Lernzettel: Introduction à la neurophysiologie du mouvement humain

📋 Plan du Cours

1. Place et interdisciplinarité de la neurophysiologie dans l’étude du mouvement humain
2. Organisation structurelle et fonctionnelle du système nerveux central et périphérique
3. Potentiel de repos membranaire des neurones : mécanismes ioniques et maintien
4. Propagation du potentiel d’action dans le neurone : mécanismes et facteurs influençant la vitesse
5. Codage de l’intensité du stimulus et intégration synaptique dans les neurones
6. Organisation et fonctions motrices du télencéphale : cortex moteur, somatosensoriel et ganglions de la base
7. Rôle du diencéphale et du cervelet dans la régulation motrice et les fonctions physiologiques
8. Organisation fonctionnelle de la moelle épinière : substance grise, motoneurones et réflexes spinaux
9. Voies motrices descendantes : systèmes latéral et ventromédian et contrôle postural

📖 1. Place et interdisciplinarité de la neurophysiologie dans l’étude du mouvement humain

🔑 Notions clés & Définitions

• Thalamus : Structure du diencéphale qui relaie les informations sensorielles vers le cortex cérébral, jouant un rôle central dans la transmission et la modulation des signaux sensoriels.
• Remarque : Observation soulignant que les synapses chimiques, majoritaires dans le système nerveux, transmettent l'influx nerveux par la libération de neurotransmetteurs qui modifient le potentiel de membrane post-synaptique.
• Rôle fonctionnel : Fonction exercée par une structure ou un système, telle que le système nerveux qui agit comme centre de régulation et de communication de l’organisme, influençant la commande motrice, la perception sensorielle et la régulation des fonctions vitales.
• Électriques ou chimiques Synapses chimiques : Types de jonctions entre neurones où les synapses chimiques transmettent l'influx nerveux par la libération de neurotransmetteurs qui ouvrent des canaux ioniques, modifiant ainsi le potentiel post-synaptique.
• Neurophysiologie : Neurophysiologie et Biomécanique Frédéric NOE L1 – UE2 Organisation du cours 100% distanciel via : - Elearn - MS Teams (visio) PREAMBULE Etude du mouvement humain (sportif) « Sortie » motrice : BIOMECANIQUE « Commande » motrice (Contrôle du mouvement) NEUROPHYSIOLOGIE
• Mouvement humain et neurophysiologie :  Comprendre comment sont contrôlés les mouvements.

📝 Points essentiels

• La neurophysiologie étudie le fonctionnement du système nerveux à tous les niveaux, du moléculaire à l’intégration globale.
• Le système nerveux est le centre de régulation et de communication de l’organisme, avec une organisation structurelle et fonctionnelle complexe.
• La neurophysiologie est une science pluridisciplinaire intégrant la neuroanatomie, la neuroendocrinologie et la biomécanique.
• La biomécanique étudie la sortie motrice tandis que la neurophysiologie étudie la commande motrice du mouvement humain.
• • DENDRITES : reçoivent info - AXONE : envoie info Commande (régulation, intégration)  Dans structures osseuses (protection) SN SNC Système nerveux divisé en système nerveux central (SNC) et système nerveux périphérique (SNP) 3- Niveaux d’organisation structurel du système nerveux INTRODUCTION Transmission (voies d’information) SNP 3- Niveaux d’organisation structurel du système nerveux INTRODUCTION Encéphale Moelle épinière
• Le système nerveux central (SNC) Tronc cérébral Cervelet Cerveau Crâne Colonne vertébrale 4- Niveaux d’organisation fonctionnel du système nerveux INTRODUCTION Système nerveux périphérique (SNP) Système nerveux autonome (viscéral, végétatif) Système nerveux somatique (volontaire) Nerfs - Perception stimuli (via récepteurs) - Réponse motrice Relation milieu extérieur - Fonctions vitales internes (digestion,circulation…) Relation milieu intérieur Système nerveux sympathique Système nerveux parasympathique Stimule (NT : noradrénaline et adrénaline) Ralentit (NT : acétylcholine) 4- Niveaux d’organisation fonctionnel du système nerveux INTRODUCTION Remarque : Biomécanique !
• Les cinq éléments d’un arc réflexe : 1- Un stimulus qui agit sur un récepteur 2- Un neurone sensitif qui achemine les infos à la ME 3- Un centre d’intégration dans le SNC : synapse(s) 4- Un neurone moteur : propage le message efférent 5- Un effecteur : cellule musculaire ou glandulaire 2- La moelle épinière SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 2-3- Réflexes et contrôle spinal du mouvement
• Réflexes monosynaptiques : réflexe H et réponse M Electrode de stimulation  nerf (fibres afférentes et efférentes) ↑ progressive amplitude 1- réflexe H (amplitude +) 2- réflexe H + réponse M 3 – uniquement réponse M (stimulation antidromique)  Estimer l'excitabilité motoneurone 2- La moelle épinière SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 2-3- Réflexes et contrôle spinal du mouvement
• Réflexes monosynaptiques : réflexe Aire 4 (AMP)  Commande d’action Moelle épinière  Réflexes + Relais motoneurones Muscles  Générateurs de force Mouvement  Biomécanique !

