Bac Sciences - Neurophysiologie

Réflexe myotatique

Le réflexe myotatique est la contraction d'un muscle qui s'oppose à son propre étirement. c'est une réaction involontaire, brusque , automatique et innée qui assure le maintien de l'équilibre du corps et le maintien de la posture.

Exemple: Le réflexe rotulien

La percussion du tendon au dessous de la rotule provoque l'étirement du muscle antérieur de la cuisse qui se contracte et entraine l'extension de la jambe. Le muscle antérieur de la cuisse est un muscle extenseur. L'extension de la jambe est un réflexe myotatique: elle correspond à la contraction d'un muscle qui s'oppose  son propre étirement.

Les éléments du réflexe myotatique

Les observations cliniques

Le schéma fonctionnel du réflexe myotatique

Les rôles des racines du nerf rachidien

Magendie a sectionné les racines dorsales, puis il a stimulé la patte du chien. 

Il a ensuite procédé à d'autres expériences :

- La stimulation du bout central

Magendie a sectionné les racines ventrales puis il a stimulé la patte du chien.

Il a ensuite procédé à d'autres expériences

- La stimulation du bout périphérique

- La stimulation du bout central

Conclusions

Les racines dorsales (postérieures) renferment les fibres sensitives afférentes qui conduisent un influx nerveux centripête du récepteur sensoriel vers le centre nerveux (Moelle épinère)

Les racines ventrales (antérieures) renferment les fibres motrices efférentes qui conduisent un influx centrifûge du centre nerveux (Moelle épinière) vers l'effecteur (le muscle)

Le message nerveux

Le potentiel de repos

Si les microélectrodes de recéption R1 et R2 sont placées dane le milieu extracellulaire ou dans le milieu intracellulaire, la différence de potentiel (ddp) enregistrée est nulle (ddp = 0 mv)

Les mileux intracellulaire et extracellulaire sont des milieux isopotentiels qui contiennent autant des charges positives que des charges négatives.

Si les électrodes de recéption sont placées dans les deux milieux différents: l'une dans le milieu intracellulaire et l'autre dans le milieu extracellulaire, la ddp enregistrée est égale à - 70 mv.

Il existe une différence de charge entre les deux milieux intra et extracellilaire: le milieu extérieur est chargé positivement et le milieu intérieur est chargé négativement. La membrane de l'axone est polarisée, chargée positivement à l'extérieur et négativement à l'intérieur et elle est caractérisée par un potentiel de repos constant égal à -70 mv


La différence de charge entre les deux milieux est due à une inégalité dans la répartition des ions de part et d'autre de la membrane axonique.

Cette répartition ioniques inégale est expliquée par

Une perméabilité sélective de la membrane vis à vis à des ions Na+ et K+ à travers les canaux protéines:Les canaux de fuites qui laissent entrer les ions Na+ et sortir les ions K+ selon leurs gradients de concentration grâce à un transport passif qui ne nécessite pas de l'énergie. la sortie des ions K+ est beaucoup plus élevée que l'entrée des ions Na+


La pompe Na+/K+ : C'est une enzyme: L'ATPase qui hydrlyse l'ATP, produit de l'énergie chimique et assure le transport actif des ions Na+ et K+ contre leurs gradients de concentration: Une entrée de K+ et une sortie de Na+

 


 

Le Potentiel d'action

Toute stimulation éfficace appliquée sur l'axone (fibre nerveuse) déclenche la naissance d'un potentiel d'action: Une variation brusque de la ddp d'amplitude constante égale à 100 mv et d'une durée  de 1ms

La naissance du potentiel d'action

Si on applique sur l'axone des stimulations successives d'intensités croissantes, on constate que:

Le potentiel d'action est née que lorsque la dépolarisation locale atteint le seuil de potentiel égal à -50 mv

Les stimulations qui ne déclenchent pas la naissance d'un potentiel d'action sont des stimulations inéfficaces (1, 2 et 3) capables de donner des potentiels locaux codés en modulation d'amplitude: L'amplitude augmente progressivement avec l'augmentation de l'intensité de la stimulation jusqu'à atteindre le potentiel seuil: Les potentiels locaux n'obéissent pas à la loi de "Tout ou Rien"

Les stimulations éfficaces (4, 5 et 6) délenchent la naissance des potentiels d'actions identiques (durée et amplitude) malgré l'augmentation de l'intensité de stimulation:le potentiel d'action obéit à la loi de "Tout ou Rien"

