Muscle Physiology and Training Effects

Neurophysiologie - Licence 1 STAPS

• Cours portant sur les bases neurophysiologiques du mouvement et du contrôle moteur.
• L'objectif est de comprendre comment le système nerveux contrôle le système musculaire.
• Le versant moteur est la partie du système nerveux impliquée dans la production des mouvements volontaires et réflexes.
• Les mouvements volontaires (et réflexes) résultent de contractions musculaires orchestrées par le cerveau et la moelle épinière.
• Le SNC (Système Nerveux Central) comprenant (encéphale et moelle épinière) et le SNP (Système Nerveux Périphérique) coordonnent ce processus.

Partie 4 : Le versant moteur

• Les mouvements volontaires sont produits par des contractions musculaires.
• Ces contractions ont des schémas spatio-temporels complexes.
• Le cerveau et la moelle épinière contrôlent ces schémas.
• L'objectif de la partie est de comprendre le contrôle musculaire par le système nerveux.

Rappel des structures nerveuses impliquées

• Le SNC inclut : le télencéphale (hémisphères cérébraux/cortex), le diencéphale (thalamus, hypothalamus), le tronc cérébral (mésencéphale, pont, bulbe), et le cervelet.
• Le SNP comprend des nerfs et des ganglions sensitifs, ainsi que des récepteurs sensoriels.
• Le système somato-moteur comprend les motoneurones et les effecteurs (muscles squelettiques).
• L'environnement (milieu intérieur) influence le fonctionnement du système nerveux.

Rappel des notions associées

• Les cornes ventrales de la moelle épinière contiennent les corps cellulaires des motoneurones.
• Ces motoneurones innervent les muscles.
• Les motoneurones sont responsables de la transmission des messages efférents.
• Il y a 31 myotomes qui couvrent les différents territoires musculaires.

Neurone multipolaire et l'acétylcholine

• Les neurones moteurs multipolaires reçoivent les informations et les transmettent aux muscles.
• L'axone transporte les informations du corps cellulaire du neurone jusqu'aux muscles.
• L'acétylcholine intervient au niveau des jonctions neuromusculaires des muscles squelettiques.
• C'est un neurotransmetteur (NT) excitateur qui laisse passer les cations (Na+, K+) non-sélectivement.

Le muscle strié squelettique et la contraction musculaire

• Les muscles striés squelettiques sont constitués de faisceaux de fibres musculaires.
• Chaque faisceau est composé de fibres musculaires disposées en parallèle.
• Chaque fibre musculaire est constituée de myofibrilles disposées en parallèle.
• Les myofibrilles sont constituées de sarcomères disposés en série.
• Les mouvements résultent de la conversion de l'énergie chimique (acétylcholine, ions) en travail mécanique et chaleur.

Motoneurones alpha et motoneurones gamma

• Les motoneurones alpha innervent les fibres extrafusales (responsables de la force).
• Les motoneurones gamma innervent les fibres intrafusales (situées dans les fuseaux neuromusculaires, sensibles à l'étirement du muscle).
• La coactivation des motoneurones alpha et gamma maintient la sensibilité des fibres extrafusales et intrafusales aux variations de longueur du muscle.

Les motoneurones alpha: La voie finale commune

• Tous les commandes motrices, volontaires ou réflexes, aboutissent à l'activation des motoneurones alpha.
• Les motoneurones forment la voie finale commune de la motricité.
• Les éléments provenant des muscles (afférences), et des centres nerveux (efférences) modulent l'activité des motoneurones pour produire le mouvement désiré.

Les unités motrices

• Une unité motrice est la plus petite entité contractile du système neuromusculaire.
• Composée d'un motoneurone alpha et des fibres musculaires qu'il innerve.
• Un motoneurone innerve plusieurs fibres musculaires.

Types d'unités motrices

• Les grosses unités motrices (UM rapides) génèrent une tension musculaire importante mais sont fatigables.
• Les petites unités motrices (UM lentes) génèrent une faible tension musculaire, mais sont moins fatigables.
• Les unités motrices intermédiaires sont un type intermédiaire.

Principe de recrutement des unités motrices

• Le recrutement spatial est le processus d'augmentation ou de diminution des unités motrices actives pour réguler la force musculaire.
• Le recrutement temporel est basé sur la fréquence d'activation des unités motrices afin de modifier la tension musculaire.
• Le recrutement se fait de façon progressive.

Le contrôle réflexe médullaire

• Le réflexe médullaire est une réaction motrice rapide, involontaire, automatique et stéréotypée, déclenchée par un stimulus.
• Les circuits du réflexe comprennent 5 éléments : récepteur sensoriel, neurone afférent, partie intégratrice, neurone moteur et effecteur musculaire.

Le réflexe myotatique

• Ce réflexe est une réaction à l'étirement d'un muscle.
• Les fuseaux neuromusculaires détectent l'étirement.
• Un message nerveux est envoyé à la moelle épinière pour activer les motoneurones.
• Le résultat est la contraction du muscle étiré.

Le réflexe myotatique inverse

• Ce réflexe est activé par une augmentation excessive de la tension musculaire.
• Les organes tendineux de Golgi détectent l'augmentation de la tension du muscle.
• Un message nerveux est envoyé à la moelle épinière pour inhiber les motoneurones du muscle tenseur, en activant les interneurones.

Le réflexe de flexion

• Ce réflexe protège le corps d'un stimulus douloureux en rétractant le membre atteint.
• Un stimulus nociceptif (douleur) déclenche l'activation de fibres sensitives.
• On observe une contraction des muscles fléchisseurs et inhibition des extenseurs du même côté.
• Son fonctionnement implique des interneurones.

Le contrôle volontaire central

• Le cortex moteur primaire (M1) est impliqué dans les mouvements volontaires complexes.
• Les motoneurones suprasegmentaires coordonnent l'activité des motoneurones spinaux.
• D'autres structures cérébrales (cervelet, ganglions de la base) influencent également l'activité motrice.

Voies extrapyramidales

• Les voies extrapyramidales sont des voies descendantes qui permettent une coordination plus globale des mouvements.
• Différentes voies existent pour la coordination des mouvements, telles que la voie rubrospinale, vestibulospinale, tectospinale et les voies réticulospinales.

Organisation fonctionnelle du cortex moteur primaire

• Le cortex moteur primaire (M1) est organisé de façon somatotopique.
• Certaines parties du corps ont une plus grande représentation sur M1 (ex : mains, visage).
• Les aptitudes sensorimotrices varient en fonction des zones du corps.

Régulation centrale de la force musculaire

• La force produite par un muscle dépend de la fréquence de décharge des neurones pyramidaux et du nombre de neurones recrutés.
• La sommation spatiale et temporelle des potentiels d'action (PA) influence la production de la force.

Le rôle du cervelet et des ganglions de la base dans la motricité

• Le cervelet et les ganglions de la base régulent de façon indirecte l'activité des neurones moteurs pyramidaux.
• Le cervelet intègre les retours sensoriels provenant des récepteurs musculaires et cutanés.
• Le cervelet compare le mouvement prévu et le mouvement réel, ajuste l'activité des motoneurones afin d'optimiser le mouvement.
• Les ganglions de la base jouent important rôle en initiant le mouvement et lissant son exécution.

Ce quiz explore les conséquences de la stimulation musculaire et les adaptations suite à différents types d'entraînement. Il traite des fibres musculaires, de l'entraînement en endurance et en force, ainsi que de la plasticité des unités motrices. Testez vos connaissances sur ces concepts fondamentaux de la physiologie musculaire.