Cerveau et mouvement volontaire : un organe fragile

Complète avec le mot exact.

1. Dans le système nerveux central, la gaine de myéline des axones est formée par les .
   Les oligodendrocytes enroulent leur membrane autour des axones du système nerveux central ; dans les nerfs, ce rôle revient aux cellules de Schwann.
2. Les cellules gliales qui défendent le tissu nerveux et éliminent les débris par phagocytose forment la .
   La microglie est la défense immunitaire du tissu nerveux.
3. Les cellules gliales qui font le lien entre les capillaires sanguins et les neurones sont les .
   Les astrocytes approvisionnent les neurones, règlent leur milieu et recaptent une partie du glutamate.
4. Juste en arrière du sillon central, le gyrus postcentral est une aire , et non une aire motrice.
   Le gyrus postcentral est une aire sensitive : sa stimulation provoque une sensation, pas un mouvement.

Localise : réponds par un côté (droit, droite, gauche) ou par une région du corps.

1. On stimule le gyrus précentral droit tout près de la face interne de l’hémisphère : le pied bouge.
   Près de la face interne : zone du pied (somatotopie) ; hémisphère droit : côté gauche (controlatéralité).
2. Sur la bande du gyrus précentral, la zone comprise entre celle du bras et celle de la face commande la .
   Ordre : pied, jambe, tronc, bras, main, face, lèvres et langue. La zone de la main est la plus large.
3. Après un AVC, un patient ne peut plus fléchir les orteils droits : la lésion touche le gyrus précentral , près de sa face interne.
   Orteils droits → hémisphère gauche ; zone du pied → près de la face interne.
4. Une lésion du bas du gyrus précentral gauche, près du sillon latéral, gêne les mouvements du bas du visage du côté .
   Le bas du gyrus commande la face, les lèvres et la langue ; hémisphère gauche → côté droit.

Raisonne et réponds par un mot.

1. Pour montrer qu’une aire est nécessaire au geste, et pas seulement active pendant le geste, on étudie des patients porteurs de de cette aire.
   L’IRMf montre une association ; seule l’étude de lésions montre que l’aire est nécessaire.
2. Une lésion des aires prémotrices, qui épargne le gyrus précentral, laisse chaque doigt mobile mais gêne l’enchaînement d’une séquence de gestes : ces aires servent à le mouvement.
   Les aires prémotrices préparent et planifient le geste ; l’aire motrice primaire, intacte, en déclenche l’exécution.
3. Une coupe de cortex montre surtout des corps cellulaires de neurones : c’est de la substance .
   La substance grise contient les corps cellulaires ; la substance blanche, les axones myélinisés.
4. Une maladie détruit la myéline de certains axones du cerveau : la conduction des potentiels d’action y devient plus .
   La myéline accélère la conduction : sans elle, la conduction est plus lente (et peut s’interrompre).

Complète avec le mot exact.

1. Les axones qui descendent du cortex moteur jusqu’à la moelle forment le faisceau .
   Le faisceau pyramidal descend de l’aire motrice primaire jusqu’aux motoneurones de la moelle.
2. La plupart de ces axones croisent, au niveau du bulbe rachidien, la ligne .
   Ils croisent la ligne médiane dans le bulbe rachidien, d’où la controlatéralité.
3. Dans la moelle, ces axones font synapse avec les motoneurones, directement ou par l’intermédiaire d’.
   Synapse directe, ou relais par des interneurones de la moelle.
4. Un motoneurone et l’ensemble des fibres musculaires qu’il innerve forment une .
   Une unité motrice : quand le motoneurone décharge, toutes ses fibres se contractent ensemble.
5. Toute commande d’un muscle squelettique, volontaire ou réflexe, passe par ses motoneurones : ils forment la voie finale .
   Les motoneurones sont la voie finale commune : s’ils sont détruits, ni la volonté ni un réflexe ne contractent plus le muscle.

Calcule. Chaque fibre ne reçoit qu’un seul motoneurone ; les valeurs sont des moyennes simplifiées.

