Cours : NEUROPHYSIOLOGIE RÉVISIONS 1
Cette séance de révisions porte sur 3 cours de neurophysiologie : Rappel de physiologie neuronale, Motricité et Somesthésie.
Le prof est revenu sur quelques points de ses cours et a repris certains des schémas, c’est donc assez redondant.
I/ Rappels de physiologie neuronale
Une carte conceptuelle répondant aux questions suivantes a été construite :
▪ Quels sont les mécanismes moléculaires d’un PA ?
▪ Comment ses mécanismes impliquent-ils :
- que les potentiels d’action sont un phénomène de tout ou rien ? - qu’ils se propagent de façon unidirectionnelle ?
Le « phénomène de tout ou rien » est dicté par les gradients électrochimiques et donc par le seuil des canaux voltage-dépendants.
Le PA se propage de façon unidirectionnelle due aux périodes réfractaires. De plus, il n’y a pas
II/ Motricité
1)
Quelles différences connaissez-vous entre le motoneurone alpha et motoneurone gamma ? En général, les motoneurones prennent naissance dans la corne antérieure grise de la moelle qui est la parti motrice de cette dernière.• Motoneurones alphas :
Ils permettent l’innervation motrice des muscles striés squelettiques. Ils se projettent sur les toutes fibres musculaires de nos muscles striés hors du fuseau. Ils permettent la contraction musculaire. Ils sont particulièrement longs (ex : moelle lombaire
→orteils). Ils ne sont pas dispersés aléatoirement dans la moelle mais au contraire sont regroupés en grappe sur plusieurs étages de moelle différents en fonction des groupes moteurs.
= VOIE FINALE COMMUNE
Il existe des milliers de motoneurones pour un muscle, une maladie globale entrainera un déficit moteur.
• Motoneurones gammas :
Ils se projettent sur des fibres particulières enchâssées dans le fuseau : les fibres neuromusculaires intra-fusoriales. Des récepteurs sont inclus dans une capsule de tissu conjonctif et ces fibres sont innervées par des axones sensitifs. Ces motoneurones
permettent d’ajuster la tension de la fibre musculaire dans le fuseau. La fibre nerveuse va donc contracter plus ou moins la fibre musculaire dans le faisceau et lui donner de la
souplesse ou au contraire l’étirer. Cela permet donc de régler le gain en motricité : le tonus.
2)
Dessiner le fuseau neuromusculaireLes fibres extra-fusoriales sont innervées par les motoneurones alphas alors que les fibres intra- fusoriales le sont par les gammas. Ces derniers vont régler la tension de la fibre. Il existe une
terminaison sensorielle qui va faire remonter l’information et induire l’étirement.
Si le muscle se contracte, il va raccourcir donc la fibre enchâssée dans le muscle va voir sa tension diminuer. Inversement, si le muscle se relâche, le fuseau s’étire. Ces informations vont remonter à la moelle afin d’adapter la tension pour donner une certaine sensibilité résultante.
La fibre intra-fusoriale et le motoneurone gamma peuvent être vus comme un variateur de la sensibilité du fuseau. Les motoneurones gammas font également l’objet de modulation par les centres supérieurs afin d’ajuster notre tonus (Ex : posture).
Les fuseaux vont donc être un traceur de la contraction musculaire. Les organes tendineux de Golgi, quant à eux, vont permettre de tracer la force appliquée sur les tendons.
3)
Reconstruire le réflexe myotatique ou d’étirement Exemple du réflexe rotulien :Les constituants du réflexe myotatique sont :
▪ Un neurone sensitif : la fibre intra-fusoriale sensible à l’étirement du muscle,
▪ La moelle : corne dorsale au niveau de l’étage correspondant au muscle,
▪ Un neurone moteur : les motoneurones alphas qui vont entraîner et ajuster la contraction musculaire du muscle agoniste.
Il se produit également une inhibition de la contraction du muscle antagoniste via un interneurone inhibiteur. (Ex : quand on est assis, le tronc régule en permanence nos muscles
paravertébraux en réponse aux micro oscillations subies par notre corps. Il existe donc un ajustement permanent de notre tonus qui va entraîner une ataxie lorsqu’il est défaillant.)