L'origine du potentiel d'action


La perméabilité de la membrane aux ions Na+ et K+ est modifiée au cours d'un potentiel d'action,

Pendant la phase de dépolarisation:  La perméabilité aux ions Na+ augmente brutalement lorsque la ddp atteind la valeur seuil de -50 mv par contre la perméabilité aux ions K+ reste constante: On a une entrée brutale et massive des ions Na+ à travers des canaux protéines qui dépendent de la ddp: Canaux voltage-dépendants de Na+. L'entrée des ions Na+ provoque une diminution de la négativité interne.


Pendant la phase de repolarisation:  Lorsque la ddp atteid une valeur de +30 mv, la perméabilité aux ions Na+ diminue et la perméabilité aux ions K+ augmente lentement: On a la fermuture des CVD des ions Na+ et une sortie lente et progressive des ions K+ à travers des canaux protéines voltage-dépendants (CVD des ions K+). La sortie des ions K+ provoque une augmentation de la négativité interne et le rétablissement de la ddp initiale de -70 mv.


Pendant la phase d'hyperpolarisation: Les CVD des ions K+ restent ouverts d'ou la poursuite de la sortie des ions K+ provoquant l'augmentation de la négativité interne: La ddp dépasse la valeur de -70 mv. Les CVD des ions K+ se ferment par la suite et la pompe Na+/ K+ rétablit l'inégalité de la répartition ionique de part et d'autre de la membrane axonique.

 

La naissance du message nerveux au niveau d'un récepteur sensoriel

Exemple: Le corpuscule de Pacini


Au niveau de la terminaison nerveuse, on obtient des potentiels locaux appelés des potentiels de récepteurs dont l'amplitude augmente avec l'augmentation de l'intensité de la stimulation. ces potentiels dépassent le seuil de potentiel (-50 mv) sans délencher un potentiels d'action.

Les potentiels de récepteurs se propagent vers le premier noeud de Ranvier en diminuant d'aplitude pour donner des potentiels générateurs moins amples. Si le potentiel générateur atteind le seuil de potentiel (-50 mv) un ou plusieurs potentiels d'action sont nées. Ces potentiels d'action se propagent au niveau de la fibre nerveuse et constituent le message nerveux afférent.

 Au niveau de la terminaison nerveuse se produit la transduction: la transformation de la stimulation mécanique en potentiel de récepteur: la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique: la terminaison nerveuse s'appelle un site transducteur

 Au niveau du premier noeud de Ranvier est née le potentiel d'action à partir d'un potentiel générateur qui atteind le seuil de potentiel: Le premier noeud de Ranvier s'appelle un site générateur.

Les potentiels de récepteurs sont de potentiels locaux, qui n'obéissent pas à la loi de Tout ou Rien, propagéables à une courte distance (vers le premier noeud de Ranvier), non propagéables au niveau de la fibre nerveuse et qui sont des réponses amorties ou graduables.

Exemple:  Le fuseau neuromusculaire (FNM)

Au moyen d’un oscilloscope (O2), on enregistre le message nerveux dans l’une des fibres   sensitives (Ia) issues d’un récepteur sensoriel: le fuseau neuromusculaire (FNM) du muscle M lorsqu’on charge le tendon de ce muscle avec des masses croissantes de 4, 20, 30 grammes

 


  La fréquence de potentiels d'action augmente avec l'augmentation de l'intensité l'étirement donc l'intensité de la stimulation est codée en  modulation de la fréquence de potentiels  d'action.

 

La propagation de l'influx nerveux

Au niveau des fibres amyélinisées:

les CVD des ions Na+ sont localisés tout au log de la membrane axonique, l'arrivée d'un potentiel d'action provoque l'ouverture des CVD des ions Na+ d'ou l'entrée massive des ions Na+ et la dépolaristion de la membrane: inversion des charges. les courants locaux (attraction des charges + par les charges -) s'etablissent entre la zone dépolarisée et les zones voisines. La zone qui a déclenché la naissance d'un potentiels d'action entre en période réfractaire au cours de laquelle l'axone devient inéxcitable puisque les CVD des ions Na+ ne peuvent pas s'ouvrir de nouveau qu'après la fin du potentiel d'action. La présence de la période réfractaire impose un sens unidirectinnel de propagation de l'influx nerveux qui se propage en passant par tous les points: On a une propagation de proche en proche


