Une patiente sans cervelet

Merci !

Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : La communication nerveuse
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2016 | Académie : Asie


Asie • Juin 2016

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 1 • 3 points

Une patiente sans cervelet

Suite à des vertiges et des nausées, une femme âgée de 24 ans passe une IRM prescrite par ses médecins. L’examen révèle qu’elle n’a pas de cervelet. Elle indique aux médecins qu’elle a appris à marcher et à parler tardivement, vers l’âge de 6 ans. Aujourd’hui, cependant, elle ne souffre que de légères difficultés pour se déplacer et s’exprimer.

document 
 de référence

IRM cérébrale d’un individu sain*

IRM cérébrale de la patiente

svtT_1606_05_02C_01

svtT_1606_05_02C_02

D’après F. Yu et al., Brain, 2014.

* La flèche indique le cervelet.

À l’aide de l’exploitation des documents, émettez une hypothèse pour tenter d’expliquer comment cette jeune femme, malgré l’absence de cervelet, peut parler et marcher.

document 1 Le rôle du cervelet

Le cervelet, aussi appelé « petit cerveau », est situé en dessous des deux hémisphères. Il représente environ 10 % du volume total du cerveau mais contient 50 % des neurones.

Le cervelet a plusieurs rôles : il assure la régulation, la coordination et la synchronisation des activités musculaires de mouvements volontaires tels que la marche ou l’articulation de la parole, et il permet également le contrôle des activités musculaires de la posture et de l’équilibre par exemple.

D’après le site sciencesetavenir.fr

document 2 Représentation des aires motrices de deux groupes de singes

Des chercheurs se sont demandé si l’apprentissage d’une nouvelle tâche pouvait modifier l’organisation du cortex moteur.

Ils ont séparé des singes écureuils en deux groupes.

Un premier groupe de singes devait saisir des croquettes sur un grand plateau comme à leur habitude, à pleine main. Sur de grands plateaux, les singes peuvent saisir des croquettes avec l’ensemble de la main.

Un deuxième groupe a été entraîné à saisir des croquettes sur un petit plateau. Sur de petits plateaux, les singes ne peuvent saisir les croquettes qu’avec un ou deux doigts, et non plus avec l’ensemble de la main.

Après 12 000 récupérations de croquettes pour chacun des groupes, les chercheurs ont établi les cartes motrices correspondant aux doigts, au poignet et à l’avant-bras (c’est-à-dire les territoires du cerveau activés lorsque les doigts, le poignet et l’avant-bras sont en mouvement).

Chez le singe araignée, les cartes motrices correspondant aux doigts, au poignet et à l’avant-bras se situent à l’intérieur du quadrillage sur le schéma ci-après.

svtT_1606_05_02C_03

L’activation de chaque territoire de ce quadrillage, lorsqu’on réalise une IRM fonctionnelle (IRMf), est représentée ci-dessous.

svtT_1606_05_02C_04

D’après Frontiers in Human Neuroscience, décembre 2013

Les clés du sujet

Comprendre le sujet

Vous devez proposer une explication concernant la capacité qu’a eu cette femme sans cervelet de marcher et de parler alors que ces fonctions exigent normalement l’intervention du cervelet.

Le document 2 ne concerne pas le cervelet, mais révèle la capacité du cerveau à remodeler son cortex moteur en fonction des apprentissages réalisés. C’est donc la notion de plasticité cérébrale qu’il faut réinvestir pour proposer une explication.

L’expérimentation fait intervenir deux groupes de singes. Vous devez comparer les résultats des deux groupes pour établir une condition nécessaire au remodelage du cortex moteur.

Mobiliser ses connaissances

La comparaison des cartes motrices de plusieurs individus montre des différences importantes. Loin d’être innées, ces différences s’acquièrent au cours du développement et de l’apprentissage des gestes. Cette plasticité cérébrale explique aussi les capacités de récupération du cerveau.

Corrigé

Corrigé

Le cervelet est indispensable à la marche et aux mouvements permettant la parole (document 1). Cette patiente privée de cervelet a pourtant pu apprendre à marcher et à parler, mais de façon tardive et maladroite.

Quelles sont les propriétés du cerveau qui pourraient expliquer comment elle a pu suppléer aux fonctions normalement réalisées par le cervelet ?

I. Une évolution des aires motrices

Le document 2 permet de comparer l’évolution des cartes motrices chez des singes après un très grand nombre de répétitions d’un mouvement déterminé.

Pour le groupe I, le mouvement répété est déjà acquis. On constate que les cartes motrices avant et après entraînement répétitif sont les mêmes. La répétition, même un très grand nombre de fois, d’un mouvement moteur déjà acquis ne modifie donc pas la représentation corticale des régions impliquées dans l’exécution du mouvement.

Pour le groupe II, le mouvement répété est un mouvement nouveau par rapport au mouvement acquis du groupe I. On constate un changement net de la carte motrice, avec extension du territoire cortical qui commande les muscles des doigts et une réduction dans la représentation du poignet et de l’avant-bras.

Cela traduit chez les singes du groupe II une plasticité du cortex cérébral que l’on ne retrouve pas chez les singes du groupe I. La répétition seule n’entraîne pas de changement de la carte motrice. Ce changement n’apparaît que si l’acte répété est nouveau.

Un nouvel apprentissage peut donc entraîner une modification de la carte motrice, ce qui contribue à l’acquisition stable et efficace du nouveau mouvement.

II. La plasticité cérébrale appliquée à la patiente sans cervelet

On peut appliquer cette notion de plasticité du cortex au cas de la patiente sans cervelet.

Son cortex moteur, pendant sa petite enfance, a été incapable de déclencher les mouvements coordonnés de ses membres permettant la marche et la parole.

Remarque

D’autres régions du cerveau en jeu dans la motricité ont pu également être modifiées.

La répétition durant des années de tentatives pour marcher a sans doute entraîné une réorganisation de son cortex moteur, lui permettant de réaliser les mouvements coordonnés caractérisant la marche. On peut penser que la plasticité du cortex moteur a permis d’intégrer dans la commande de la marche des fonctions habituellement réalisées par le cervelet.