Terminale · SVT · Chapitre 6
Comportements, mouvement et système nerveux : du réflexe médullaire à la motricité volontaire
- potentiel de repos et potentiel d'action
- loi du tout ou rien et codage en fréquence
- myéline et conduction saltatoire
- synapse chimique
- sommation spatiale et temporelle
- fuseau neuromusculaire et réflexe myotatique monosynaptique
- motoneurone α et unité motrice
- cortex moteur, cartes motrices et voie cortico-spinale
Ce que tu sauras faire
- Définir le potentiel de repos et le potentiel d'action, en donner les ordres de grandeur avec leurs unités, tracer un enregistrement légendé, et énoncer la loi du tout ou rien en montrant qu'elle interdit de lire l'intensité d'un stimulus sur l'amplitude d'un potentiel d'action.
- Expliquer que l'intensité d'un stimulus est codée par la fréquence des potentiels d'action et par le nombre de fibres recrutées, et justifier le plafond de fréquence par la durée de la période réfractaire.
- Expliquer la propagation régénérative du potentiel d'action et son absence d'atténuation, décrire la conduction saltatoire permise par la myéline et les nœuds de Ranvier, et relier les vitesses de conduction — de 0,5 à 2 m·s⁻¹ pour une fibre amyélinique, de 70 à 120 m·s⁻¹ pour une fibre Aα — au diamètre et à la myélinisation.
- Décrire les cinq temps de la transmission synaptique chimique, en déduire l'unidirectionnalité et le délai de l'ordre de la milliseconde, et expliquer que le caractère excitateur ou inhibiteur dépend du couple neurotransmetteur-récepteur et non de la seule molécule.
- Définir la sommation spatiale et la sommation temporelle, expliquer que le neurone postsynaptique effectue une addition algébrique comparée à un seuil, et formuler ce résultat sans prêter de décision au neurone.
- Nommer les cinq éléments de l'arc réflexe myotatique, expliquer le rôle du fuseau neuromusculaire comme récepteur d'étirement codant en fréquence, justifier le caractère monosynaptique du trajet par un calcul de latence, et expliquer l'inhibition disynaptique du muscle antagoniste.
- Définir l'unité motrice, relier le nombre de fibres qu'elle contient à la finesse du contrôle, décrire la jonction neuromusculaire à acétylcholine et récepteur nicotinique, et expliquer comment la force d'une contraction est réglée par la fréquence des potentiels d'action et par le recrutement d'unités motrices.
- Décrire la voie cortico-spinale du cortex moteur primaire au motoneurone α, situer la décussation pyramidale au niveau du bulbe, en déduire l'hémiplégie controlatérale, expliquer la somatotopie et la disproportion des cartes motrices, et justifier que le motoneurone α est la voie finale commune.
Au programme du chapitre
- Le neurone et le message nerveux : une amplitude fixe, une fréquence variable
- La propagation : pourquoi la myéline change tout
- La synapse chimique : le message change de nature
- Le réflexe myotatique : le plus court chemin entre un étirement et une contraction
- Du motoneurone au muscle : l'unité motrice et la force
- La motricité volontaire : le cortex prend la main sur le même motoneurone
- La plasticité cérébrale : des cartes qui se redessinent
- Quand la chaîne est rompue : moelle, cerveau, myéline, synapse
- Les substances psychoactives : quatre façons d'agir sur une synapse
- Rédiger juste : ni finalisme, ni homoncule
Exercices corrigés
Exercice 1
Après une section complète de la moelle épinière au niveau thoracique, un patient ne peut plus bouger volontairement ses jambes, mais son réflexe achilléen est présent et même plus vif qu'avant l'accident. Ce résultat est-il paradoxal ? Explique-le, puis dis ce qu'il apprend sur l'organisation du système nerveux.
Un coup de pouce
Trace les cinq maillons de l'arc réflexe, puis la voie descendante, et place la lésion. Lequel des deux trajets traverse le niveau lésé ?
Voir la correction pas à pas
1. Il n'y a aucun paradoxe, et c'est le raisonnement clé du chapitre. L'arc réflexe myotatique est entièrement contenu dans la moelle : fuseau neuromusculaire du triceps sural, fibre Ia, synapse dans un segment lombo-sacré, motoneurone α, muscle. Une section thoracique se situe au-dessus de ce circuit : elle n'en détruit aucun des cinq maillons. Le réflexe ne peut donc pas disparaître.
