Docteur Thierry Maisonobe. Département de Neurophysiologie. Pr Fournier
Les muscles et le système nerveux -...
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Les muscles et le système
nerveux
Pauline Neveu, PhD
2e volet cours Neurophysiologie
2
Plan «Les muscles et le système nerveux»
1-Innervation des muscles
2-Innervation motrice des muscles
3-Innervation sensitive des muscles
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Les muscles ont une double innervation:
- innervation motrice
- innervation sensitive
1-Innervation des muscles
- par les motoneurones
- dont le soma se trouve dans le SNC
- dont les fibres sont myélinisées
- dont les fibres transportent une information motrice
- corne ventrale de la ME
- noyaux de nerfs crâniens du tronc cérébral
- par les neurones sensitifs de premier ordre
- dont le soma se trouve dans des ganglions du SNP
- dont les fibres peuvent être ou non myélinisées
- dont les fibres transportent une information sensitive
- ganglions rachidiens
- ganglions crâniens
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Rappel: les récepteurs sensoriels peuvent être une fibre sensitive:
1-Innervation des muscles
- nue
- encapsulée
- associée à une cellule
spécialisée
-FNM: fuseau
neuro-musculaire
-OTG: Organe
tendineux de Golgi
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Les anglo-saxons les appellent « lower motor neurones »
Les motoneurones:
- sont multipolaires
- soma relativement grand (25 à 70 m de diamètre)
- possèdent un axone ramifié
- sont de trois types:
- motoneurones alpha ou A ou squeletto-moteur
- motoneurones bêta ou A ou squeletto-fusi-moteur
2-Innervation motrice des muscles2.1-Les motoneurones
- motoneurones gamma ou A ou fusi-moteur
- reçoivent de nombreuses synapses
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Motoneurones alpha
ou squeletto-moteur
Motoneurones bêta
ou squeletto-fusi-moteur
2-Innervation motrice des muscles2.1-Les motoneurones
Motoneurones gamma
ou fusi-moteur
-innervent les fibres
musculaires striées
squelettiques dites
extrafusales
-innervent à la fois des
fibres musculaires
extrafusales et
intrafusales
-innervent des fibres
musculaires spéciales,
dites fibres musculaires
intrafusales, localisées
dans des organes
sensoriels, les FNM
-diamètre d’axone de 10
à 17 m
-diamètre d’axone de 10
à 17 m
-diamètre d’axone de 8 à
12 m
-forment les unités
motrices (UM)
-assez rares chez les
mammifères
-deux fois plus nombreux
que les alpha
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Une unité motrice (Sherrington, 1925) est constituée:
2-Innervation motrice des muscles2.2-Notion d’unité motrice (UM)
-et de l’ensemble des fibres musculaires innervées par ce
motoneurone alpha
-d’un motoneurone alpha
l’UM est le plus petit élément contractile que le SN peut
mettre en jeu de façon isolée
motoneurone alpha
3 cellules musculaires
ou fibres musculaires
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2-Innervation motrice des muscles2.2-Notion d’unité motrice (UM)
-les fibres musculaires d’une même UM sont disséminées dans le
muscle
-toutes les fibres musculaires d’une même UM sont de même type
un muscle est fait de plusieurs UM
-les UM peuvent être:
-de petite taille: peu de fibres musculaires associées à un même
motoneurone alpha
-de grande taille: beaucoup de fibres musculaires associées à un
même motoneurone alpha
si deux muscles ont le même nombre de fibres musculaires; celui qui a le
plus d’UM sera plus finement contrôlé par le SN; il sera plus richement
innervé
MN d'un même muscle forment des amas dans SNC
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2-Innervation motrice des muscles2.2-Notion d’unité motrice (UM)
-UM rapides
Il existe trois types d’UM:
-UM lentes
-UM intermédiaires
-fibres musculaires de type rapide
-motoneurone au soma de grande taille
-motoneurone au seuil de recrutement élevé
-axone du motoneurone de grand diamètre grande vitesse de conduction
-axone richement ramifié formant une UM de grande taille
-fibres musculaires de type lent
-motoneurone au soma de petite taille
-motoneurone au seuil de recrutement bas
-axone du motoneurone de petit diamètre faible vitesse de conduction
-axone peu ramifié formant une UM de petite taille
fibres intermédiaires et caractéristiques intermédiaires
