigne la capacité du cerveau à modifier ses connexions synaptiques en fonction des expériences, de l’apprentissage ou de lésions.
• Elle est particulièrement active au niveau de l’hippocampe (mémoire et apprentissage).

Plasticité et apprentissage

• L’entraînement répété à une tâche renforce les connexions synaptiques impliquées $\rightarrow$ transmission plus rapide et plus efficace.
• À l’inverse, des connexions non utilisées peuvent être éliminées.
• C’est le fondement neurobiologique de l’apprentissage et de la mémorisation.

Plasticité et réparation

• Après une lésion, le cerveau peut réorganiser ses connexions ** pour compenser partiellement les fonctions perdues.
• Les recherches actuelles explorent des pistes thérapeutiques : **thérapies cellulaires (greffes de cellules souches) et thérapies géniques pour restaurer les neurones lésés.

Pour le bac

☝️ À retenir

• Le message nerveux est codé en fréquence de potentiels d’action.
• Un réflexe ne passe pas par le cerveau : son centre d’intégration est la moelle épinière.
• Le fuseau neuromusculaire est le récepteur sensoriel du réflexe myotatique : il détecte l’étirement musculaire.
• Le cervelet ajuste le mouvement volontaire mais ne l’initie pas.
• L’aire motrice gauche contrôle le côté droit du corps (et inversement).
• Les substances exogènes perturbent la synapse en se comportant en agonistes ou antagonistes des neurotransmetteurs.
• La plasticité cérébrale est le fondement biologique de l’apprentissage.

☝️ Mots-clés

système nerveux central – système nerveux périphérique – neurone – motoneurone – neurone sensitif – aires corticales – potentiel d’action – sommation – synapse – neurotransmetteur – acétylcholine – dopamine – unité motrice – nerf rachidien – fuseau neuromusculaire – réflexe myotatique – arc réflexe – muscles antagonistes – mouvement volontaire – cervelet – méningite – AVC – maladie d’Alzheimer – maladie de Parkinson – substances exogènes – agoniste – antagoniste – circuit de la récompense – accoutumance – addiction – plasticité cérébrale

Astuce

Besoin de plus de détails ?
Consulte les cours :

• Les réflexes
• Cerveau et mouvement volontaire
• Le cerveau : un organe fragile à respecter

Tu peux aussi consulter les ressources suivantes :

• Schéma bilan : Un neurone
• Schéma bilan : La moelle épinière
• Schéma bilan : Le réflexe myotatique