Système nerveux et motricité

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Classe(s) : Tle ST2S | Thème(s) : Systèmes nerveux et motricité

Système nerveux et motricité

La motricité est une fonction permettant les mouvements du corps. Elle nécessite la synergie du système locomoteur (tissus osseux et cartilagineux du squelette) et des tissus nerveux et musculaire.

1Système locomoteur

A Organisation du squelette


Le squelette humain comprend :

le squelette axial formé de :

– la tête formée du crâne (os pariétaux, temporaux ; os frontal, occipital, sphénoïde, ethnoïde)et de la face (os malaires, maxillaire supérieur, maxillaire inférieur, etc.)  ;

– le rachis ou colonne vertébrale constituée de 33 vertèbres : 7 cervicales, 12 dorsales, 5 lombaires, 5 sacrées (sacrum), 4 coccygiennes (coccyx) ;

– la cage thoracique formée de 12 paires de côtes et du sternum ;

le squelette appendiculaire formé des membres supérieurs et inférieurs et des ceintures scapulaire et pelvienne :

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Les os se distinguent par leur morphologie (os longs, courts, plats) et leur structure. L’os spongieux contient la moelle rouge. Le périoste entourant la diaphyse permet la réparation des fractures aboutissant au cal osseux. Les épiphyses sont recouvertes de cartilage articulaire. Les apophyses servent d’ancrage aux tendons et aux ligaments. Les articulations mobilisent le squelette grâce aux tendons qui les lient aux muscles.

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Les articulations les plus mobiles (épaule ou scapulo-humérale, hanche ou coxo-fémorale cf. figure 1, coude, genou) sont formées d’une capsule articulaire remplie de synovie et sont entourées de ligaments stabilisateurs.

La synovie facilite le mouvement des cartilages articulaires recouvrant les épiphyses et permettant le jeu des os. Une lésion articulaire (luxation, entorse) peut produire une accumulation de synovie (épanchement de synovie) ou hydarthrose.

B Examens radiologiques


Principe. Labsorption différentielle des rayons X par le corps humain dépend de la densité des tissus traversés (faible pour les tissus mous et forte pour les tissus minéralisés comme l’os). Les rayons X résiduels sont réceptionnés sur un cliché radiologique. On définit des zones d’opacité (blanc), des zones de clarté (noir ou gris).

Intérêt. Les radiographies osseuses permettent le diagnostic et le suivi du traitement d’ostéopathies, de l’arthrose, des fractures qui rompent l’opacité homogène de l’os. Les radiographies articulaires (arthrographies) diagnostiquent des entorses graves.

Avantages. Adaptés à la prévention et au diagnostic de masse : tuberculose (radiographie pulmonaire), tumeurs des seins (mammographie).

Inconvénients. Nocivité des rayons X (déconseillés chez la femme enceinte), immobilisation et apnée durant les clichés. Protection du personnel contre l’irradiation et surveillance par un dosimètre.

C Pathologies ostéo-articulaires


Les fractures sont des ostéopathies d’origine traumatique produisant des ruptures de l’homogénéité d’un os. On distingue la fêlure osseuse sans déplacement, la fracture complète avec ou sans déplacement, fermée ou ouverte avec risque de complication infectieuse.

L’orthopédie (domaine médical et chirurgical de l’appareil locomoteur) comprend le traitement des fractures par réduction, immobilisation ou chirurgie (ostéosynthèse), la pose de prothèses.

L’arthrose est la principale arthropathie dégénérative chronique du cartilage articulaire avec déformations. Cette maladie est localisée aux hanches (coxarthrose), au genou (gonarthrose), au poignet, ou au rachis (cervicarthrose, lombarthrose). Elle entraîne une limitation des mouvements ou ankylose, l’impossibilité d’effectuer certains mouvements ou akinésie. La coxarthrose aggravée est traitée par arthroplastie (réfection chirurgicale de l’articulation) par la pose de prothèse de hanche.