Ces phénomènes sont inconscients
Question élève : Est-ce un phénomène en partie acquis du fait qu’un enfant en bas-âge a plus de mal à contrôler son tonus qu’un adulte ?
Réponse du prof : En effet ce sont des mécanismes ultra fondamentaux mais une part d’apprentissage entre en jeu dans le contrôle fin de ces phénomènes régis par notre centres cérébraux. Cela reste un mécanisme inné.
4)
Reconstruire le circuit du reflexe myotatique inverse Le réflexe myotatique inverse entre en jeu lorsqu’un muscle subit une charge trop importante pour ce dernier.Les composants entrant en jeu dans ce réflexe sont :
▪ L’organe tendineux de Golgi : l’entrée sensorielle grâce à des terminaisons situées dans le tendon qui va être étiré ou relâché,
▪ La moelle via une afférence sensitive,
▪ Les motoneurones qui vont moduler la contraction.
Afin de limiter la tension administrée sur l’appareil musculo-squelettique, on observe un allongement du muscle agoniste concerné par l’organe de Golgi via un interneurone inhibiteur s’opposant à la contraction et une contraction légère du muscle antagoniste via des
motoneurones excités.
Ce phénomène est par conclusion un phénomène protecteur, un limiteur de puissance.
Remarque : Lors des réflexes, on retrouve à chaque fois une entrée sensorielle, une partie en charge du traitement de l’information et un effecteur.
Quelles sont les aires motrices impliquées dans la motricité volontaire ?
• Le cortex moteur primaire : ce cortex est élémentaire et va directement envoyer les informations à la moelle pour piloter les phénomènes d’activité musculaire. Ce cortex n’est pas très élaboré mais fondamental.
Le cortex moteur primaire contrôle les centres sous-jacents. Les centres de contrôle sont regroupés géographiquement pour chaque région du corps : SOMATOTHOPIE.
Les zones du cortex en charge du pilotage la bouche, la face et la main sont plutôt situées sur la face latérale de celui-ci. Au contraire, les zones se chargeant du pieds et de la jambe sont situées sur la face interne de l’hémisphère.
Ce phénomène prend tout son sens en pathologie. En effet, une atteinte de la zone interne de l’hémisphère transfusée par l’artère cérébrale antérieure entraînera un déficit plural/controlatéral.
D’autre part, un déficit de la zone latérale transfusée par l’artère cérébrale sylvienne/moyenne entraînera un déficit de la face et du membre supérieur.
Il existe également un cortex sensoriel primaire en homologie avec le cortex moteur primaire.
Il est organisé face à ce dernier et exactement de la même façon. Il y a donc une correspondance entre les aires sensitives et motrices. On a donc une entrée d’informations sensorielles et une sortie
d’informations motrices, le tout est organisé en boucle.
• L’aire prémotrice : En avant de l’aire motrice sur la face latérale du lobe frontal. Elle est en charge de la préparation des systèmes moteurs au mouvement. Une atteinte de cette zone
n’entraînera pas de paralysie mais une difficulté à planifier et organiser certains mouvements fins (Ex : Grasping).
• L’aire motrice supplémentaire (MMI) : En avant de l’aire motrice primaire, à la face interne de l’hémisphère.
Elle présente également une somatotopie. Cette aire est en charge de l’intention du mouvement et permet une
exécution de gestes complexes (coordination de plusieurs muscles/ activités bimanuelles). Sa stimulation entraîne des réponses bilatérales (Ex : tronc et parties proximales des membres/ mouvements de la tête et des yeux/
vocalisations).
D’autres aires corticales moins préliminantes existent.
Quels sont les rôles des noyaux gris centraux et du cervelet dans la motricité ?
Le cervelet :
Son rôle principal est la coordination des mouvements.
Anatomiquement, c’est une sorte de centrale de contrôle branché en dérivation sur les gros faisceaux qui descendent à la moelle qui va ajuster les mouvements en cours de commande. En électronique, ce mécanisme est nommé SERVO.
Le cervelet est branché sur le retour sensoriel et sur les descentes corticales et va moduler ce qui est vient d’être commandé. Il reçoit des informations visuelles et vestibulaires, et une grande partie des perceptions proprioceptives sont analysées dans ce dernier. Il reçoit également des fibres descendant du cortex.