2. Pourquoi la motricité volontaire, elle, est perdue. Parce que la voie cortico-spinale descend du cortex et traverse le niveau lésé. La section l'interrompt : la commande n'atteint plus les motoneurones lombaires. Perte de la motricité volontaire et conservation du réflexe ne se contredisent pas, elles portent sur deux trajets différents dont l'un seulement passe par la lésion.
3. Pourquoi le réflexe est plus vif. Parce que les voies descendantes ne se contentaient pas de commander : elles modulaient en permanence l'excitabilité des motoneurones et des interneurones médullaires, en partie en les freinant. Ce frein a disparu. La formulation exacte est donc : ce n'est pas le réflexe qui augmente, c'est l'inhibition descendante qui a cessé. C'est le mécanisme de la spasticité.
4. Une précision chronologique exigible. Dans les jours et les semaines qui suivent le traumatisme, les réflexes sont d'abord abolis : c'est la phase de choc spinal. Ils réapparaissent ensuite, puis s'exagèrent. Une copie qui ignore cette phase donnera une réponse juste sur le fond et fausse sur la chronologie.
5. Ce que le résultat apprend. Que le système nerveux est organisé en niveaux : la moelle est un centre intégrateur autonome, capable de produire seule une réponse motrice, et les centres supérieurs se superposent à elle pour la commander et la contenir. Le motoneurone α est le point de convergence des deux, sa voie finale commune.
2. Pourquoi la motricité volontaire, elle, est perdue. Parce que la voie cortico-spinale descend du cortex et traverse le niveau lésé. La section l'interrompt : la commande n'atteint plus les motoneurones lombaires. Perte de la motricité volontaire et conservation du réflexe ne se contredisent pas, elles portent sur deux trajets différents dont l'un seulement passe par la lésion.
3. Pourquoi le réflexe est plus vif. Parce que les voies descendantes ne se contentaient pas de commander : elles modulaient en permanence l'excitabilité des motoneurones et des interneurones médullaires, en partie en les freinant. Ce frein a disparu. La formulation exacte est donc : ce n'est pas le réflexe qui augmente, c'est l'inhibition descendante qui a cessé. C'est le mécanisme de la spasticité.
4. Une précision chronologique exigible. Dans les jours et les semaines qui suivent le traumatisme, les réflexes sont d'abord abolis : c'est la phase de choc spinal. Ils réapparaissent ensuite, puis s'exagèrent. Une copie qui ignore cette phase donnera une réponse juste sur le fond et fausse sur la chronologie.
5. Ce que le résultat apprend. Que le système nerveux est organisé en niveaux : la moelle est un centre intégrateur autonome, capable de produire seule une réponse motrice, et les centres supérieurs se superposent à elle pour la commander et la contenir. Le motoneurone α est le point de convergence des deux, sa voie finale commune.
Exercice 2
On dit que la synapse est le maillon lent de la chaîne nerveuse : franchir 20 nanomètres demande autant de temps que parcourir plusieurs centimètres d'axone. Pourquoi, alors, le système nerveux n'a-t-il pas partout des connexions directes entre cellules, sans neurotransmetteur ?
Un coup de pouce
Cherche une opération que la synapse chimique rend possible et qu'un contact électrique direct rendrait impossible. Pense au muscle antagoniste.
Voir la correction pas à pas
1. Reformuler la question sans finalisme. Attention au piège de l'énoncé : demander « pourquoi le système nerveux n'a-t-il pas choisi… » reviendrait à lui prêter une intention. La question biologiquement correcte est : quelles propriétés la synapse chimique confère-t-elle, que des connexions directes ne conféreraient pas ? Répondre à celle-là, c'est répondre à l'autre sans se tromper de registre.
2. Elle rend l'inhibition possible. C'est l'argument décisif. Une continuité électrique ne transmet qu'une dépolarisation : elle ne peut qu'exciter. La synapse chimique, en dissociant le signal transmis de l'effet produit, permet à un même message présynaptique de dépolariser ou d'hyperpolariser la cible selon le récepteur rencontré. Sans elle, pas d'interneurone inhibiteur, donc pas d'inhibition réciproque du muscle antagoniste, donc pas de mouvement coordonné : les deux muscles opposés se contracteraient ensemble.
