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France métropolitaine, juin 2024 • Jour 2
SPRINT FINAL
27
France métropolitaine, juin 2024 • Jour 2
exercice 1
Tumeur cérébrale et motricité
Intérêt du sujet • Ce sujet mobilise de façon comparative les connaissances sur les réflexes et sur la motricité volontaire, permettant ainsi une révision assez complète et raisonnée de cette partie du programme.
Une tumeur est une grosseur due à une multiplication excessive de cellules. Lorsqu’elle se développe dans le cerveau, elle peut affecter le fonctionnement de diverses aires cérébrales et avoir des conséquences différentes selon la région du cerveau concernée.
Une tumeur cérébrale peut provoquer des difficultés à accomplir des mouvements volontaires avec un membre, ceci sans que les réflexes myotatiques de ce même membre ne soient perturbés.
Expliquer en quoi une tumeur cérébrale peut provoquer la perte de motricité volontaire d’un membre sans supprimer les réflexes myotatiques de ce même membre.
Vous rédigerez un texte argumenté. On attend des expériences, des observations, des exemples pour appuyer votre exposé et argumenter votre propos.
Les clés du sujet
Étape 1. Comprendre le sujet
Le libellé du sujet ne soulève pas de difficulté. Le plus simple est de faire un exposé en deux parties. La première permet d’exposer l’impact d’une tumeur cérébrale sur la contraction volontaire des muscles des membres. La seconde vise à expliquer pourquoi la tumeur n’affecte pas la commande par voie réflexe des mêmes muscles.
Nous avons suivi une démarche un peu différente, en partant d’une comparaison des circuits nerveux impliqués dans la réalisation d’un mouvement volontaire d’un membre et dans celle du même mouvement par voie réflexe. Cela permet de dégager les caractères communs et les différences entre ces circuits nerveux. Ce sont ces dernières qui expliquent que les conséquences de la tumeur cérébrale sur la motricité volontaire et sur la motricité par voie réflexe (notamment par le réflexe myotatique) sont différentes.
Étape 2. Construire la réponse
Introduction | Annoncez le plan que vous allez suivre. |
I. Schématisation des circuits nerveux des motricités réflexe et volontaire | Réalisez un schéma du circuit nerveux du réflexe myotatique d’un membre. Réalisez un schéma du circuit nerveux support du même mouvement, mais réalisé volontairement. Dégagez les conclusions résultant de la comparaison des deux schémas. |
II. Origine des messages nerveux induisant les mouvements volontaires et réflexes des membres | Précisez les caractéristiques de la région du cerveau émettant les messages nerveux volontaires. Indiquez où naissent les messages nerveux afférents au cours du réflexe myotatique. Conclure sur l’impact d’une tumeur cérébrale sur l’origine des messages. |
III. Conséquences de la tumeur cérébrale sur l’activation des motoneurones médullaires | Expliquez comment la tumeur empêche l’activation des motoneurones médullaires au cours d’un mouvement volontaire. Expliquez pourquoi elle n’affecte pas leur activation au cours d’un réflexe myotatique. |
Conclusion | Réalisez une synthèse des conclusions précédentes aboutissant à une réponse à la question posée. |
Introduction
Les mouvements d’un membre, qu’ils soient volontaires ou réflexes, sont dus à la contraction de muscles de ce membre. Celle-ci est déclenchée par les messages nerveux moteurs arrivant aux synapses neuromusculaires des muscles impliqués.
La nature des messages nerveux et leur codage sont les mêmes au cours d’un mouvement volontaire et d’un mouvement réflexe. Le fait qu’une tumeur cérébrale peut provoquer la perte de motricité volontaire du membre sans empêcher les réflexes myotatiques de ce membre est donc dû aux différences dans l’anatomie et la physiologie des circuits nerveux impliqués dans ces deux aspects de la motricité.
Nous allons, dans un premier temps, comparer ces circuits nerveux des motricités volontaire et réflexe, puis voir comment les différences constatées sont explicatives du fait que la tumeur cérébrale n’a pas les mêmes effets.
I. Schématisation des circuits nerveux des motricités réflexe et volontaire
La figure 1 se rapporte au réflexe myotatique, se traduisant par l’extension de la jambe suite à l’étirement du muscle quadriceps extenseur provoqué par la percussion de son tendon inférieur.
Figure 1. Schéma du réflexe myotatique
La figure 2 représente le circuit nerveux impliqué dans le mouvement volontaire de l’extension de la jambe.