De ce fait, il va comparer ce qui est normalement attendu du muscle avec ce qu’il observe en train de se réaliser grâce aux remontées sensorielles.
Lorsqu’on a un dysfonctionnement du cervelet, on aura donc des mouvements accompagnés de tremblements, avec des embardées et une régulation qui va disparaitre. Par exemple, le cervelet se projette sur la moelle pour réguler le réflexe myotatique. Lors d’un déficit, on observera des réflexes pendulaires (la jambe se balance plusieurs fois).
Résumé des fonctions du cervelet :
▪ Lien avec la moelle : renforce le réflexe myotatique,
▪ Lien avec le tronc cérébral : contrôle l’équilibre (lissage des mouvements rapides sans à-coup ni oscillations anormales),
▪ Lien avec le cortex : débute le mouvement (supplément de puissance pour une efficacité d’emblée), finit le mouvement (enclenche l’action des muscles antagonistes à l’instant et avec la puissance voulue), et permet l’apprentissage par l’entraînement ainsi que le passage
harmonieux d’un mouvement rapide d’une direction à une autre.
Exemple de fonction : Lorsqu’on fléchit les bras pour soulever un poids (schéma), notre axe se rigidifie avant de soulever le poids. C’est un mécanisme
d’anticipation de la posture dicté par le cervelet avant même le début de la contraction.
Le cerveau va donner la commande de
contracter les biceps alors que le cervelet va contrôler les muscles de la posture (exemple du triceps sur le schéma) afin de la verrouiller et ne pas basculer en avant lors du soulèvement du poids.
Remarque : EMG = ÉlectroMyoGramme. Des senseurs sont placés dans le muscle pour dépister la
contraction.
Lors d’un syndrome cérébelleux, l’alternance de la contraction des muscles agonistes et antagonistes devient impossible. Cette
alternance de façon lisse est donc permise par le cervelet.
Il existe tout de même une part d’apprentissage du geste et du mouvement en dehors de ce contrôle de coordination.
Les noyaux gris centraux (NGG) :
Le cortex moteur ne fonctionne pas en autonomie comme on le croyait pendant longtemps. L’image qu’il faut retenir est celle d’une boucle entre les zones des noyaux gris centraux et le cortex moteur (le sujet sera abordé dans le cours sur les fonctions cognitives).
Ce phénomène entre en jeu pour le mouvement mais également pour la pensée, les perceptions internes, etc…
Des fibres sortent du cortex et viennent d’abord traverser le putamen avant de se projeter successivement sur les différents NGG. Elles se terminent sur le thalamus et enfin rejoignent le cortex.
Ces noyaux vont avoir des rôles à la fois inhibiteurs et excitateurs. Les influences inhibitrices vont gérer la suppression des comportements antagonistes ou indésirables pour le mouvement prévu (rôle de la dopamine). Les influences excitatrices permettent la mise en place d’une boucle de rétro- contrôle positif.
Les programmes moteurs stockés dans les noyaux gris permettent des mouvements complexes et fins (Ex : écrire, taper au clavier, manger avec des baguettes, etc…) L’apprentissage de ces tâches motrices est nommé : MÉMOIRE PROCÉDURALE.
III/ Somesthésie
Question 1 : Définitions
- Stimulus adéquat : C’est le stimulus pour lequel le récepteur a le plus de sensibilité. Chaque récepteur est « optimisé » pour répondre préférentiellement à un type de stimulus : le stimulus adéquat.
- Un seuil récepteur : C’est le seuil le plus bas pour lequel le récepteur donnera un potentiel d’action.
Celui-ci peut varier en fonction du récepteur lui-même ou de structures accessoires (Ex : pupille).
La spécificité du récepteur dépend du seuil du récepteur et des lignes étiquetées (voie du SNC par laquelle l’information circule).
D’autres stimuli peuvent stimuler le récepteur et être perçus comme le stimulus adéquat (Ex : une pression ou une stimulation électrique de la rétine entraînera une perception de lumière).