3. Elle rend l'intégration possible. Parce que l'effet postsynaptique est graduable et se dissipe progressivement, plusieurs signaux peuvent s'additionner dans le temps et dans l'espace, et l'addition peut être algébrique. C'est exactement ce que fait le motoneurone α, qui reçoit des milliers de synapses et n'émet un potentiel d'action que si la somme atteint le seuil. Un couplage direct transmettrait un pour un : il n'y aurait rien à intégrer.
4. Elle rend la modulation et l'apprentissage possibles. L'efficacité d'une synapse peut varier — quantité libérée, nombre de récepteurs. C'est le support matériel de la plasticité, donc de l'apprentissage et de la récupération après lésion. Et c'est aussi ce qui offre une prise aux substances psychoactives, ce qui montre bien que cette propriété n'a rien d'un avantage garanti.
5. Ce que coûte ce dispositif, et pourquoi le coût reste faible. Environ 1 ms par relais. Le réflexe myotatique n'en comporte qu'un seul dans la moelle : sur une latence totale d'environ 20 ms, la part synaptique est minime. Conclusion : la lenteur de la synapse est le prix d'un ensemble de propriétés — inhiber, additionner, modifier — dont aucune n'est accessible à une transmission directe. Et l'on ne dit pas que la synapse existe pour cela : on dit que, l'ayant, le système nerveux peut faire cela.
2. Elle rend l'inhibition possible. C'est l'argument décisif. Une continuité électrique ne transmet qu'une dépolarisation : elle ne peut qu'exciter. La synapse chimique, en dissociant le signal transmis de l'effet produit, permet à un même message présynaptique de dépolariser ou d'hyperpolariser la cible selon le récepteur rencontré. Sans elle, pas d'interneurone inhibiteur, donc pas d'inhibition réciproque du muscle antagoniste, donc pas de mouvement coordonné : les deux muscles opposés se contracteraient ensemble.
3. Elle rend l'intégration possible. Parce que l'effet postsynaptique est graduable et se dissipe progressivement, plusieurs signaux peuvent s'additionner dans le temps et dans l'espace, et l'addition peut être algébrique. C'est exactement ce que fait le motoneurone α, qui reçoit des milliers de synapses et n'émet un potentiel d'action que si la somme atteint le seuil. Un couplage direct transmettrait un pour un : il n'y aurait rien à intégrer.
4. Elle rend la modulation et l'apprentissage possibles. L'efficacité d'une synapse peut varier — quantité libérée, nombre de récepteurs. C'est le support matériel de la plasticité, donc de l'apprentissage et de la récupération après lésion. Et c'est aussi ce qui offre une prise aux substances psychoactives, ce qui montre bien que cette propriété n'a rien d'un avantage garanti.
5. Ce que coûte ce dispositif, et pourquoi le coût reste faible. Environ 1 ms par relais. Le réflexe myotatique n'en comporte qu'un seul dans la moelle : sur une latence totale d'environ 20 ms, la part synaptique est minime. Conclusion : la lenteur de la synapse est le prix d'un ensemble de propriétés — inhiber, additionner, modifier — dont aucune n'est accessible à une transmission directe. Et l'on ne dit pas que la synapse existe pour cela : on dit que, l'ayant, le système nerveux peut faire cela.
Les pièges à éviter
- Lire l'intensité d'une stimulation sur l'amplitude des potentiels d'action enregistrés.
- Écrire que le nerf envoie un courant électrique au muscle, en sautant la synapse neuromusculaire.
- Situer le cerveau sur le trajet du réflexe myotatique, ou parler d'« ordre du cerveau ».
- Confondre réflexe monosynaptique et réflexe à une seule cellule nerveuse.
Pour aller plus loin
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Réviser autrement
- SVT : toutes les révisions — de la cinquième à la terminale
- Toutes les matières de la terminale
- Réviser le bac — les chapitres classés par épreuve
- Préparer un devoir ou un DS — tous les chapitres, toutes les classes