Retour à Partie 5 : les mouvements musculaires et l’énergie

Chapitre 2 : Le cerveau, organe essentiel et fragile

Si certains mouvements sont la conséquences de phénomènes réflexes, comme les réflexes myotatiques, beaucoup de nos mouvements sont réalisés consciemment et répondent donc à notre volonté. Dans ce cas, l’origine du mouvement est localisée dans le cerveau.

I. L’organisation du cerveau

L’encéphale correspond à la partie du système nerveux central contenue dans la boîte crânienne. L’encéphale est constitué de 3 parties : le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral. Le cerveau est organisé en deux hémisphères (les hémisphères cérébraux) dont la partie externe est le cortex qui correspond à la substance grise du cerveau (contenant donc le corps cellulaires des neurones). La partie interne des hémisphères correspond à la substance blanche et contient donc les prolongement cytoplasmiques des neurones.

Le cortex cérébral est divisé en zones fonctionnelles, appelées aires corticales, chacune assurant une fonction précise. On distingue trois grands types de zones : les aires sensorielles (qui reçoivent des informations sensorielles), les aires motrices (qui envoient des informations motrices) et les aires d’association (80 % du cortex humain ; elles reçoivent des informations simultanées et les mettent en relation ; ces aires sont impliquées dans la mémorisation, le langage, notre personnalité ..).

Le cerveau est constitué de deux types de cellules

– les neurones (environ 100 milliards) qui assurent la formation, le transport et la transmission des messages nerveux

– les cellules gliales (environ 100 milliards de cellules réparties en astrocytes, oligodendrocytes et cellules de la microglie) qui assurent différentes fonction de soutien aux neurones : nutrition, protection, conduction des messages nerveux. Ces cellules sont donc indispensables au bon fonctionnement des neurones et donc du cerveau.

Ressource vidéo : « L’autre moitié du cerveau » (Yves Agid)

II. Les voies de contrôle des mouvements volontaires

A. Origine et transmission des messages nerveux à l’origine des mouvements volontaires

Les messages nerveux volontaires ont pour origine des zones particulières de l’encéphale appelées aires corticales motrices qui sont localisées dans le lobe frontal (lobe antérieur du cortex). Chaque hémisphère possède ces aires motrices au sein desquelles il existe une représentation des différentes régions du corps (homonculus moteur). Ces aires ont été identifiées en particulier à partir de situations pathologiques (cf TP 5) et peuvent être étudiées grâce à des IRM (imagerie par résonance magnétique). Les messages nerveux moteurs prennent naissance dans les aires motrices, puis empruntent des voies nerveuses « descendantes » de la moelle épinière en direction des muscles responsables des mouvements envisagés. Les faisceaux de neurones qui transportent ces messages nerveux « descendants » sont localisés dans la substance blanche de la moelle épinière. A un certain endroit, les voies sont croisées, c’est-à-dire que les fibres nerveuses passent d’un côté du corps à l’autre. Cela explique que l’hémisphère droit contrôle la motricité de la partie gauche du corps et inversement.

B. Le phénomène d’intégration dans les corps cellulaires des motoneurones

Le corps cellulaire d’un motoneurone peut être en contact avec plusieurs neurones présynaptiques, certains d’origine corticale d’autres d’origine musculaire. Il possède donc différentes synapses par lesquelles il peut recevoir différents messages nerveux, dont certains peuvent être inhibiteurs. Le corps cellulaire du motoneurone « additionne » ainsi les différents messages reçus simultanément ou sur une très courte période période au niveau de ses différentes synapses. L’addition de messages nerveux arrivés simultanément sur différentes synapses est appelée sommation spatiale. L’addition de différents messages reçus successivement sur une même synapse est appelée sommation temporelle. Ce phénomène d’addition, également appelé intégration va aboutir ou non à la formation d’un message nerveux moteur unique qui se propagera jusqu’à la synapse neuro-musculaire. Ainsi, chaque cellule musculaire, qui n’est en contact qu’avec un seul motoneurone, reçoit un message qui résulte de l’intégration des différentes informations reçues par le corps cellulaire de ce motoneurone.

III. Les dysfonctionnements du système nerveux et leurs effets

Le système nerveux et en particulier le cerveau peut être affecté de plusieurs dysfonctionnements conduisant à des troubles du comportement qui peuvent conduire à une dégradation de l’état de santé souvent irréversible.