Les facteurs de risque sont : traumatismes répétés, âge, obésité, diabètes, goutte, malformations articulaires congénitales, hérédité.

Les troubles musculo-squelettiques (TMS) sont des troubles périarticulaires de l’appareil locomoteur (muscles et tendons des membres et du rachis occasionnant parfois des atteintes nerveuses) pour lesquels l’activité professionnelle est à l’origine ou aggrave par hypersollicitation les lésions articulaires. Les localisations sont l’épaule et le coude (tendinopathies), le poignet et la main (névralgies du syndrome du canal carpien), le rachis (lumbagos lombaires, cervicalgies et torticolis). Les symptômes sont une gêne fonctionnelle (fatigue musculaire, courbatures, engourdissement) et des douleurs localisées.

Les facteurs de risque des TMS sont biomécaniques (répétitivité des gestes, mauvaises postures, travail statique, efforts excessifs, vibrations), exposition au froid, facteurs psychosociaux (stress).

Les traitements sont : repos, anti-inflammatoires, myorelaxants, kinésithérapie et parfois la chirurgie (canal carpien).

Les racines à savoir

Acr(o) : extrémité

Arthr(o) : articulation

Cervic(o) : cou ou col

Chondr(o) : cartilage

Cost(o) : côte

Cox(o) : hanche

Dactyl(o) : doigt

Disc(o) disque

Gon(o) : genou

Osté(o) : os

Ot(o) : oreille

Pod(o) : pied

Spondyl(o) : vertèbre

Tendin(o), tén(o) : tendon

Thorac(o) : thorax

2Système nerveux et musculaire

A Organisation du système nerveux


Les centres nerveux comprennent l’encéphale et la moelle épinière entourés par 3 enveloppes ou méninges.

L’encéphale comprend le cerveau et le cervelet formés chacun de 2 hémisphères, le tronc cérébral suivi du bulbe rachidien. Le cortex cérébral est plissé et divisé en lobes par des sillons. Le cerveau est creusé de 4 ventricules cérébraux remplis de liquide céphalo-rachidien (LCR). L’hypothalamus constitue la partie inférieure du cerveau à laquelle est reliée la glande endocrine hypophyse. L’ensemble constitue l’axe hypothalamo-hypophysaire.

La moelle épinière se situe dans le canal rachidien entre les vertèbres C1 et L1.

Les racines à savoir

Médull(o), myél(o) : relatif à la moelle épinière ou osseuse

Névr(o), neur(o) : nerf ou nerveux

Rachi, rachid(o) : colonne vertébrale

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Un nerf contient des centaines de fibres nerveuses regroupées en faisceaux et enveloppés par le périnèvre.

Les nerfs mixtes présentent des fibres nerveuses sensitives afférentes et motrices efférentes (motoneurones). Les 12 paires de nerfs crâniens sont issues du tronc cérébral et 31 paires de nerfs rachidiens émergent entre chaque vertèbre par les racines antérieures (motrices) et postérieures (sensitives).

Un neurone est une cellule différenciée avec différentes formes. Le corps cellulaire contient le noyau et les organites. Les dendrites sont des prolongements comme l’axone se terminant par une arborisation terminale. L’axone s’entoure de gaine(s) formant les fibres nerveuses. Les fibres myélinisées ont une gaine de myéline discontinue. Les fibres amyéliniques n’ont pas de myéline.

B Traumatismes du système nerveux


Un traumatisme est une agression physique brutale de l’organisme. Si l’encéphale est lésé, les conséquences peuvent être : coma, mort.

À savoir

Amnésie : perte de la mémoire

Aphasie : perte de la parole

Anesthésie : perte de sensibilité

Paralysie : perte de la motricité

Une section médullaire entraîne des séquelles neurologiques qui dépendent de la hauteur de la lésion. Plus elle est haute, plus les conséquences sont graves :

– lésion supérieure à C2 : décès (arrêt respiratoire « coup du lapin ») ;

– lésions entre C2 - C6 : tétraplégie (paralysie des 4 membres) ;

– lésions entre C6 - L1 : paraplégie (paralysie des membres inférieurs) ;

– lésions inférieures à L2 : absence de moelle donc simples névralgies (lombalgie : douleurs lombaires), troubles sphinctériens.

