Exercice corrigé Ancien programme

Approche expérimentale du réflexe myotatique

1. Par une étude rigoureuse des expériences 1 et 2, montrez que le réflexe achilléen possède les caractéristiques générales d'un réflexe : involontaire, rapide, stéréotypé.

2. Étudiez l'expérience 3 pour montrer que le réflexe achilléen fait intervenir un centre nerveux. Localisez ce centre nerveux.

Comparer des situations expérimentales judicieusement choisies (c'est là que réside la difficulté de l'exercice).

Toutes les expériences sont réalisées avec la même personne.

Doc 17 Expérience 1

n Expérience 1

Le genou du sujet est posé sur une chaise. L'expérimentateur frappe le tendon d'Achille avec un marteau : à chaque fois, on observe une brève contraction du muscle de la jambe et une extension du pied. Des électrodes, reliées à un dispositif d'enregistrement, sont placées sur
le muscle de la jambe qui se contracte lors de ce réflexe : le triceps sural. L'enregistrement est déclenché quand le marteau réflexe frappe le tendon. Trois essais sont réalisés. L'activité électrique enregistrée est associée à la contraction du muscle (doc. 17).

Doc 18 Expérience 2

n Expérience 2

Même dispositif que pour 1.

– Expérience 2a : L'expérimentateur frappe le tendon d'Achille avec le marteau.

– Expérience 2b : L'expérimentateur frappe le tendon d'Achille avec le marteau. Il est demandé au sujet de contracter volontairement son triceps sural quand il sent le choc du marteau sur son tendon.

– Expérience 2c : L'expérimentateur ne frappe pas le tendon d'Achille, mais la table. Il est demandé au sujet de contracter volontairement son triceps sural quand il entend le son du choc.

Doc 19 Expérience 3

n Expérience 3

Parmi les explications formulées pour expliquer la rapidité la réponse lors du réflexe achilléen s'opposent deux hypothèses que l'on se propose d'éprouver.

  •  Hypothèse 1 : « Le message nerveux produit lors du choc sur le tendon va directement au muscle qui se contracte. La réponse est rapide car la distance parcourue par le message est très courte. » L'expérience destinée à éprouver cette hypothèse repose sur la comparaison de 2 réflexes myotatiques : le réflexe achilléen (voir expériences précédentes) et le réflexe rotulien. Pour ce réflexe, le sujet est assis sur une table, l'expérimentateur frappe avec son marteau le tendon rotulien (au niveau du genou), ce qui déclenche la contraction du muscle quadriceps de la cuisse et l'extension de la jambe. Même dispositif d'enregistrement que pour le réflexe achilléen : électrodes posées sur le quadriceps à la même distance du point de choc sur le tendon que pour le réflexe achilléen (doc. 19).

Doc 20

  •  Hypothèse 2 : « Le message nerveux est transmis à un centre nerveux proche du membre inférieur, la moelle épinière, mais ne monte pas au cerveau. » Pour éprouver cette hypothèse, les résultats de l'expérience précédente sont utilisés et complétés par des calculs et des mesures.

Vitesse des messages nerveux. Ici on suppose que ces deux réflexes sont traités par le même centre nerveux. Dans ce cas, la différence de temps entre les deux réponses n'est due qu'à la distance supplémentaire parcourue par les messages nerveux sensitifs et moteurs du réflexe achilléen. La mesure effectuée sur le sujet entre les électrodes du quadriceps et celle du triceps sural est de 35 cm.

Il a donc fallu pour effectuer cette distance aller-retour, soit . Le calcul donne une vitesse voisine de 50 m/s.

Distance parcourue par les messages nerveux sensitif et moteur

– Réflexe achilléen : Délai : 38 ms  à 50 m/s, distance aller-retour : 190 cm.

– Réflexe rotulien : Délai : 24 ms  à 50 m/s, distance aller-retour : 120 cm.

– Mesures effectuées sur le sujet. Une règle est placée sur le sujet, le zéro au niveau des électrodes. Les mesures réalisées sont reportées sur une silhouette qui montre la localisation des centres nerveux (doc. 20).

1. Montrons que le réflexe achilléen possède les caractéristiques générales d'un réflexe

  •  Expérience 1

Analyse : Lors des trois essais réalisés, le choc du marteau sur le tendon, on obtient :

– une brève contraction du muscle de la jambe 

– une activité électrique du muscle qui décrit l'activité du muscle quasi identique : même durée, même forme du signal, même délai entre le choc et la réponse.

Conclusion : Le réflexe achilléen produit une réponse stéréotypée, toujours identique.

  •  Expérience 2

Analyse : Lors des expériences 2a et 2b, le choc sur le tendon déclenche une activité réflexe. Il y a présence d'un bref signal électrique du muscle avant 50 ms. Lors de l'expérience 2c, il n'y a pas de choc sur le tendon et absence de ce signal électrique.

Conclusion : Le signal électrique qui se produit avant 50 ms est lié à l'activité réflexe.

Analyse : Une activité volontaire n'est pas demandée pour l'expérience 2a mais elle est demandée pour les expériences 2b et 2c. Or, seules les expériences 2b et 2c montrent une activité électrique durable et retardée, au-delà de 150 ms.

Conclusion : Ce signal au-delà de 150 ms est celui de l'activité volontaire.

Bilan

Le réflexe est donc une activité très rapide, le délai entre le stimulus et la réponse est trois à quatre fois moins important. Le réflexe est une activité involontaire.

2. Montrons que le réflexe fait intervenir un centre nerveux qu'il faut localiser

  •  Hypothèse de la transmission directe

Analyse de l'expérience 3 : Pour ces deux réflexes, la distance entre le lieu du choc et les électrodes est identique. Si l'hypothèse d'une transmission directe d'un message nerveux est juste, nous devrions obtenir un délai de réponse très voisin, puisque la distance à parcourir est la même. Or, le réflexe rotulien apparaît beaucoup plus tôt que le réflexe achilléen, 24 ms contre 38 ms.

Conclusion : Cette hypothèse n'est pas validée par l'expérience.

  •  Hypothèse de l'intervention d'un centre nerveux (documents 19 et 20)

– Analyse du document 19

Le réflexe rotulien apparaît 24 ms après le stimulus, mais le réflexe achilléen apparaît 38 ms après le stimulus, soit 12 ms plus tard.

Conclusion : Si ces deux réflexes font intervenir le même centre nerveux, le délai entre le stimulus et la réponse correspond à la circulation d'un message nerveux afférent, qui se dirige vers un centre nerveux et un message efférent qui va du centre vers le muscle. La circulation des messages nerveux impliqués dans le réflexe achilléen a une distance plus grande à parcourir, le délai de 12 ms correspond à cette distance. L'hypothèse de l'intervention d'un centre nerveux est plausible.

– Analyse du document 20

Le calcul de la distance totale, aller-retour du message nerveux pour le réflexe rotulien est de 120 cm, soit une distance aller de 60 cm. Le point situé 60 cm au-dessus des électrodes correspond à la base de la moelle épinière. Pour le réflexe achilléen, la distance aller est de 90 cm, ce qui porte le point de retour à peu près au même niveau que pour le réflexe rotulien, à la base de la moelle épinière.

Conclusion : Ces données confirment l'hypothèse de l'intervention d'un centre nerveux. Ce centre est localisé dans la partie basse de la moelle épinière. L'intervention du cerveau, situé beaucoup plus haut, est incompatible avec les données.

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