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Le réflexe myotatique comme tout réflexe met en jeu :
– des récepteurs sensoriels (ou capteurs) qui réagissent à un stimulus et émettent un message nerveux
– des voies nerveuses afférentes (ou sensitives) qui conduisent ces messages afférents vers un centre nerveux
– un centre nerveux qui reçoit ce message et émet un message efférent
– des voies nerveuses efférentes qui conduisent ces messages vers les effecteurs
– des effecteurs qui répondent aux messages efférents et déclenche une réponse comportementale
I- Le réflexe myotatique : un exemple de mouvement involontaire.
1) Les caractéristiques du réflexe myotatique
TP1
Lorsque l’on impose un étirement du muscle (percussion sur le tendon), celui-ci répond en se contractant.
Cette réponse arrive environ 30ms après le choc. En prenant en compte que le message nerveux est véhiculé à une vitesse de 50m/s, on peut en déduire le trajet A/R du message du récepteur au centre nerveux puis à l’effecteur. Par cela on peut en déduire que ce message réflexe ne passe pas par le cerveau.
2) Le support nerveux et les voies du réflexe myotatique.
TP2
Les expériences de section puis stimulation des racines de la moelle épinière (ME) (arrivée et départ des nerfs) (p.330) montrent que le message arrive des récepteurs sensoriels par les racines dorsales et que les messages nerveux moteurs partent de la ME en passant par les racines ventrales. Ces deux messages (afférents et efférent) transitent entre la ME et les muscles par des nerfs appelé nerfs rachidiens.
Les expériences de section des cornes (p.332) montrent que les corps cellulaires des neurones sensitifs se trouvent dans les ganglions rachidiens. Les corps cellulaires des neurones moteurs (motoneurones) se trouvent dans la ME.
En effet, la substance grise du système nerveux possède cet aspect par la présence des noyaux, donc des corps cellulaires. La substance blanche est constituée de prolongements de neurones (axones) entourés de myéline, substance isolante donnant la couleur blanche au tissus. (p.332)
Dans chaque muscle existent des structures qui jouent le rôle de récepteurs : les fuseaux neuromusculaires. Un fuseau neuromusculaire est constitué de quelques cellules musculaires modifiées non-contractiles et autour desquelles s’enroule une ou plusieurs fibres nerveuses. Ces fuseaux sont sensibles à l’étirement du muscle. (p.333)
Le muscle est par ailleurs l’effecteur de la réponse grâce à ses fibres musculaires contractiles. Les motoneurones sont en relation avec les fibres musculaires par la plaque motrice (structure de stimulation) (p.333)
Il existe donc un relais entre neurones sensitifs et motoneurones au niveau de la moelle épinière.
3) La transmission du message nerveux myotatique
TP3
Dans la moelle épinière, les extrémités de l’axone d’un neurone sensitif entrent en contact avec un neurone moteur. Ces contacts sont des relais appelés synapses. En fonction du message reçu, les motoneurones élaborent un message efférent.
Les deux neurones sont donc connectés dans la moelle par une seule synapse : l’arc réflexe est dit monosynaptique et il est parcouru en sens unique par les messages nerveux.
La connexion au niveau du muscle entre les extrémités du motoneurone et les fibres musculaires est une synapse neuromusculaire.
II) Les signaux nerveux
1) Le potentiel d’action : signal élémentaire du message nerveux
TP3
Toutes les cellules présentent une différence de potentiel de part et d’autre de leur membrane nommée potentiel de repos (PR) (ou potentiel de membrane). Cette différence de potentiel transmembranaire s’explique que par une répartition différente des ions de part et d’autre de la membrane.
Le message nerveux se transmet dans le neurone sous forme d’une série de potentiels d’actions (PA). Le PA a une amplitude de plus de 100 mv et une durée d’environ 1 à 2 ms.
Le potentiel d’action comprend plusieurs phases (doc3 p.335) :
– phase de dépolarisation
– inversion du potentiel membranaire : + 40 mv donc l’intérieur de la fibre est localement chargé positivement ;
– phase de repolarisation
– phase d’hyperpolarisation.
Si l’intensité de la stimulation est faible, on n’observe pas de PA. Si elle dépasse le seuil d’excitabilité du neurone, celui-ci répond par un potentiel d’action dont l’amplitude et la durée sont constantes quelque soit l’intensité de la stimulation : c’est la loi du tout ou rien.
La vitesse de propagation du PA (ou de conduction de la fibre) varie en fonction du diamètre et de la présence ou non d’une gaine de myéline : maximum 100 m/s donc très nettement inférieure à celle du courant électrique.
2) Le message nerveux est un message codé
Le message nerveux au niveau d’une fibre se traduit par une série ou train de PA d’amplitude constante mais dont la fréquence varie en fonction de l’intensité de l’étirement.
Le codage de l’intensité de l’étirement au niveau de la fibre du fuseau neuromusculaire se fait en fréquence de PA.
III) Le fonctionnement des synapses et la réponse des motoneurones
1) Structure et fonctionnement des synapses
La liaison entre l’axone d’un neurone et une autre cellule, la synapse, ne permet pas au message nerveux électrique de se propager. Les deux principaux types de synapses sont :
– les synapses interneurones ou neuroneuroniques ;
– les synapses neuromusculaires.
L’extrémité d’un axone est constitué d’un ou plusieurs boutons synaptiques contenant des vésicules chargées d’une substance chimique appelée neurotransmetteur (NT) ou neuromédiateur.
Lors de l’arrivée de potentiels d’action au niveau de la synapse, on observe dans le neurone pré-synaptique des mouvements de vésicules qui vont fusionner avec la membrane plasmique du neurone et entraîner la libération dans l’espace synaptique de molécules chimiques appelées neurotransmetteurs : c’est l’exocytose. (cf p.336). Ces neurotransmetteurs viennent se fixer sur des récepteurs spécifiques situés sur la membrane du neurone post-synaptique (un type de neurotransmetteurs = 1 type de récepteur). La fixation de ces neurotransmetteurs peut entraîner la naissance de nouveaux potentiels d’action dans le neurone post-synaptique. Plus le message nerveux pré-synaptique a une fréquence élevée, plus le nombre de molécules de neurotransmetteur libéré sera grand, ce qui assure la conservation du codage de l’intensité du message.
2) Le cas de la synapse neuromusculaire
C’est le cas de la synapse entre le motoneurone et les fibres musculaires.
Le neurotransmetteur est l’acétylcholine.
La quantité de NT libérée par l’arrivée d’un seul PA est suffisante pour stimuler la fibre musculaire. Donc un PA nerveux entraîne toujours un et un seul PA musculaire.
3) Le codage de l’information au niveau des synapses.
Au niveau des synapses, le message est codé en quantité de NT. Cette quantité de NT libéré est proportionnelle à la fréquence des PA dans le neurone pré-synaptique ce qui permet de maintenir l’information sur l’intensité du message.
TP et exercices d’AP
→ TP 1 : le réflexe myotatique
→ TP 2 : le trajet du message nerveux
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Le logiciel lié au TP et permettant de simuler les experiences de sections et stimulation : Refmyo
→ TP 3 : nature et transmission du message nerveux
Logiciel utilisé en classe (autoexecutable, pas d’installation) : Nerf
→ AP : la myathénie
