Chapitre III – Production de mouvements volontaires PDF

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Chapitre III – Production de mouvements volontaires Introduction Nos actes, qui découlent de notre posture et de notre équilibre à un instant T vont résulter du traitement par le système nerveux central de deux types d'informations : • Celles concernant l'état du monde extérieur et des événements qui s'y produisent. • Celles liées à la position et au déplacement de notre corps dans cet espace ordonné et orienté. Cela conditionne la production de nos mouvements volontaires. I – Élaboration et apprentissage du mouvement Il existe dans le SNC des structures anatomiques spécifique (cortex moteur, thalamus, ganglions de la base, cervelet, tronc cérébral) qui vont participer à cette fonction. Elles agissent selon une hiérarchie particulière avec une communication entre ces structures La production d'un mouvement peut faire intervenir des processus nerveux automatiques mais également des processus volontaires qui peuvent nécessiter l'élaboration et l'apprentissage de nouvelles tâches motrices.

Interventions des différentes structures nerveuses dans le processus de production de mouvement Dans notre système nerveux central, on va voir des structures particulières qui interagissent les unes avec les autres pour aider au processus de la réalisation du mouvement et l'apprentissage. Il y a une communication interne à l’intérieur du système nerveux central pour réaliser le mouvement. C'est le cortex cérébral qui va en dernier lieu envoyer le dernier message nerveux aux motoneurones. À chaque mouvement volontaire, il existe dans notre cerveau une idée du mouvement. On a en a plus ou moins conscience. Ensuite, quand on veut faire un mouvement, il faut activer une zone particulière avec une certaine force, une certaine intensité. Tout cela se programme et sont réalisés par des systèmes de boucles entre le cortex moteur, du cortex associatif, du cervelet latéral et des noyaux gris centraux. Le cortex envoi le message nerveux pour permettre le mouvement (phase d’exécution), il y a une rétroaction somato-sensorielle si nécessaire pour permettre l'apprentissage par correction de erreurs.

Lors de la réalisation d'une nouvelle tâche motrice, le système nerveux peut être confronté à trois situations particulières : • L'activité peut nécessiter l'amélioration du fonctionnement de circuit nerveux préexistant (il existe donc des phénomènes de mémorisation du mouvement). • Une activité peut imposer la transformation du déroulement habituel comme par exemple la marche athlétique. • Une activité peut nécessiter la création de nouveaux réseaux nerveux intégrés qui permettent l'émergence de nouveaux comportements, c'est le phénomène de plasticité neuronale. Apprentissage et amélioration du mouvement

On va effectuer une phase d’exécution en sollicitant des muscles grâce aux centres moteurs supérieurs. Cela ne deviendra jamais un réflexe, même si le mouvement est répétitif car cela passe par le cerveau, cervelet, tronc cérébral contrairement aux réflexes. De l'idée à l'exécution du mouvement

II –Participation des centres moteurs supérieurs (cerveau, cervelet et tronc cérébral) à la commande motrice volontaire 1) Organisation générale de la motricité volontaire

Il y a un flux continu d'information dans les deux sens avec un contrôle de l'information. Les différentes structures nerveuses appliquées interviennent de manière hiérarchisées avec comme acteur final, le cortex moteur. Les transferts d'informations entre le système nerveux central et la périphérie s’effectuent dans les deux sens. Le contrôle moteur est croisé, c'est à dire que l'hémisphère droit du cerveau contrôle notre corps gauche. Il faut que les axones traversent l'axe central du corps, on appelle cet axe : La zone de décussation. (Croisement de fibres nerveuses en provenance d'un des deux hémisphères) placé entre le bulbe rachidien et moelle épinière. 2) Le cortex cérébral