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2-Innervation motrice des muscles2.3-Recrutement des unités motrices
si une UM est recrutée, toutes les fibres musculaires de l’UM se
contractent
Une UM est le plus petit élément que le SN peut recruter:
La force d’un muscle est modulable:
-dépend du nombre d’UM recrutées (plusieurs UM dans un muscle)
recrutement spatial qui obéit au principe d’Henneman
-dépend de la fréquence de décharge dans les UM
recrutement temporel en fonction de la fréquence de décharge
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2-Innervation motrice des muscles2.3-Recrutement des unités motrices
-les motoneurones de petite taille des UM lentes ont le seuil de
recrutement le plus bas et sont recrutés les premiers
Recrutement spatial: principe d’Henneman (principe de taille)
-les motoneurones de grande taille des UM rapides ont le seuil
de recrutement le plus haut et sont recrutés les derniers
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2-Innervation motrice des muscles2.3-Recrutement des unités motrices
-quand la fréquence de décharge dans les UM est basse, la force
musculaire est faible
Recrutement temporel: variation de la fréquence de décharge
-quand la fréquence de décharge dans les UM est forte, la force
musculaire est importante
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2-Innervation motrice des muscles2.3-Recrutement des unités motrices
-alternance qui permet de retarder l’apparition de la fatigue musculaire
Les UM sont recrutées de façon asynchrone:
-possible uniquement pour des contractions sous-maximales
Un même niveau de force musculaire peut être atteint:
-par le recrutement d’un petit nombre d’UM déchargeant à fréquences élevées
-par le recrutement d’un grand nombre d’UM déchargeant à fréquences basses
Le principe d’Henneman:
-est une règle de coordination
-ne détermine pas, pour une force donnée, les UM recrutées et leur fréquence
-peut être ‘violé’ par exemple lors de réponses réflexes
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2-Innervation motrice des muscles2.3-Recrutement des unités motrices
-recrute pour un coût énergétique faible les UM lentes à seuil bas constituées
de fibres lentes impliquées dans les mouvements lents et soutenus comme
l’activité posturale
Le SN:
-recrute pour un coût énergétique plus élevé les UM rapides à seuil haut
constituées de fibres rapides impliquées dans les mouvements rapides et brefs
comme frapper, lancer, attraper
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2-Innervation motrice des muscles2.4-Afférences des motoneurones alpha
-neurones sensitifs de premier ordre
Les motoneurones alpha de la moelle épinière sont soumis à trois
types d’afférences:
-neurones spinaux
-neurones supra-spinaux
→cette organisation est analogue pour les motoneurones du TC
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3-Innervation sensitive des muscles3.1-Fibres nerveuses sensitives
-fibres de type I:
Différents types de fibres sensitives proviennent des muscles:
-fibres de type II
-fibres de type III
-Ia (FNM)
-Ib (OTG)
-fibres de type IV
types de fibres présents
uniquement dans les muscles
types de fibres présents dans
les muscles et la peau
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3-Innervation sensitive des muscles3.1-Fibres nerveuses sensitives
I II III IV
diamètre(m) 12-20 5/6-12 2/5-6 0.5-1
myélinisation oui oui oui non
vitesse de conduction
(m/s) 70-110 30-70 12-30 0.5-2
Ia: FNM terminaisons terminaisons terminaisons
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3-Innervation sensitive des muscles3.1-Fibres nerveuses sensitives
-amènent au SNC des informations sensitives
Les fibres nerveuses sensitives:
-aboutissent sur:
-neurones de la ME ou du TC (tronc cérébral) impliqués dans des
circuits locaux de régulation
-neurones supraspinaux impliqués dans la perception du corps et
la régulation de la motricité
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
-sens ‘spéciaux’: récepteurs situés sur la tête:
3.2.1-Définition
-vision
-audition
-olfaction
-gustation
-équilibration
-sens ‘généraux’: récepteurs situés sur tout le corps, tête comprise
-toucher
-position
-température
-douleur
somesthésie ou
sensibilité somato-sensorielle
Deux grands types de sens:
20
3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
Somesthésie?