1. Un muscle de l’avant-bras compte 41 800 fibres innervées par 312 motoneurones : en moyenne fibres par motoneurone (à l’unité).
   41 800 ÷ 312 ≈ 133,97, soit environ 134 fibres par unité.
2. Un muscle qui oriente le globe oculaire compte 22 000 fibres pour 2 200 motoneurones : fibres par unité.
   22 000 ÷ 2 200 = 10 fibres par unité.
3. Le muscle qui règle sa force par les plus petits incréments, entre ces deux muscles, est celui de l’.
   Recruter une unité de plus ajoute 10 fibres dans le muscle de l’œil, contre environ 134 dans l’avant-bras : gestes plus fins.
4. Un muscle de la cuisse a 600 motoneurones et des unités de 1 500 fibres en moyenne : il compte fibres.
   600 × 1 500 = 900 000 fibres.
5. Si 120 de ses 600 unités sont recrutées, % de ses fibres se contractent (unités de même taille).
   120 ÷ 600 = 0,2, soit 20 %. Recruter davantage d’unités augmente la force.

Moelle épinière et motoneurones : réponds par un mot.

1. Section complète de la moelle dans la région du cou : .
   La section coupe la commande des motoneurones des bras comme de ceux des jambes : tétraplégie.
2. Une lésion du côté droit du bulbe rachidien, en amont du croisement des axones, paralyse le côté du corps.
   Avant leur croisement, les axones venus de l’hémisphère droit sont encore à droite : ils commandent la moitié gauche du corps. Après le croisement, dans la moelle, ce serait le même côté.
3. Chez un autre patient, le mollet gauche est paralysé, mais son réflexe est conservé : la lésion se trouve des motoneurones du mollet.
   Le réflexe passe : motoneurones et muscle sont intacts. La lésion coupe la commande descendante au-dessus des motoneurones.

Un motoneurone (repos −71 mV, seuil −55 mV) reçoit trois neurones N1, N2, N3. Après une stimulation isolée, son potentiel atteint −63,7 mV (N1), −62,9 mV (N2) et −76,4 mV (N3). Donne chaque amplitude avec son signe.

1. Amplitude du potentiel postsynaptique de N1 : mV
   −63,7 − (−71) = +7,3 mV : dépolarisation, c’est un PPSE.
2. Amplitude du potentiel postsynaptique de N2 : mV
   −62,9 − (−71) = +8,1 mV : PPSE.
3. Amplitude du potentiel postsynaptique de N3 : mV
   −76,4 − (−71) = −5,4 mV : hyperpolarisation, c’est un PPSI.
4. La synapse entre N3 et le motoneurone est .
   Elle hyperpolarise le motoneurone : synapse inhibitrice (GABA ou glycine).

Motoneurone A : repos −69 mV, seuil −51 mV ; une stimulation du neurone N le fait passer à −62,5 mV, puis il revient au repos en moins de 30 ms. Motoneurone B : celui de l’exercice précédent. Les potentiels simultanés ou rapprochés s’additionnent.

1. A : dépolarisation minimale qui déclenche un potentiel d’action : mV
   Seuil − repos = −51 − (−69) = 18 mV.
2. A : amplitude du PPSE provoqué par N : mV
   −62,5 − (−69) = +6,5 mV.
3. A : N stimulé deux fois à 60 ms d’intervalle ; potentiel maximal atteint : mV
   Chaque PPSE a disparu en moins de 30 ms : ils ne se chevauchent pas. Le potentiel ne dépasse pas −62,5 mV : pas de sommation temporelle, pas de potentiel d’action.
4. A : N stimulé trois fois à 2 ms d’intervalle ; potentiel atteint : mV
   3 × 6,5 = 19,5 mV ; −69 + 19,5 = −49,5 mV, au-dessus du seuil (19,5 > 18) : potentiel d’action, par sommation temporelle.
5. B : N1 et N2 stimulés simultanément ; potentiel atteint : mV
   Sommation spatiale : 7,3 + 8,1 = 15,4 mV ; −71 + 15,4 = −55,6 mV, sous le seuil de −55 mV.
6. B : il manque alors mV pour atteindre le seuil.
   Il faut 16 mV : 16 − 15,4 = 0,6 mV.
7. B : N1 deux fois à 3 ms d’intervalle, N2 avec la seconde stimulation ; potentiel atteint : mV
   7,3 + 7,3 + 8,1 = 22,7 mV ; −71 + 22,7 = −48,3 mV : potentiel d’action (sommations temporelle et spatiale).
8. B : même protocole, N3 stimulé en même temps que N2 ; potentiel atteint : mV
   22,7 − 5,4 = 17,3 mV ; −71 + 17,3 = −53,7 mV : encore au-dessus du seuil, le PPSI ne suffit pas.
9. B : nombre minimal de PPSI identiques à celui de N3, ajoutés à ce protocole, pour empêcher la décharge :
   Il faut ramener la somme sous 16 mV : 22,7 − 5,4 = 17,3 (encore au-dessus) ; 22,7 − 2 × 5,4 = 11,9 mV, sous le seuil : 2 PPSI.