Figure 2. Éléments nerveux et musculaires impliqués dans le mouvement volontaire
Le secret de fabrication
Sur ces schémas, pour ne pas les surcharger, on n’a représenté le circuit nerveux qu’à partir d’un seul neurone. Il faut bien saisir que c’est un grand nombre de neurones afférents et efférents qui interviennent.
Sur le schéma du réflexe myotatique, on montre que le mouvement est provoqué par la contraction du muscle extenseur, mais aussi facilité par une diminution du tonus des muscles antagonistes fléchisseurs de la jambe. Il en est de même au cours de l’extension volontaire de la jambe. Le sujet n’exige pas de développer cet aspect.
La comparaison des circuits nerveux réflexe et volontaire de l’extension de la jambe révèle une partie commune. C’est celle que les messages nerveux émis par les motoneurones de la moelle épinière empruntent pour aller jusqu’au muscle quadriceps.
L’explication des impacts différents de la tumeur cérébrale sur les mouvements volontaires et réflexes des membres est donc à rechercher en amont, au niveau des circuits neveux qui agissent sur les motoneurones médullaires.
II. Origine des messages nerveux induisant les mouvements volontaires et réflexes des membres
Le cortex désigne la substance grise qui se trouve en surface des hémisphères cérébraux. Il est constitué par des milliards de neurones intégrés dans des réseaux nerveux d’une très grande complexité.
Les techniques d’imagerie cérébrale ont confirmé et précisé les observations cliniques sur les conséquences d’une atteinte de telle ou telle zone du cortex. On a ainsi identifié des aires cérébrales spécialisées, notamment celles qui traitent les messages sensoriels (aires visuelle, auditive, tactile, etc.) et celles impliquées dans la commande des mouvements volontaires.
Les aires motrices sont localisées dans les lobes frontaux des hémisphères cérébraux. Le cortex moteur de l’aire motrice primaire est le point de départ principal des messages nerveux de la motricité volontaire. Plus précisément, ce sont les neurones pyramidaux de ce cortex qui émettent finalement ces messages.
Les messages nerveux initiant le réflexe myotatique sont issus des récepteurs à l’étirement présents dans le muscle : les fuseaux neuromusculaires.
Une tumeur cérébrale peut provoquer la perte de motricité d’un membre si elle se développe dans une aire motrice du cortex. Par exemple, si elle grossit à l’endroit du cortex moteur commandant l’extension volontaire de la jambe, elle peut affecter le fonctionnement des neurones pyramidaux de cette région et empêcher ce mouvement.
En revanche, puisque c’est dans les muscles et non dans le cortex que naissent les messages nerveux du réflexe myotatique, la tumeur cérébrale n’a pas d’action directe sur leur émission.
III. Conséquences de la tumeur cérébrale sur l’activation des motoneurones médullaires
Considérons le mouvement volontaire d’extension de la jambe. Les axones des neurones pyramidaux émetteurs des messages descendent dans la moelle épinière et établissent des contacts synaptiques avec les motoneurones de la moelle commandant la contraction du muscle quadriceps extenseur. Si, à cause de la tumeur, l’émission de messages nerveux par le cortex moteur n’a pas lieu, l’activation des motoneurones médullaires ne se fait pas, d’où l’impossibilité de l’extension volontaire de la jambe.
à noter
Les axones des neurones pyramidaux se croisent au niveau du bulbe rachidien (fig. 2), c’est pourquoi une tumeur cérébrale dans l’hémisphère gauche provoque une perte de motricité volontaire du côté droit du corps et inversement.
Les neurones afférents du réflexe myotatique de l’extension de la jambe établissent des contacts synaptiques directs avec les motoneurones médullaires sans passer par le cerveau. En conséquence, la tumeur cérébrale n’a pas d’action sur le fonctionnement du circuit réflexe et l’extension réflexe de la jambe peut avoir lieu.
Conclusion
Les mouvements des membres sont dus à la contraction des muscles provoquée par les messages nerveux émis par les motoneurones de la moelle épinière. Ceux-ci sont stimulés au cours d’un mouvement volontaire par des messages émis par les neurones pyramidaux du cortex moteur. Une tumeur du cortex moteur bloquant l’émission de ces messages nerveux corticaux fait que les motoneurones médullaires ne sont plus activés par le cerveau d’où la perte de la motricité volontaire. En revanche, puisque le réflexe myotatique n’implique pas le cortex cérébral et peut être assuré par la seule moelle épinière, il n’est pas supprimé par la tumeur cérébrale.