La somesthésie ou sensibilité somato-sensorielle est le sens du corps
3.2.1-Définition
sôma
=corps
aisthêsis
=sensation
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
La somesthésie peut être envisagée comme comprenant trois systèmes
(chacun doté de plusieurs modalités sensorielles : mécanoception, thermoception, nociception):
-le système extéroceptif:
-sensibilité de la surface du corps
-récepteurs cutanés
-le système proprioceptif:
-sensibilité de la profondeur du corps
-récepteurs musculaires et articulaires
-le système intéroceptif:
-sensibilité de l’intérieur du corps
-récepteurs des viscères
sens musculaire
3.2.1-Définition
sens de la peau
partagent des caractéristiques
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
nombreux
récepteurs
différents
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
plusieurs perceptions:
- mécanoception:
- nociception et thermoception
- mécanoception passive somatognosie: perception du corps
- mécanoception active stéréognosie: identification des objets touchés
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
voies de la mécanoception: voies lemniscales
-voies lemniscales du corps
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
ou système des colonnes dorsales et du lemnisque médian
ou faisceau spino-thalamique dorsal
ou faisceaux de Burdach (relais noyau cunéiforme/info bras) et Goll (relais noyau gracile/info jambes)
-voies lemniscales de la face
voies de la nociception (voies extra-lemniscales)
ou voies trigéminales
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3-Innervation sensitive des muscles
3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
voies de la mécanoception:
voies lemniscales (controlatérales)
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
voies de la mécanoception: voies lemniscales
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
Stimulation
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
voies de la mécanoception: voies
lemniscales
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
cortex
somesthésique
primaire
Dans le cortex somesthésique I,
l’information est organisée
topographiquement:
représentation
somatotopique
aboutissent au cortex
somesthésique I
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
voies de la mécanoception: voies lemniscales
3.2.2-Aperçu de l’extéroception; sens cutané
cortex
somesthésique
primaire
cortex
somesthésique
secondaire
cortex
pariétal
postérieur
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
Qu’est-ce que la proprioception?
3.2.3-La proprioception; sens musculaire
-sens ‘strict’: sens musculaire
-sens ‘large’: perception de soi
-perception de soi par rapport à soi: perception de sa position:
sens musculaire
sens de la peau
sens visuel
-perception de soi par rapport à l’environnement:
sens visuel
sens de l’équilibre
sens auditif…
la femme désincarnée
« …J’ai déjà remarqué que je
peux perdre mes bras. Je les
crois à un endroit et je les
retrouve ailleurs. Cette
‘proprioception’, c’est en
quelque sorte les yeux du
corps, le moyen par lequel le
corps se voit lui même. … »
30
3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
Les voies de la proprioception:
3.2.3-La proprioception; sens musculaire
voies lemniscales
voies spino-cérébelleuses
voies locales
sensibilité
proprioceptive
consciente
sensibilité
proprioceptive
inconsciente
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
Les voies de la proprioception: voies lemniscales
3.2.3-La proprioception; sens musculaire
corps
face
déjà étudiées
aboutissement:
cortex somesthésique I
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie3.2.3-La proprioception; sens musculaire
Modèle initial
homonculus
unique
quatre
homonculus
Les voies de la proprioception: voies lemniscales
Modèle actuel
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie3.2.3-La proprioception; sens musculaire
Les voies de la proprioception: voies spino-cérébelleuses
- point de départ: moelle épinière
- point d’arrivée: cervelet
plusieurs voies de la sensibilité proprioceptive inconsciente
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie3.2.3-La proprioception; sens musculaire
Les voies de la proprioception: voies spino-cérébelleuses
- transport d’informations proprioceptives
- faisceau spino-cérébelleux dorsal (Flechsig)
- faisceau cunéo-cérébelleux
- transport d’informations proprioceptives et décharge corollaire
- faisceau spino-cérébelleux ventral (Gowers)
- faisceau spino-cérébelleux rostral
- faisceau nucléo-cérébelleux
membres inférieurs
membres supérieurs
membres inférieurs
membres supérieurs
face
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3-Innervation sensitive des muscles
3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
3.2.3-La proprioception; sens musculaire
Les voies de la
proprioception:
voies spino-
cérébelleuses (ipsilatérales)
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie
Les voies de la proprioception: voies locales
3.2.3-La proprioception; sens musculaire
des fibres sensitives proprioceptives se détachent des
collatérales qui s’articulent sur des neurones de la ME et
participent à diverses activités dont l’activité réflexe
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3-Innervation sensitive des muscles3.2-Le sens musculaire et la somesthésie3.2.4-Somesthésie et mouvement
la femme désincarnée doit regarder son corps pour le trouver et
le bouger
La somesthésie renseigne sur:
-la position du corps
-les actions faites par le corps
-les actions subies par le corps
le SN doit connaître l’état du
corps pour le faire bouger
si le retour sensoriel disparaît, le
corps disparaît pour le SN
Les programmes moteurs du SN sont sans cesse réajustés:
les paramètres mécaniques évoluent au cours du mouvement
les muscles sont fatigables, le SN vérifie qu’ils font bien ce qui est
demandé…