Physiologie musculaire et réflexes

Neurophysiologie - Licence 1 STAPS

• Le cours porte sur les bases neurophysiologiques du mouvement et du contrôle moteur.
• L'objectif est de comprendre comment le système nerveux contrôle le système musculaire.
• Les mouvements volontaires et réflexes sont produits par des contractions musculaires.
• Les patterns temporels et spatiaux de ces contractions sont orchestrés par le cerveau et la moelle épinière.
• Le système nerveux périphérique (SNP) et le système nerveux central (SNC) sont impliqués.

Partie 4 : Le versant moteur

• Les mouvements (réflexes et volontaires) résultent des contractions musculaires.
• Le cerveau et la moelle épinière jouent un rôle crucial dans la régulation des patterns temporels et spatiaux de ces contractions.
• Le système nerveux contrôle le système musculaire.
• Les récepteurs sensoriels fournissent des informations au système nerveux central.

I. Préambule

• Le système nerveux est constitué du système nerveux central (SNC) et du système nerveux périphérique (SNP).
• Le SNC comprend le cerveau, le tronc cérébral, le cervelet, et la moelle épinière.
• Le SNP comprend les nerfs et les ganglions sensitifs.
• Les composants du SNC permettent la réception, l'intégration, et la transmission des informations sensorielles.
• Le SNP est impliqué dans la transmission des commandes motrices aux effecteurs (muscles).

A. Rappel des structures nerveuses impliquées

• Le télencéphale (hémisphères cérébraux/cortex) gère les fonctions supérieures et la prise de décision.
• Le diencéphale (thalamus et hypothalamus) orchestre la transmission des informations sensorielles.
• Le tronc cérébral (mésencéphale, pont, bulbe) commande les fonctions vitales et certains mouvements.
• Le cervelet contrôle la coordination des mouvements.
• La moelle épinière achemine les informations sensorielles et motrices.
• Le SNP comprend les nerfs et les ganglions sensitifs.

B. Rappel des notions associées

• Les cornes ventrales de la moelle épinière contiennent les corps cellulaires des neurones moteurs (motoneurones.)
• Ces neurones innervent les muscles.
• Le bulbe rachidien est une partie importante du tronc cérébral.
• Les 31 myotomes sont des territoires musculaires innervés par les nerfs moteurs.
• Les neurones moteurs/efférents transmettent des informations du SNC vers les muscles.
• L'acétylcholine (NT) joue un rôle crucial au niveau des jonctions neuromusculaires, entrainant l'excitation du muscle.

B. Rappel des notions associées (suite)

• Les neurones multipolaires et les neurones moteurs/efférents sont essentiels pour la transmission nerveuse.
• L'axone transmet les informations, tandis que la gaine de myéline augmente la vitesse de transmission.

C. Le muscle strié squelettique et la contraction musculaire

• Les mouvements du corps résultent de la contraction des muscles striés squelettiques.
• Les muscles transforment l'énergie chimique en énergie mécanique (et chaleur).
• Les muscles squelettiques sont constitués de faisceaux de fibres musculaires; les fibres musculaires sont composées de myofibrilles; les myofibrilles sont composées de sarcomères.

D. Motoneurones alpha et motoneurones gamma

• Les motoneurones alpha innervent les fibres extrafusales, qui génèrent la tension musculaire.
• Les motoneurones gamma innervent les fibres intrafusales, qui sont situées dans les fuseaux neuromusculaires et sensibles à l'étirement du muscle.
• La coactivation des motoneurones alpha et gamma est déterminante pour un contrôle optimal du muscle.

E. Les motoneurones alpha: la voie finale commune

• Toutes les commandes motrices, qu'elles soient réflexes ou volontaires, finissent par être relayées vers les muscles par l'activité des motoneurones alpha.
• Les motoneurones alpha constituent la voie finale commune pour la motricité.
• Les éléments afférents et efférents influencent l'activité des motoneurones alpha pour contrôler le mouvement désiré.

II. Les motoneurones et le contrôle moteur

A. Les unités motrices

• Une unité motrice représente la plus petite entité contractile du système neuromusculaire.
• Elle est composée d'un motoneurone alpha et des fibres musculaires qu'il innerve.
• Un motoneurone peut innerver de 3 à 2000 fibres musculaires.

A. Les unités motrices (suite)

• Chaque muscle est composé de plusieurs unités motrices.
• Les fibres musculaires d'une même unité motrice sont éparpillées dans le muscle pour assurer une contraction fluide et coordonnée.
• Une même fibre musculaire ne peut pas être innervée par plusieurs motoneurones.
• Un même motoneurone innerve plusieurs fibres musculaires.

A. Les unités motrices (suite 2)

• Il existe différents types d'unités motrices (UM) selon leur vitesse de contraction.
• Les grosses UM sont rapides mais fatigables.
• Les petites UM sont lentes et peu fatigables.
• L'activation coordonnée des différents types d'UM est essentielle pour réguler la force musculaire.

