Sherrington et la mise en évidence du réflexe myotatique

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : La communication nerveuse
Type : Pratique du raisonnement scientifique 1 | Année : 2014 | Académie : Pondichéry
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Sherrington et la mise en évidence du réflexe myotatique
 
 

La communication nerveuse

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Ens. spécifique

37

CORRIGE

 

Pondichéry • Avril 2014

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

En 1924, le physiologiste britannique Charles Scott Sherrington a réalisé une série d’expériences pour comprendre les mécanismes de rétractation de la patte chez le chat. La modélisation suivante permet de reproduire de façon fidèle mais virtuelle les expériences historiques qui ont permis à Sherrington de mettre en évidence le réflexe myotatique.

On cherche à comprendre, par cette modélisation, comment le réflexe myotatique a pu être mis en évidence par Sherrington.

> À partir de l’étude du document, cochez la bonne réponse dans chaque série de propositions du QCM.

DOCUMENT

Schéma du dispositif expérimental utilisé par Charles Sherrington

Protocole expérimental modélisé

Dans l’expérience ci-après, on modélise la façon dont Sherrington avait sectionné l’arrière de l’encéphale d’un chat anesthésié, libérant ainsi sa moelle épinière (animal décérébré), avant d’allonger l’animal sur une planche qu’il pouvait déplacer du haut vers le bas.

La modélisation consiste ensuite à isoler le muscle extenseur (quadriceps crural) du membre postérieur et à le rattacher, par son tendon inférieur, à un dynamomètre. Ce système fixe permet de mesurer l’étirement subi et la tension développée par le muscle en réponse à cet étirement.

Dans ces conditions, et bien que l’animal soit décérébré, le muscle conserve son innervation. On modélise ensuite le déplacement vers le bas de la planche sur laquelle l’animal est allongé.


 

Dans cette adaptation contemporaine et virtuelle de l’expérience de Sherrington, il a été prévu de simuler l’ajout de microélectrodes sur une fibre nerveuse sensorielle qui innerve le muscle extenseur de la patte postérieure du chat.


 

Dans cette animation, la planche sur laquelle l’animal est allongé est virtuellement basculée vers le bas 3 secondes après le début de l’enregistrement et jusqu’à 8,5 secondes.

Enregistrement des résultats de l’ensemble de l’expérience

Le tracé #1 permet de suivre l’activité de la fibre nerveuse sensorielle durant l’expérience.

Le tracé #2 présente la tension mesurée par le dynamomètre durant l’expérience.

Le tracé #3 montre l’évolution de l’étirement du muscle durant l’expérience.


 

Captures d’écran du logiciel de Philippe Cosentino,

www.ac-nice.fr/svt/productions

1. Lorsque Sherrington incline vers le bas la planche sur laquelle l’animal est allongé, la réponse musculaire de la patte du chat montre que le muscle extenseur :

a) se relâche.

b) se contracte.

c) se relâche puis se contracte.

d) ni ne se relâche, ni ne se contracte.

2. En inclinant vers le bas la planche sur laquelle l’animal décérébré est allongé, Sherrington :

a) met en évidence qu’un muscle réagit de façon involontaire à son étirement.

b) montre que la commande volontaire permet à un muscle de réagir à son propre étirement.

c) met en évidence qu’un réflexe myotatique nécessite l’intervention du cerveau.

d) met en évidence qu’un réflexe myotatique se réalise indépendamment de l’intervention d’un centre nerveux.

3. L’électroneurogramme (tracé #1) montre que lors de l’étirement du muscle :

a) la fréquence des potentiels d’action augmente.

b) l’amplitude des potentiels d’action augmente.

c) la fréquence et l’amplitude des potentiels d’action augmentent.

d) la fréquence et l’amplitude des potentiels d’action augmentent puis diminuent.

4. Ainsi, lorsque Sherrington incline vers le bas la planche sur laquelle l’animal est allongé, l’électroneurogramme permet de montrer que :

a) l’amplitude des potentiels d’action permet de coder le messager nerveux moteur.

b) la fréquence des potentiels d’action permet de coder le message nerveux moteur.

c) l’amplitude des potentiels d’action permet de coder le message nerveux sensoriel.

d) la fréquence des potentiels d’action permet de coder le message nerveux sensoriel.

Comprendre le sujet

  • C’est un sujet qui s’appuie sur un document très long, mais dont les réponses sont courtes puisqu’il s’agit d’un QCM.
  • Il n’est pas utile de faire une étude approfondie du document, il suffit de comprendre l’expérience et de repérer le type d’information apporté par chacun des tracés :
  • tracé #1 : message afférent (sensoriel), chaque trait représentant un potentiel d’action ;
  • tracé #2 : tension témoignant de la contraction du muscle étiré ;
  • tracé #3 : étirement, c’est-à-dire stimulation à laquelle le muscle est soumis.

Une fois ce repérage fait, vous pouvez passer directement au QCM.

Mobiliser ses connaissances

Le potentiel d’action est le signal nerveux d’amplitude constante, et le message nerveux est codé en fréquence de potentiels d’action.

Corrigé

1. b)Exact. La réponse découle de la connaissance du cours : l’étirement d’un muscle déclenche sa contraction par voie réflexe (réflexe myotatique). Ceci est confirmé par l’augmentation de tension visible sur la capture d’écran où la tablette est inclinée (il est affiché une tension de 32 Newton après étirement, contre 8 N avant) ainsi que par le tracé #2.

2. a)Exact. La formulation peut paraître un peu ambigüe, mais les trois autres propositions ne peuvent être que fausses.

b) et c)Faux. L’animal étant décérébré, il ne peut y avoir de commande volontaire (laquelle implique le cerveau).

d)Faux. On sait que le réflexe myotatique, comme tout réflexe, exige l’intervention d’un centre nerveux (moelle épinière). Rien dans les données expérimentales citées ne permet de valider ou d’invalider l’affirmation.

3. a)Exact. Le tracé #1 indique que la fréquence des potentiels d’action augmente lors de l’étirement mais leur amplitude ne varie pas (ce qui élimine les propositions b), c) et d)).

4. d)Exact. Le tracé se rapporte au message nerveux sensoriel, ce qui implique que les réponses a) et b) sont fausses car elles sont relatives au message moteur. De plus, l’amplitude des potentiels d’action est constante, ce qui élimine la proposition c).

 

Attention

Les documents priment toujours sur les connaissances.

Remarque : dans l’absolu, la réponse b)est exacte, mais l’électroneurogramme se rapporte à une fibre sensorielle et non à une fibre motrice.