Le cortex cérébral dans son ensemble est largement impliqué dans le contrôle des mouvements volontaires. Le cortex moteur proprement dit correspond aux aires localisées en arrière du lobe frontal (aire 4 → cortex moteur primaire et l'aire 6 → aire motrice supplémentaire et pré moteur). Les aires motrices d'où vont partir les messages nerveux pour faire un mouvement sont les aires 4 et 6. A – L'organisation du cortex moteur L'aire 4 est dans le cortex moteur primaire, l'aire 6 est dans la zone dans le cortex prémoteur et l'aire motrice supplémentaire. Ces différentes zones interviennent dans la programmation du mouvement. Le cortex pré-moteur continue de guider le mouvement en intégrant les informations sensorielles, elle s'occupe également des muscles axiaux. L'aire motrice supplémentaire intervient dans la coordination des mouvements impliquant les deux mains et avec l'aire 4 sert à la planification des mouvements complexes (Figure 31). La cartographie montrant la fonctionnalité du cerveau au niveau du cortex moteur.

Planification corticale du mouvement

L'homonculus moteur est un reflet de la population neuronale contrôlant des muscles des membres précis. Plus l'organe est représenté de façon agrandi sur une figure, plus il y a de neurones qui contrôlent les paramètres. (Figure 32) Par exemple, lors d'un traumatisme crânien, en fonction de la zone touchée dans le cortex moteur on risque une perte plus ou moins importante du contrôle. Le rôle du thalamus est de filtrer la majorité des informations venant de la périphérie vers le cerveau et inversement pour permettre toutes les intégrations sensorimotrices, c'est une zone de relais très important. On le considère comme un centre d'adressage. Les aires motrices vont recevoir des informations des ganglions de la base, du cervelet et du tronc cérébral. Ces informations sont additionnelles de celles venant de la périphérie. B – Le déclenchement du mouvement à partir du cortex moteur. Le but est d'activer les motoneurones par la voie cortico-spinal. Il y aura activation de certains neurones au niveau du tronc-cérébral, notamment pour ajuster le tonus postural en fonction du mouvement en cours de réalisations. Le cortex moteur va être l'organe décisionnel qui va décider de la production ou non d'un mouvement volontaire. Pour cela, il va effectuer des boucles de communications notamment entre : • Le cortex moteur et le cervelet. • Le cortex moteur et les noyaux gris centraux. • Le cortex moteur et d'autres aires corticales (intégratrices). • Le cortex moteur et le tronc cérébral pour gérer certains programmes moteurs liés à l'équilibre. On est dans la phase de planification.

Une fois que la décision est prise, la décision finale va être la communication entre la moelle épinière et les muscles permettant ainsi le mouvement. On rentre alors dans la phase d'exécution. Afférence sensorielle est le terme qui désigne les fibres nerveuses qui sont en contact avec le système nerveux central. Au contraire, l'efférence motrice correspond aux fibres nerveuses qui sont en contact du cerveau vers la périphérie. Les efférences motrices entraînent des connexions directes avec le muscle soit des connexions avec d'autres organes du système nerveux central comme le cervelet. Quand on est dans l'exécution du mouvement, ces efférences motrices font intervenir la voie cortico-spinale. On peut décrire trois caractéristiques majeures concernant la façon dont l'aire motrice commande les mouvements volontaires : • Une large zone du cortex est activée à chaque type de mouvements. • L'activité propre de chaque neurone représente une simple participation au codage d'une direction particulière du mouvement. • La direction du mouvement est déterminée par une intégration et une moyenne de l'activité propre de chaque neurone au niveau d'une population neuronale. Plus une population neuronale qui contrôle un mouvement est important et plus il sera possible de contrôler finement ce mouvement. Lors de l'apprentissage d'un mouvement, la taille de la zone du cortex impliquée dans la production du mouvement peut augmenter du fait de l'existence d'une plasticité. En effet, Il existe une certaine plasticité au niveau du cortex moteur. Le cortex est capable de se réorganiser dans certaines mesures. L'organisme va réussir à réorienter l'activité des neurones vers le contrôle d'un autre organe ce qui permet d'améliorer le contrôle fin. Cela ne se fait pas de manière automatique mais dans des cas particuliers. C'est cette plasticité, cette forme de réorganisation du cortex qui facilite l'apprentissage des mouvements fins.