- L’acuité : C’est la capacité à distinguer deux stimulations proches. C’est la précision avec laquelle un stimulus peut être localisé et différencié d’un autre stimulus adjacent. L’acuité est fonction de la convergence des voies sensitives et de la taille du champ récepteur.
- L’adaptation d’un récepteur : C’est la diminution de la sensibilité du récepteur (et de la fréquence des PA émis) malgré la persistance à niveau constant du stimulus. Il y a deux sortes d’adaptation des récepteurs :
- Les récepteurs à adaptation lente : quand les paramètres sensitifs doivent être en permanence monitorés (Récepteurs articulaires et musculaires de maintien de la posture)
- Les récepteurs à adaptation rapide : uniquement à l’application de la stimulation (Réponse on) ou à l’application et au retrait (réponse Off)
(Ex : récepteurs cutanés des vibrations)
Question 2 : Par quels mécanismes moléculaires un récepteur transforme-t-il les stimuli en potentiels d’action ?
Cela est possible grâce à différents récepteurs moléculaires de membrane sensibles à différents stimuli (Ex : mécanorécepteurs sensibles à l’effort mécanique). Ces récepteurs entraînent l’ouverture de canaux non plus voltages- dépendants mais sensibles à différentes molécules chimiques.
La première phase comprend donc le potentiel excitateur appelé potentiel de récepteurs qui va naître de l’ouverture de canaux sur une portion de la membrane du récepteur. La modification des flux ioniques et du potentiel de membrane local va créer ce potentiel de récepteurs. Celui-ci est proportionnel à l’intensité du stimulus.
Le passage en potentiel d’action est permis par l’atteinte du seuil liminaire et par les canaux voltages-dépendants. Ces derniers sont situés au niveau du premier nœud de Ranvier des axones myélinisés, à distance du récepteur. Tant que la dépolarisation visible au premier nœud de Ranvier est supérieure au seuil liminaire, on aura des potentiels d’action.
Grâce au phénomène de « tout ou rien », une électrode placée plus loin sur la fibre enregistrera des potentiels d’actions en même amplitude et en même fréquence.
Question 3 : Un homme de 55ans se présente aux urgences avec un infarctus du myocarde. Pourtant c’est de l’épaule et du bras gauche qu’il se plaint. Pourquoi ?
Les informations sensitives de nos viscères n 'ont pas de voie spécifique. Il existe un moment pour lequel des afférences sensitives qui viennent de nos viscères et d’autres qui viennent de notre peau convergent vers les mêmes cellules, le même neurone secondaire dans la moelle. Il y a donc une convergence des voies sensorielles vers les mêmes relais.
Les fibres sensorielles qui proviennent du cœur et rapportent la douleur vont venir se projeter sur les fibres sensorielles qui proviennent de la zone à gauche du bras et de l’épaule et le tout va se projeter au niveau du thalamus et du cortex. Ce sont des DOULEURS PROJETÉES / RÉFÉRÉES.
Question élève 1 : S’il n’y a pas vraiment cette distinction entre les afférences sensorielles, qu’est ce qui fait que certaines personnes vont ressentir des douleurs projetées justement et d’autres vont sentir la douleur au niveau du point où elle émet ?
Réponse du prof : Si tu fais référence aux personnes qui disent avoir « mal au cœur » alors ce ne sont pas des douleurs d’infarctus mais des douleurs plutôt digestives qui proviennent du nerf vague (ce sera vu dans le cours sur le SNA). C’est plutôt un phénomène émotif. La sémiologie de l’infarctus c’est typiquement des douleurs d’épaule ou de mâchoire crispée. Jamais un patient ne dira j’ai mon muscle cardiaque qui me fait mal. Souvent on a un trajet douloureux qui est dû à ses douleurs projetées.
Question d’élève 2 : Quand une personne a mal à l’épaule, comment arrive-t-on à discerner si c’est un infarctus ou non ?
Réponse du prof : C’est le problème du docteur, quand un patient a des douleurs à l’épaule il faut savoir si c’est un infarctus, un épanchement pleural gauche, ou une douleur squelettique par exemple.
Préférentiellement, toute notre vie on utilise notre information sensorielle cutanée ou
musculosquelettique et finalement on n’utilise pas nos informations sensorielles du cœur. Pour ton système nerveux, les douleurs cardiaques sont projetées sur l’épaule et le bras. C’est ce qu’on appelle des douleurs étiquetées. Le tout est fonction de la représentation de ton corps.