Le motoneurone M d’un muscle de la jambe a un potentiel de repos de −68 mV et un seuil de −53 mV. Il reçoit un neurone E descendu du cortex moteur (PPSE de +4,5 mV), un neurone sensoriel F (PPSE de +6 mV) et un interneurone I (PPSI de −3,5 mV). Les potentiels simultanés ou rapprochés s’additionnent.

1. E stimulé trois fois à intervalles très courts ; potentiel atteint : mV
   3 × 4,5 = 13,5 mV ; −68 + 13,5 = −54,5 mV : sous le seuil (il faut 15 mV), aucun potentiel d’action.
2. Le même triplet de E, avec F en même temps ; potentiel atteint : mV
   13,5 + 6 = 19,5 mV ; −68 + 19,5 = −48,5 mV : potentiel d’action.
3. Triplet de E, F, et I stimulé deux fois de façon rapprochée ; potentiel atteint : mV
   19,5 − 2 × 3,5 = 12,5 mV ; −68 + 12,5 = −55,5 mV : sous le seuil, la décharge est bloquée.
4. Avec F et les deux PPSI de I, nombre minimal de stimulations rapprochées de E pour déclencher un potentiel d’action :
   Il faut 4,5 × n + 6 − 7 ≥ 15, soit 4,5 × n ≥ 16 : n = 3 donne 12,5 mV (non) ; n = 4 donne 18 + 6 − 7 = 17 mV, soit −51 mV (oui).

Complète avec le mot exact.

1. Les cartes motrices se construisent au cours du développement, puis se modifient avec l’.
   Les cartes se modifient avec l’apprentissage : c’est la plasticité cérébrale.
2. Chez l’adulte, la plasticité repose surtout sur le remaniement des entre neurones, pas sur de nouveaux neurones.
   Création, renforcement, élimination de synapses ; la production de neurones chez l’adulte est très limitée.
3. Un AVC dû à une artère cérébrale bouchée par un caillot est dit .
   AVC ischémique (environ 80 % des cas) : le caillot prive une partie du cerveau de sang.
4. Devant un visage soudain déformé et un bras sans force, on appelle aussitôt le .
   Le 15 (Samu), sans attendre : un traitement d’urgence peut sauver des neurones.

Calcule (données simplifiées).

1. Après un AVC, la main atteinte développe 8 kg de force de préhension, la main saine 40 kg : la main atteinte garde % de la force de la main saine.
   8 ÷ 40 = 0,2, soit 20 %.
2. Après rééducation, la main atteinte atteint 20 kg : % de la main saine.
   20 ÷ 40 = 0,5, soit 50 %.
3. Sa force a donc été multipliée par .
   20 ÷ 8 = 2,5. Attention : 50 % − 20 % = 30 points, ce n’est pas un facteur.
4. Chez un singe sans rééducation, la zone de la main restante autour d’une lésion passe de 9 à 6 mm² : elle perd % de sa surface (à l’unité).
   (9 − 6) ÷ 9 = 3 ÷ 9 ≈ 0,333, soit environ 33 % de la surface de départ.
5. Chez un singe rééduqué, la même zone passe de 9 à 10,8 mm² : + %.
   (10,8 − 9) ÷ 9 = 1,8 ÷ 9 = 0,2, soit +20 % : la rééducation a empêché la perte et étendu la zone.

Raisonne et réponds par un mot.