A. Les unités motrices (suite 3)

• Les UM rapides sont composées de fibres musculaires rapides, contractiles rapidement.
• Les UM lentes sont composées de fibres musculaires lentes, maintenants une contraction durable.

A. Les unités motrices (suite 4)

• Le recrutement temporel de différentes UM modifie la tension musculaire.
• Plus la fréquence de stimulation est élevée, plus la tension augmente.

A. Les unités motrices (suite 5)

• Le recrutement spatial des UM modifie la tension musculaire.

• Le recrutement d'un plus grand nombre d'UM augmente la tension.

• Différents types d'unité motrices sont recrutés selon la force nécessaire.

• Le recrutement suit un ordre spécifique, selon la taille des motoneurones.

• Le principe du recrutement spatial permet de contrôler finement la force musculaire.

• Le principe du recrutement temporel permet d'augmenter la force en augmentant la fréquence des impulsions nerveuses.

B. Le contrôle réflexe médullaire

• Le réflexe médullaire est une réaction motrice rapide, involontaire, stéréotypée, provoquée par un stimulus sensoriel.
• Le système réflexe inclut des récepteurs sensoriels, des neurones afférents, une partie intégratrice et des motoneurones.
• Les fuseaux neuromusculaires détectent l'étirement musculaire pour déclencher le réflexe.
• Le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique. (neurone sensoriel → motoneurone)
• L'inhibition réciproque est une composante du réflexe myotatique, permettant des ajustements posturaux.

B. Le contrôle réflexe médullaire (suite)

• Le réflexe myotatique est un réflexe essentiel pour le maintien de la posture et l'ajustement des mouvements.
• L'étirement du muscle stimule un récepteur sensoriel (fuseau neuromusculaire), qui transmet un signal à la moelle épinière et active un motoneurone qui provoque la contraction musculaire du même muscle.

B. Le contrôle réflexe médullaire (suite 2)

• Le réflexe myotatique inverse protège le muscle contre une contraction trop forte qui pourrait le léser.
• Les organes tendineux de Golgi détectent l'augmentation de la tension musculaire.

B. Le contrôle réflexe médullaire (suite 3)

• Le réflexe de flexion permet l'éloignement d'un membre d'un stimulus douloureux.
• Les nocicepteurs détectent la douleur, transmettant un signal à la moelle épinière qui active un motoneurone qui déclenche la réponse (contraction des muscles fléchisseurs et inhibition des extenseurs.)

C. Le contrôle volontaire central

• Les motoneurones suprasegmentaires, provenant du cortex moteur principal et du tronc cérébral, influencent les motoneurones spinaux pour les mouvements volontaires et complexes.
• Le cortex prémoteur, préfrontal et moteur participent à la planification, la programmation et l'exécution des mouvements complexes.
• Les voies pyramidales (corticospinales) sont impliquées dans les mouvements fins et complexes.

C. Le contrôle volontaire central (suite)

• Les voies extrapyramidales impliquent une interaction plus complexe entre le tronc cérébral, le cortex et la moelle épinière.
• Les voies rubrospinales, tectospinales, réticulospinales et vestibulospinales contribuent à la coordination et le contrôle des mouvements, en particulier au niveau du maintien de la posture.

C. Le contrôle volontaire central (suite 2)

• Le cortex moteur primaire possède une organisation somatotopique, avec différentes zones dédiées à différents parties du corps.
• L'organisation du cortex moteur primaire et des voies descendantes est importante pour l'exécution et la coordination des mouvements volontaires.
• Plusieurs paramètres (fréquence, nombre de neurones pyramidaux)influencent la force de la contraction musculaire.

C. Le contrôle volontaire central (suite 3)

•  Le cervelet et les ganglions de la base coordonnent les effets de l'activité des motoneurones pyramidaux.
• Ces structures sont cruciales pour l'ajustement et la coordination des mouvements, en intégrant l'activité de plusieurs effecteurs (exemple préhension, coordination posture-mouvement.)
• Le contrôle volontaire central est crucial pour les mouvements complexes requérant une coordination précise entre plusieurs effecteurs.
• Ces structures peuvent également contrôler l'activité des motoneurones spinaux, avec les aires prémotrices et sensorielles.

D. Résumé

• Le contrôle du mouvement implique des circuits réflexes et volontaires.
• La moelle épinière contrôle les réflexes.
•  Les structures de l'encéphale coordonnent les mouvements complexes.
• Les ajustements et le contrôle sont possibles en modifiant le nombre et la fréquence d'activité des unités motrices.

Ce quiz aborde les différences entre les unités motrices, le temps de contraction des petites unités et les mécanismes impliqués dans les réflexes myotatiques. Découvrez également le rôle des fibres musculaires et les structures nerveuses associées à ces processus. Testez vos connaissances sur la physiologie musculaire et le contrôle des mouvements.