Question d’élève 4 : Lors d’un infarctus, est-ce qu’il y a un lien entre la zone du cœur qui est touchée et la zone précise qui sera douloureuse ?
Réponse du prof : Nous n’avons pas encore ce degrés-là de sémiologie. Mais une douleur thoracique qui irradie au bras ou à l’épaule va faire directement penser à un infarctus et par exemple une douleur épigastrique pourra faire penser à un infarctus inférieur de la base du cœur. Il y a donc une certaine topographie mais elle n’est pas du tout précise. C’est là que l’ECG et les explorations vont entrer en jeu.
Question 4 : Un patient présente une hernie discale L5-S1 pourquoi. Pourquoi décrit-il une douleur en bande le long de la jambe jusqu’aux orteils ?
Ce phénomène est dû à l’organisation métamérique de la moelle qui est organisée en segments juxtaposés les uns à côté des autres.
Quand on met un homme en position quadrupède, on retrouve vraiment cette organisation en bandes (c’est moins évident quand ils sont debout car les trajets s’enroulent).
Ce sont donc des territoires sensitifs pour chaque étage médullaire. Une personne qui a une racine comprimée à L5 aura par exemple une douleur à l’arrière fesse puis cette douleur fera le tour de sa cuisse d’un côté et jusqu’au dos du pied et le gros orteil en particulier. Elle aura une sensation de fourmillements dans tout cette zone. Cela s’explique par le fait que la racine fait partie d’une bande cutanée qui correspond à son dermatome sensoriel au niveau médullaire.
Un dermatome est une région de la peau innervée par la racine dorsale d’un seul segment spinal.
Il existe un chevauchement entre les différents dermatomes et donc pas de perte exacte de sensation dans le territoire d’un de ceux-ci quand une seule racine est sectionnée (Ex : Zona).
Lorsque l’on fait la topographie d’une douleur, on pourra donc en déduire quelle partie est abimée au niveau médullaire (au bonheur de l’externe en rhumatologie).
Quels sont les symptômes d’une lésion d’une hémi-moelle thoracique ?
C’est ce que l’on appelle un Syndrome de Brown-Séquard qui est un vieux syndrome correspondant à la section d’une hémi-moelle (ex : quelqu’un marche dans la rue et un assassin le poignarde dans le dos, et il en résulte la section d’une hémi-moelle seulement).
[Au niveau sensitif, on observe deux grandes voies au niveau de la moelle qui vont emprunter des chemins différents qui se croisent ou non.
Nous avons tout d’abord la voie lemniscale qui est le système d’information. Elle croise au niveau du TC, c’est- à-dire que les racines sensorielles qui arrivent dans la moelle ne vont pas traverser la ligne médiane mais se projeter directement dans les cordons postérieurs de la moelle jusqu’au lemniscus médian avant de se projeter sur le thalamus et le cortex. Cette voie entre en jeu dans le tactile, l’épicritique , le proprioceptif, etc… (En moyen mnémotechnique, on peut se dire que c’est ce qui va vite.
On monte direct au cerveau c’est donc la voie rapide).
Ensuite, nous trouvons la voie extra-lemniscale qui représente le système d’alarme. À chaque étage, l’information sensorielle croise la ligne médiane, fait des relais et monte ensuite au niveau du cortex cérébral. Il y a donc des relais intermédiaires. Cette voie extra-lemniscale prend en charge une certaine sensibilité tactile qu’on appelle protopathique, mais aussi la sensibilité thermo- algique, thermique, la douleur superficielle etc…
Le faisceau lemniscal est la voie des colonnes dorsales, c’est-à-dire la partie arrière de la moelle.
La voie lemniscale est donc un gros cordon à l’arrière de la moelle qui n’a pas croisé. Le faisceau extra lemniscal (aussi appelé spino-thalamique) est situé quant à lui en avant.
Au niveau moteur, on observe le faisceau cortico spinal -qui commande la motricité volontaire- qui part du cortex, passe dans la capsule interne qui est la zone étroite et vulnérable où tous les faisceaux sont rassemblés et va croiser au niveau du bulbe dans le bas du TC. Pour finir, il vient se porter sur le faisceau pyramidal croisé (en rouge).
