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SVT Thème 3A : Comportement, mouvement et système nerveux Term Spé SVT Cours Chapitre 2 : Cerveau et mouvement volontaire ESTHER chapitre 22 du livre " Musicophilia », de Oliver Sacks, un éminent neurologue. de certains de ses doigts. Il vit un véritable calvaire et craint de ne plus pouvoir jouer de son instrument. Ce violoniste subira des dizaines de tests, notamment des IRM avant de se voir diagnostiquer une " dystonie focale du musicien ». Ce cas étrange, nous servira de fil rouge tout au long du chapitre car il illustre le rôle du cerveau dans le contrôle des mouvements. Problème : Comment intervient le cerveau dans la commande du mouvement volontaire ?

I Ȃ Le cerveau, un organe complexe

Activité 1 Ȃ Le cerveau et les mouvements volontaires

1) Le cerveau, un organe composé de cellules spécialisées

cellules : les neurones et les cellules gliales. Les neurones sont responsables du traitement et de la propagation des messages nerveux. Le cerveau

contient environ 1011 neurones dont les corps cellulaires se concentrent dans la substance grise du cortex

cérébral et dans des centres nerveux profonds. Les cellules gliales sont aussi nombreuses que les neurones et participent au bon fonctionnement du cerveau. Il en existe plusieurs types : - Les astrocytes : ils interviennent dans le protection, neurones ; - Les oligodendrocytes : ils forment des enroulements autour des axones des neurones, riches en myéline (une protéine) ; on parle de gaine de myéline, celle-ci joue un rôle important en accélérant la vitesse de transmission des messages nerveux ; - Les cellules de la microglie : elles interviennent dans les défenses immunitaires du cerveau.

Encart Un neuromythe Utilisons nous seulement 10% de notre cerveau ? Réponse du neurologue Yves Agid

"gliales" ça vient de glue, la colle, car les cellules gliales sont autour des neurones." Vidéo : https://www.franceculture.fr/sciences/nutilise-t-que-10-de-notre-cerveau

Figure 1 - Schéma montrant les différentes types de cellules du cerveau Schéma Les différentes types de cellules du cerveau

2) Des aires cérébrales spécialisées

On a pu mettre en évidence que le cerveau

est organisé en différentes aires ayant des fonctions particulières. On a ainsi montré que dans le contrôle du

ǯcortex

cérébral qui est impliqué : on parle

ǯaires motrices (ou de cortex moteur).

La cartographie des aires motrices a

permis de mettre en évidence que chaque partie du corps humain est associée à un territoire défini du cortex qui assure sa commande. Les parties du corps douées langue) sont contrôlées par un territoire plus important (en surface et en volume).

Remarque : les territoires contrôlant la

partie droite du corps sont situés au et inversement. On dit que la commande est controlatérale.

Les aires du cerveau communiquent

entre-elles, en particulier lors de

ǯǯiolon. Ces

communications se font le long de voies neuronales (voir chapitre 1) sous la forme neurotransmetteurs au niveau synaptique).

Encart Ȃ IRM anatomiques et IRM fonctionnelles

Pendant longtemps les ǯǯ

anatomiques du cerveau a permis des grands progrès dans la compréhension du fonctionnement du cerveau.

- ǯIRM anatomiques ǣǯ certaines pathologies (tumeur, nécrose suite à une AVC, etc) ; exemple livre : doc2 page 400 - Les images ǯ (ou IRMf) ǣǯ

ǯ ; exemple livre : doc3 page 401

Remarque : ǯ

Pour aller plus loin :

medicale.aspx

Schéma Cortex et mouvement volontaire

Schéma Carte motrice cérébrale (source Belin)

II Ȃ Le cerveau et le contrôle du mouvement

Activité 1 Ȃ Le cerveau et les mouvements volontaires Activité 2 Ȃ Le rôle intégrateur des motoneurones

1. Les voies nerveuses motrices

Les messages nerveux moteurs cheminent par des faisceaux de neurones appelés " neurones

pyramidaux ». Les corps cellulaires de ces neurones se trouvent dans le cortex moteur (aire motrice)

et les axones de ces neurones passent par la moelle épinière ǯǯ neurone moteur (le même que celui vu dans le chapitre sur les réflexes). Le neurone moteur intègre les messages nerveux provenant de plusieurs autres neurones (voir paragraphe suivant) et forme (ou non) un nouveau message nerveux qui chemine le long des nerfs

Transition/question ǣǯ

moteur ?

2. ǯ

Le corps cellulaire du neurone moteur reçoit des informations provenant de différents neurones

et par différents types de synapses. Certaines de ces synapses sont dites excitatrices et provoquent une

dépolarisatǡǯ du corps cellulaire.