1. Une étude mesure la carte motrice d’experts seulement à l’âge adulte : un lien avec l’âge de début ne montre qu’une , pas une cause.
   Sans mesure avant l’apprentissage, c’est une corrélation.
2. Pour attribuer un changement de carte à l’entraînement, on compare à des sujets , mesurés de la même façon au même moment.
   Les témoins montrent ce qui change sans entraînement (mesure, temps écoulé).
3. Un médicament qui dissout les caillots est inutile, voire dangereux, dans un AVC hémorragique : l’artère n’y est pas bouchée, mais .
   L’AVC hémorragique vient d’une artère rompue : déboucher l’artère ne vaut que pour l’AVC ischémique.
4. En IRMf, une zone active autour d’une lésion passe de 4,0 à 5,2 cm² pendant la rééducation : + %.
   (5,2 − 4,0) ÷ 4,0 = 1,2 ÷ 4 = 0,3, soit +30 %.

Réponds : agoniste, antagoniste ou inhibiteur de la recapture.

1. La méthadone, traitement de substitution aux opioïdes, se fixe sur les récepteurs aux opioïdes et les active : c’est un .
   Elle active le récepteur à la place des endorphines : agoniste.
2. L’atropine se fixe sur certains récepteurs à l’acétylcholine sans les activer : c’est un .
   Elle occupe le récepteur sans l’activer et empêche l’acétylcholine d’agir : antagoniste.
3. Le méthylphénidate bloque le transporteur qui retire la dopamine de la fente : c’est un .
   La dopamine reste plus longtemps dans la fente : inhibiteur de la recapture, comme la cocaïne.
4. Le rimonabant, ancien médicament contre l’obésité, se fixe sur les récepteurs cannabinoïdes CB1 sans les activer : c’est un .
   Il occupe le récepteur sans l’activer et empêche les endocannabinoïdes d’agir : antagoniste, l’inverse du THC. Sa commercialisation a été suspendue en 2008 (troubles psychiatriques).

Effet sur le neurone postsynaptique : réponds par augmente ou diminue, ou calcule.

1. Un agoniste d’un récepteur excitateur : la fréquence des potentiels d’action du neurone postsynaptique .
   Il ajoute des PPSE : la somme dépasse plus souvent le seuil, la fréquence augmente.
2. Une molécule bloque la libération de glutamate par la terminaison présynaptique : la fréquence .
   Moins de glutamate libéré : PPSE plus faibles, la somme atteint moins souvent le seuil, la fréquence diminue.
3. Une molécule empêche les cellules gliales de recapter le glutamate : la fréquence .
   Le glutamate, excitateur, reste plus longtemps dans la fente : PPSE prolongés, la somme atteint plus souvent le seuil, la fréquence augmente.
4. Données simplifiées : la dopamine libérée met 40 ms à revenir à la moitié de son pic sans cocaïne, 240 ms avec. Cette durée est multipliée par .
   240 ÷ 40 = 6.
5. La cocaïne allonge donc cette durée de ms.
   240 − 40 = 200 ms : la dopamine, qui n’est plus recaptée, reste plus longtemps dans la fente.

Un neurone de l’ATV (repos −65 mV, seuil −50 mV) reçoit du glutamate (PPSE de +6 mV par stimulation) et un interneurone à GABA (PPSI de −4 mV). La nicotine, en activant ses récepteurs nicotiniques, ajoute un PPSE de +8 mV. Les potentiels rapprochés s’additionnent.

1. Deux PPSE de glutamate rapprochés et un PPSI ; potentiel atteint : mV
   6 + 6 − 4 = 8 mV ; −65 + 8 = −57 mV : sous le seuil (il faut 15 mV).
2. La même situation en présence de nicotine ; potentiel atteint : mV
   8 + 8 = 16 mV ; −65 + 16 = −49 mV : potentiel d’action. La nicotine fait décharger le neurone.
3. Avec la morphine, l’interneurone ne produit plus de PPSI ; potentiel atteint avec les deux PPSE de glutamate : mV
   6 + 6 = 12 mV ; −65 + 12 = −53 mV : encore sous le seuil (il faut 15 mV).
4. Morphine et nicotine ensemble, avec les deux PPSE de glutamate ; potentiel atteint : mV
   6 + 6 + 8 = 20 mV, sans PPSI ; −65 + 20 = −45 mV : potentiel d’action.
5. Avec seulement les deux PPSE de glutamate, la seule des deux drogues qui suffit à faire décharger ce neurone est la .
   Nicotine : −49 mV, au-dessus du seuil ; morphine : −53 mV, en dessous. Lever un PPSI de −4 mV rapporte moins qu’ajouter un PPSE de +8 mV : la nicotine.