Au niveau des fibres myélinisées

La gaine de myéline joue un rôle d'isolant, les CVD des ions Na+ sont localisés uniquement au niveau des noeuds de Ranvien: L'arrivée d'un potentiel d'action provoque l'ouverture des CVD des ions Na+ d'ou l'entrée des ions des ions Na+ et la dépolarisation du Noeud de Ranvier. Les courants locaux s'établissent entre le noeud dépolarisé et les noeuds voisins. Le noeud qui a délenché la naissance d'un potentiel d'action entre en période réfractaire. Le message nerveux se propage dans un seul sens, en sautant d'un noeud de Ranvier à un autre. c'est propagation saltatoire et unidirectionnelle.

La propagation saltatoire de l'influx nerveux au niveau d'une fibre myélinisée et sa transmission d'un neurone présynaptique à un neurone postsynaptique.

 

La vitesse de l'influx nerveux

On peut calculer la vitesse de propagation de l'influx nerveux au niveau des fibres nerveuses de deux méthodes différentes.

 

D'après le potentiel d'action enregistré par l'électrode de réception R1

Vitesse (V) = X/ T1       Si X = 2 cm et T1 = 1 mS  V= 2 10-2/10-3 = 20 mS-1

d'après les deux potentiels d'actions enregistrés par R1 et R2

Vitesse (V) = ΔD/ΔT = D/T2-T1  D= 2 cm et T2- T1 = 1 mS  V= 2 10-2/10-3 = 20 mS-1

La transmission synaptique

Les milliards de neurones qui constituent notre système nerveux sont capables de communiquer les 
uns avec les autres au niveau de régions spécialisées que l'on nommes des synapses. La synapse neuro-neuronique est une jonction ou une zone de contact entre deux neurones: un neurone présynaptique qui se trouve avant la synapse et un neurone postsynaptique qui se trouve après la synapse. le neurone présynaptyque transmet le message nerveux vers le neurone postsynaptique.

Chaque synapse est constituée de trois éléments : 
• L'élément présynaptique. Il s’agit de la terminaison axonique. Cet élément possède de 
nombreuses vésicules synaptiques 
• la fente synaptique ou l'espace intersynaptique de quelques nanomètres 
• L'élément postsynaptique
Photographies en microscopie électronique d'une synapse pendant deux états physiologiques différents: au repos -1- et en activité -2-.

 

              -1-Synapse au Repos                   -2- Synapse en activité

1:Fente synaptique, 2: Membrane postsynaptique, 3:Membrane présynaptique, 4: Vésicule synaptique, 5: Vésicule synaptique en exocytose.

La présence de la fente synaptique confirme la présence d'un intermédiaire chimique appelé neurotransmetteur contenu dans les vésicules synaptiques et qui assure la transmission du message nerveux de l'élément présynaptique à l'élément postsynaptique. La transmission synaptique nécessite donc la conversion d'un signal électrique en un signal chimique puis la reconversion du signal chimique en un signal électrique.

Les potentiels postsynaptiques (PPS) et la nature des synapses

La stimulation de l'élément présynaptique A déclenche la naissance d'une légère dépolarisation au niveau de la membrane postsynaptique (O1) appelé potentiel postsynaptique excitateur (PPSE). Au niveau du cône axonique on enregistre un PPSE moins ample alors que au niveaux des oscilloscopes O2 et 04 on enregistre un PR

La synapse Sy1 est une synapse excitatrice, l'élément présynaptique A a un rôle excitateur et le PPSE est une réponse locale propagéable à une courte distance jusqu'à le cône axonique en diminuant d'amplitude: Le PPSE est une réponse amortie ou graduable.

La stimulation de l'élément présynaptique B déclenche la naissance d'une légère hyperpolarisation au niveau de la membrane postsynaptique (O2) appelé potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI). Au niveau du cône axonique on enregistre un PPSI moins ample alors que au niveaux des oscilloscopes 01 et 04 on enregistre un PR

La synapse Sy2 est une synapse inhibitrice, l'élement présynaptique B a un rôle inhibiteur et le PPSI est une réponse locale propagéable à une courte distance jusqu'à le cône axonique en diminuant d'amplitute: Le PPSI est une réponse amortie ou graduable



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