Schéma Les voies nerveuses

motrices (source Belin)

Ces différentes stimulations/inhibitions sont additionnées (on parle de sommation) dans le temps et

On dit que le neurone moteur fait une intégration spatiale et temporelle des messages nerveux.

Remarque : les autres neurones du système nerveux fonctionnent de la même manière et font

également une intégration spatiale et temporelles des messages nerveux reçus.

Schéma montrant les

communications entre les neurones dans la moelle épinière

Remarque : les motoneurones doivent

intégrer plusieurs messages nerveux.

Schéma montrant la sommation temporelle et spatiale des informations reçues par le neurone (source : Belin)

Remarque : A,B, C sont des synapses activatrices ; D est une synapse inhibitrice

III Ȃ La plasticité cérébrale

Activité 3 Ȃ La plasticité du cerveau : exemple des musiciens

A lire (obligatoire): Article du journal en ligne The Conversation intitulé " ǯ-ce que la plasticité

cérébrale ? » https://theconversation.com/quest-ce-que-la-plasticite-cerebrale-141907

un gigantesque, et très complexe, réseau neuronal (les scientifiques nomment ce réseau " connectome »).

permis de montrer deux phénomènes physiologiques :

De nouvelles cellules nerveuses sont fabriquées dans une région profonde du cerveau à tous les âges

de la vie, ces cellules peuvent ensuite migrer dans le cerveau ; Les connections entre neurones peuvent changer, notre réseau neuronal subit donc un recâblage constant ;

La plasticité cérébraleǡǯǯa le cerveau de modifier le réseau des neurones et donc de

On peut donner deux observations/exemples qui montrent les conséquences de cette plasticité cérébrale :

Lors de ǯ de fonctions motrices ȋǯ ǯ

instrument de musique), on observe par IRMf une modification des zones actives dans le cortex

élément-ǯage ;

il y a une perte de certaines fonctions motrices. La rééducation et la plasticité cérébrale permettent

la ǯ ;

Schéma : Plasticité de la carte sensorielle du cortex cérébral somatosensoriel chez le singe. L'étendue des

sous-régions associées aux doigts de la main est modifiée en fonction de leur usage répété dans le temps

Conclusion Ȃ Retour sur le cas du violoniste souffrant de " Dystonie focale du musicien » : un trouble du

mouvement volontaire et de la plasticité cérébrale

Au cours de ce chapitre, nous avons vu le rôle du cerveau et notamment du cortex moteur dans le contrôle des

mouvements volontaires. Nous avons également étudié la plasticité cérébrale et ses conséquences.

Cette plasticité cérébrale comporte de nombreux intérêts pour un musicien qui lui permettent de progresser au

précision des mouvements).

On a vu cependant que dans quelques cas cette plasticité pouvait conduire à une pathologie nommée " dystonie

focale du musicien ». Les aires motrices contrôlaǯ

une contraction simultanée des muscles agonistes et antagonistes. Il en résulte une perte du contrôle du

mouvement volontaire de certains doigts pour le musicien.

Cette pathologie handicapante pour la pratique musicale est maintenant traitée assez efficacement par de la

antagonistes trop contractés). Source pour les informations concernant la " dystonie focale du musicien » : - https://www.revmed.ch/ - Article " A propos de la maladie de Robert Schuman » - https://www.medecine-des-arts.com/fr/plasticite-cerebrale-apprentissage.html - Musicophilia, Oliver SACKS, édition Points ; chapitre 22

Pour aller plus loin

idées pour le Grand Oral :

ǯ Source Lien

" La plasticité cérébrale au neurobiologiste plasticite-cerebrale-au-coeur-de-lapprentissage ; " Bras dans le plâtre et plasticité cérébrale » dans-le-platre-et-plasticite-cerebrale-0 " Neurobiologie du confinement »

Remarque : plus sur le thème 3C

sur le stress " Les cellules gliales, la face cachée de notre cerveau » (podcast) France Culture https://www.franceculture.fr/emissions/la-methode-scientifique/la- " Le cerveau adulte produit-il vraiment des neurones ? » Le Monde https://www.lemonde.fr/sciences/article/2018/03/12/le-cerveau- cerveau adolescent » Pour La Science du-cerveau-adolescent-8681.php cerveau » lessence-du-cerveau-9928.php " Il font remarcher les paralytiques »

Supplément

Sciences et

Médecine du journal

le Monde " Apprendre à contrôler sa peur » Médecine Sciences

Remarque ǣǯ

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