Il peut s’agir de troubles accidentels, comme les AVC (accidents vasculaires cérébraux) qui peuvent provoquer des pertes temporaires ou permanentes de l’activité de certaines zones cérébrales ou de la rupture accidentelle de voies nerveuses occasionnée par un choc traumatique ayant touché le cerveau ou la moelle épinière.

Il peut également s’agir de maladies évolutives comme la sclérose en plaques (maladie auto-immune provoquant une dégradation des voies nerveuses), la maladie de Parkinson (maladie caractérisée par une dégénérescence des neurones à dopamine conduisant entre autre à des troubles moteurs) et la maladie d’Alzheimer (maladie caractérisée par la destruction de populations de neurones conduisant à des pertes de mémoire et différents troubles cognitifs).

IV. La plasticité cérébrale et son rôle dans la motricité

La cartographie des aires corticales sensorielles et motrices peut varier partiellement entre les individus. Ces différences s’acquièrent progressivement au cours de la vie de chacun : ainsi, l’apprentissage mais aussi les accidents provoquent une modification des connexions synaptiques avec par exemple une extension des zones corticales associées à certains muscles très sollicités. Cela témoigne de la plasticité cérébrale, c’est-à-dire de la capacité du cerveau à modifier ses connexions synaptiques au cours de la vie de l’individu en réponse à des modifications « environnementales ». Ainsi, après la perte d’un membre (amputation) et/ou la greffe d’un organe, on observe une modification de la cartographie des aires sensorielles et motrice : certaines zones initialement associées à un organe sont « connectées » à un autre organe.

Le maintien de la plasticité paraît favorisé par l’entretien intellectuel, que l’on cherche en particulier à stimuler chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer ou chez des personnes ayant subi une altération accidentelle du cortex moteur (ex AVC).

V. Le cerveau, un organe sous influence

Différentes activités du corps nécessitent une coopération entre plusieurs aires cérébrales. C’est le cas de la réalisation d’un mouvement complexe, comme l’écriture. Dans ces situations, l’activité du cerveau est marquée par une communication entre différentes aires cérébrales qui s’effectue par voies neuronales. Des messages nerveux se propagent ainsi le long des fibres nerveuses du cerveau, dont la fréquence en PA peut être modulée au niveau des très nombreuses synapses par différents neurotransmetteurs. Certains, comme l’acétylcholine ou le glutamate ont un effet excitateur (entraînant donc une augmentation de la fréquence des PA), d’autres, comme le GABA ont un effet inhibiteur (entraînant donc une diminution de la fréquence des PA).

De nombreuses substances exogènes (c’est-à-dire non fabriquées par le corps), comme l’alcool, la nicotine, différentes drogues (cannabis, ecstasy, morphine …) ou des médicaments (anxiolytiques, antidépresseurs) peuvent perturber ce fonctionnement cérébral. Dans certains cas, l’action des substances exogènes s’explique par leur ressemblance structurale avec des neurotransmetteurs endogènes et donc leur capacité à se fixer sur les récepteurs de ces neurotransmetteurs. Ils peuvent alors avoir un effet identique à celui des neurotransmetteurs naturels (effet agoniste) . C’est le cas des opioïdes (morphine, héroïne) qui se fixent sur des récepteurs des endorphines ou de la nicotine qui se fixe sur les récepteurs naturels de l’acétylcholine.

L’usage des drogues vise à stimuler artificiellement le système de récompense qui est constitué par différentes structures du cerveau reliées entre elles par un circuit de neurones au sein duquel le principal neurotransmetteur est la dopamine. L’activité de ce système se traduit par une sécrétion accrue de dopamine qui procure du plaisir à l’individu. C’est l’un des effets de la consommation d’alcool, de cannabis, d’ecstasy. Ce circuit est naturellement impliqué dans notre vie quotidienne à travers nos comportements alimentaire et sexuel. Outre les effets immédiats potentiellement dangereux liés à la consommation de drogues, la prise de ces substances exogènes peut conduire à des comportements addictifs. On parle ainsi d’addiction pour décrire la consommation excessive, répétée et incontrôlée d’une substance, en dépit des conséquences néfastes dans le but de stimuler le système de récompense.

Plaisir, désir et addiction