Pour en revenir au patient qui a une section de l’hémi-moelle thoracique, la voie qui n’a pas croisé à cet étage là c’est la sensibilité critique. (Attention la moelle est vue de dos, l’arrière du patient nous fait face).
On a donc un déficit homolatéral à la lésion de la sensibilité proprioceptive et de la motricité volontaire et un déficit controlatéral à la lésion de la sensibilité thermique et algique.
C’est un syndrome dissocié découvert il y a quelques centaines d’années grâce à la sémiologie.
Ce schéma rappelle ce qu’on appelle le syndrome médullaire. En fonction qu’on ait une lésion qui est latérale ou centrale à la moelle, ou une ompression à telle ou telle face de la moelle ; nous allons avoir telle ou telle composante de la moelle qui va être diminuée en fonction du faisceau touché.
QCM
Question 1 : Concernant la synapse, quelle(s) est (sont) la (les) réponses vraies(s) ?
▪ Elle relie deux terminaisons dendritiques
▪ Elle peut contenir plusieurs types de neurotransmetteurs
▪ Les neurotransmetteurs libérés peuvent être recyclés par des astrocytes adjacents
▪ La fixation des neurotransmetteurs sur la membrane du neurone post-synaptique est à l’origine d’une modification du potentiel post synaptique
▪ La transmission synaptique est plus lente que la transmission axonale Réponse : CDE
Question 2 : Quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) vraie(s) concernant la myéline :
▪ Est formée de glucides complexes
▪ Est synthétisée par les cellules de Schwann dans l’encéphale
▪ Joue un rôle d’isolant électrique
▪ Participe à la conduction saltatoire du potentiel d’action
▪ Est présent à la surface de tous les neurones Réponse : CD
Question 3 : Concernant le potentiel d’action, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) vraie(s) ?
▪ Il naît au niveau du cone axonal
▪ Il débute par l’ouverture de canaux sodium voltage dépendant
▪ La phase de repolarisation lente implique des canaux atp dependant
▪ L’ouverture de canaux potassium voltage dependant participe à la repolarisation rapide
▪ Pendant la phase de repolarisation lente,la membrane est en période réfractaire relative
▪ Les ions calcium ne sont impliqués qu’un niveau de la terminaison synaptique
Réponse : ABCDEF
Question 4 : Concernant le reflexe myotatique d’étirement, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) vraie(s) ?
▪ L’information afférente provient d’un fuseau neuromusculaire
▪ Le motoneurone du muscle étiré stimule la contraction de ce muscle
▪ La contraction du muscle antagoniste est inhibée
▪ Le circuit de ce reflexe inclue un interneurone inhibiteur à destination du muscle antagoniste
▪ Ce reflexe s’oppose au raccourcissement du muscle stimulé Réponse : ABCDE
Question 5 : Concernant le faisceau pyramidal ou cortico-spinal, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) vraie(s) ?
▪ Il est issu du cortex sensitif primaire
▪ Pour sa plus grande partie, il croise (ou décusse) au niveau du corps calleux
▪ Le faisceau cortico-spinal dit direct contrôle les muscles axiaux impliqués dans la posture
▪ Le faisceau cortico-spinal croisé véhicule les informations du contrôle volontaire des muscles distaux
▪ Dans son trajet médullaire, le faisceau pyramidal croisé est localisé parmi les cordons postérieurs Réponse : CD
Question 6 : Concernant les voies de la sensibilité, quelle(s) est (sont) la (les) réponse(s) vraie(s) ?
▪ Les informations de la sensibilité thermique sont transportées par des fibres de petit calibre
▪ Les voies de la sensibilité fine (ou tact fin ou épicritique) croisent à chaque étage médullaire
▪ Des afférences cutanées et viscérales peuvent se projeter sur le même neurone relais médullaire
▪ Les voies de la douleur font l’objet d’une régulation importante par des neurones inhibiteurs au niveau du tronc cérébral et de la moelle
▪ Les informations du tact fin sont véhiculées par des neurones myélinisés Réponse : ACDE