3) Les noyaux gris centraux Localisation des noyaux gris centraux

Ce sont des groupements de neurones regroupés dans la substance blanche. Ils sont impliqués dans une boucle complexe qui vont les lier à différentes zones corticales. Ils sont impliqués dans l'acquisition et le maintien de la station debout et l'équilibre. C'est dans ces noyaux que vont être stockés un certains nombres de programmes moteurs que le cortex moteur décidera d'utiliser ou non en le proposant aux aires corticales motrices qui prennent la décision finale. Ces noyaux gris centraux (NGC) participent également à l'apprentissage des mouvements par récompense. Ils sont également impliqués dans le changement d'attitude, ils permettent de passer d'une attitude, d'une série d'action à une autre, offrant ainsi une certaine flexibilité du comportement permettant de s'adapter rapidement à une nouvelle situation. Ils jouent un rôle dans l'attention, la mémoire et les émotions. Leur rôle est toujours en référence vis à vis du cortex. Les NGC sont impliqués dans une boucle complexe qui va les liés à différents aires cortical. En ce qui concerne la motricité volontaires les NGC vont fonctionner en boucle avec le cortex pour sélectionner et déclencher les mouvements volontaires. Spécifiquement leur rôle est de sélectionner des programmes moteurs élémentaires déjà acquis qui s’enchaîne correctement à la fois dans leur chronologie, dans l'amplitude, la force et la direction du mouvement. On peut assimiler les NGC comme un disque dur ou il y a tous les programmes moteurs élémentaires qui sont la base de notre motricité. Ils agissent comme une sorte de filtre qu'ils peuvent bloqué des programmes de réalisations des mouvements lorsque ceux-ci sont inadaptés. Ils participaient à l'apprentissage du mouvement.

4) Le cervelet

Le cervelet à différents rôles. Il joue un rôle dans le contrôle de l'équilibre et de la posture. Il joue un rôle d'horloge interne dans la production du mouvement. Cette boucle aide aux paramétrages temporelle du mouvement et pour l'apprentissage par correction des erreurs. Il participe à l'apprentissage des erreurs ceci grâce à des informations somato-sensorielles. Quand on déclenche le mouvement, l'aire motrice envoie le PA qui transite jusqu'au motoneurone. Le cervelet en retour sera informé du résultat de l'action et c'est lui qui va permettre l'intégration entre la réalisation du mouvement, sa réussite ou non. Le cervelet corrigera l'action si besoin. Quand on est dans la phase de programmation du mouvement, il existe deux boucles nerveuses de programmation. Celle du cortex moteur et du cervelet va permettre de définir les caractéristiques requises pour le mouvement à effectuer en termes de direction, de force et de durée. Ceci va permettre de régler dans le détail la commande motrice. Des lésions du cervelet peuvent entraîner par exemple : • Une ataxie des mouvements volontaires qui correspond à une décomposition des mouvements en plusieurs segments saccadés. • Une augmentation du temps de réaction. • Une oscillation des mouvements volontaires, tremblements kinésiques. • Phénomènes d'asynergie qui sont des troubles de la coordination interarticulaires pouvant entraîner des problèmes lors de la marche ou lors du maintien de la posture. • Phénomènes de dysdiadococinésie qui caractérise des problèmes à exécuter un mouvement à un rythme donné.

5) Le tronc cérébral

On va trouver dans le bulbe rachidien les noyaux vestibulaires qui vont agir en coordination avec le cervelet pour la régulation posturale. Participe à la coordination des différents mouvements par rapport à la posture de l'organisme. Au toit du mésencéphale, on trouve les tubercules quadrijumeaux qui sont des structures sensorimotrices qui vont provoquer les réponses d'orientations en direction d'une source visuelle ou auditive. Le noyau rouge exerce une fonction motrice en particulier dans le contrôle postural et la coordination des mouvements....