C Exploration des centres nerveux par imagerie

1. La scannographie ou télétomodensitométrie (TDM)


Principe. Examen d’imagerie médicale utilisant les rayons X avec un traitement informatique des coupes transverses du corps. L’appareil ou scanner détecte pour chaque point d’une coupe anatomique fictive des coefficients d’absorption des RX transmis à l’ordinateur qui construit une image.

Intérêt. Elle est indiquée lorsque les maladies modifient la forme et la densité des tissus (tumeurs, traumatismes crâniens, hernies discales, accidents vasculaires cérébraux…).

Avantages. Obtention d’images précises. Meilleure analyse informatique que l’interprétation d’une radiographie, reconstitution volumique (images tridimensionnelles).

Inconvénients. Déconseillé durant la grossesse. L’examen est invasif s’il nécessite l’injection de produit de contraste parfois allergisant. Nécessité d’une immobilisation prolongée.

2. L’imagerie par résonance magnétique (IRM)


Définition. Examen d’imagerie médicale utilisant les champs magnétiques pour obtenir, selon la composition chimique des tissus, des images en coupe.

Intérêt. L’IRM n’entraînant aucune irradiation, elle est inoffensive et fournit des images anatomiques et fonctionnelles de très haute résolution dans les plans sagittal, frontal et transverse. Elle met en évidence les pathologies médullaires et cérébrales (hernies discales, tumeurs, accidents vasculaires cérébraux, maladies dégénératives). Évite parfois des biopsies difficiles (tumeurs cérébrales).

D Organisation musculaire et myopathies


Chaque muscle est entouré par une enveloppe fibreuse nommée épimysium qui se prolonge aux extrémités du muscle par un tendon le rattachant au squelette.

Chaque muscle est constitué par plusieurs faisceaux de fibres musculaires délimités chacun par un périmyisum. Le tissu conjonctif situé entre les faisceaux contient des nerfs et des vaisseaux sanguins. Chaque fibre musculaire ou myocyte est entourée par une fine enveloppe conjonctive, l’endomysium.

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Chaque myocyte possède plusieurs noyaux périphériques, des mitochondries et des myofibrilles prédominantes et constituées de myofilaments (actine et myosine) formant les sarcomères ou unités contractiles. En contraction, l’actine glisse entre la myosine assurant le raccourcissement des sarcomères et sans variation de longueur des myofilaments.

Les myopathies sont des affections musculaires, souvent dégénératives et de causes diverses. La myopathie de Duchenne est une dystrophie musculaire héréditaire dont l’allèle muté est récessif et localisé sur le chromosome X.

Cette myopathie se caractérise par l’absence de dystrophine dans les myocytes striés. Cette protéine est indispensable à la cohésion des fibres musculaires. Quand elle est absente, les fibres se déchirent, produisant : parésie (paralysie incomplète), myasthénie (faiblesse musculaire), amyotrophie, scoliose, paraplégie, insuffisance cardio-respiratoire, décès. Il n’existe pas de traitement curatif, seules la kinésithérapie respiratoire et l’antibiothérapie retardent les complications.

À savoir

Racine my(o) : muscle

Amyotrophie : diminution du volume musculaire

Myalgie : douleur musculaire

3Physiologie nerveuse

A Potentiel de membrane d’une fibre nerveuse


Une fibre nerveuse non stimulée a une différence de potentiel (ddp) membranaire constante nommée potentiel de membrane. Ce potentiel résulte d’échanges ioniques par des canaux K+, Na+ et les pompes Na+/K+.

B Potentiel d’action d’une fibre nerveuse


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Une stimulation modifie la ddp membranaire d’une cellule excitable. Elle est efficace lorsque son intensité est supérieure au seuil d’excitabilité de la fibre.

L’onde de dépolarisation ou potentiel d’action (PA) présente trois phases :

– dépolarisation ;

– repolarisation ;

– hyperpolarisation, phase durant laquelle la membrane n’est pas excitable.

Une fibre amyélinique propage le potentiel d’action de manière continue le long de l’axone des dendrites vers l’axone. La propagation dans une fibre myélinisée est discontinue et saltatoire d’un nœud de Ranvier à un autre. Ceci accélère la vitesse des potentiels d’action. Cette propagation est ralentie dans la sclérose en plaque (neuropathie avec disparition des oligodendrocytes et démyélinisation des fibres).

C Lois d’excitabilité d’une fibre et d’un nerf


Une fibre nerveuse suit la loi d’excitabilité du « tout ou rien » : si l’intensité de stimulation est efficace, on détecte un potentiel d’action d’amplitude et de durée constante (tout) ; si l’intensité est inférieure au seuil, on ne détecte rien. Par contre, plus l’intensité est grande, plus la fréquence des potentiels d’action l’est également. La fibre nerveuse assure un codage de l’information en fréquence de PA.

Un nerf contient des fibres nerveuses possédant des seuils d’excitabilité différents. Il suit la loi d’excitabilité croissante puis maximale ou loi du recrutement des fibres : l’amplitude du potentiel d’action du nerf augmente proportionnellement au nombre de fibres excitées ; Si toutes les fibres sont dépolarisées, elle est maximale.

D Synapse neuromusculaire


Une synapse neuromusculaire ou plaque motrice est une jonction chimique réunissant l’arborisation terminale d’un motoneurone pré-synaptique avec plusieurs fibres musculaires post-synaptiques. Les boutons synaptiques d’un motoneurone ont des vésicules remplies de neurotransmetteurs acétylcholine. Lors de la dépolarisation du neurone présynaptique, le neuro­transmetteur est libéré par exocytose dans l’espace synaptique pour aller se fixer sur les récepteurs musculaires postsynaptiques qui vont dépolariser les fibres musculaires.

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Arrivée d’un potentiel d’action nerveux

 Ouverture des canaux Ca2+ voltage-dépendants provoquant l’entrée de Ca2+ dans les boutons synaptiques.

 Exocytose des vésicules libérant l’acétylcholine qui se fixe sur les canaux chimio-dépendants.

 Ouverture des canaux Na+ chimio-dépendants entrée dépolarisante de Na+.

 La fente synaptique contient une enzyme, l’acétylcholine-estérase qui hydrolyse l’acétylcholine (en une à deux millisecondes).

 Cette destruction du neurotransmetteur entraîne son détachement du récepteur, la fermeture des canaux sodiques et donc le retour au potentiel de repos de la fibre musculaire.

4Contraction musculaire

A Mécanismes de la contraction


Au repos, les myofilaments d’actine et de myosine ne sont pas liés. En contraction, le potentiel d’action se propage de la membrane au réticulum endoplasmique et déclenche la libération d’ions Ca++ qui diffusent vers les myofibrilles provoquant la liaison actine- myosine. Le glissement des myofilaments d’actine entre ceux de myosine explique le raccourcissement des sarcomères. La liaison d’une nouvelle molécule d’ATP sur la myosine entraîne la séparation des myofilaments et le relâchement des myofibrilles.

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B Phénomènes énergétiques de la contraction


L’hydrolyse enzymatique de l’ATP fournit l’énergie pour le glissement des myofilaments. L’ATP est régénéré grâce à la créatine-phosphate et l’ADP. Au début d’un effort, les phases anaérobies produisent une quantité d’ATP modérée. L’effort mobilise ensuite le glycogène (glycogénolyse). La phase anaérobie est suivie par la phase aérobie, prépondérante en endurance avec utilisation des triglycérides (lipolyse) qui augmente avec la durée de l’effort. En hypoxie, la phase anaérobie lactique acidifiant les muscles (crampes lactiques) remplace la phase aérobie.