💡 À retenir

La neurophysiologie étudie le fonctionnement du système nerveux à tous les niveaux, du moléculaire à l’intégration globale.

📖 2. Organisation structurelle et fonctionnelle du système nerveux central et périphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• 1-2- Le télencéphale : Partie de l'encéphale constituée de deux hémisphères cérébraux reliés par le corps calleux, avec un cortex en périphérie en substance grise et une substance blanche en profondeur, incluant les noyaux profonds appelés ganglions de la base.

📝 Points essentiels

• Le système nerveux périphérique comprend les nerfs et ganglions en dehors du système nerveux central.
• La substance grise contient les corps cellulaires des neurones, tandis que la substance blanche contient les axones myélinisés.
• La moelle épinière présente des renflements cervical et lombaire liés à l’innervation des membres.
• 1-2- Le télencéphale : le cortex - 2 hémisphères creusés par des rainures  délimitent gyrus (ou circonvolutions) - Rainures profondes (fissures) : délimitent des lobes Lobe occipital Lobe frontal - Lobe frontal : initiation mouvements volontaires, raisonnement, organisation, personnalité… Lobe pariétal - Lobe pariétal : perception sensorielle - Lobe occipital : décodage informations visuelles Lobe temporal - Lobe temporal : langage, mémoire, décodages des informations auditives 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 1-2- Le télencéphale : le cortex moteur  Partie postérieure du lobe frontal, en avant du sillon central  Ensemble des aires motrices : planification, contrôle, exécution mouvements volontaires
• Aire motrice primaire (aire 4 ou aire M1) : exécution de la commande motrice - Neurones pyramidaux (projection sur motoneurones et interneurones de la moelle épinière) Voie cortico-spinale (pyramidale) part de cette partie du cortex. - Somatotopie : correspondance ≠ parties du corps et zones du SNC (Travaux de Penfield : neurones qui commandent muscles des ≠ régions du corps)  L’homoncule moteur Remarque : représentation globale mais pas exclusive  un muscle donné peut être commandé en de nombreux points du cortex 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 1-2- Le télencéphale : le cortex moteur
• Aire motrice primaire (aire 4 ou aire M1) : exécution de la commande
• Cône axonique (Zone ‘gâchette’, point de départ des signaux électriques) Bouton terminal avec synapse NEURONES 1- Organisation structurelle – neurones et cellules gliales Les astrocytes + Rôle dans communication :  Réseau - Comblent les espaces entre neurones et vaisseaux sanguins - Support mécanique aux neurones - Approvisionnent neurones en glucose - Assurent équilibre du milieu extracellulaire NEURONES 1- Organisation structurelle – neurones et cellules gliales Oligodendrocytes –SNC / cellules de Schwann - SNP Gaine de myéline Plusieurs axones Un seul axone NEURONES 1- Organisation structurelle – neurones et cellules gliales Oligodendrocytes –SNC / cellules de Schwann (Neurolemnocytes) - SNP Remarque : un seul Remarque neuropharmacologie : - Drogues : fixation sur récepteurs + blocage site du NT (antagonistes des récepteurs), ou imitation des effets du NT (agonistes des récepteurs) 2- Fonctionnement des synapses chimiques SYNAPSES
• Cessation d’activité des neurotransmetteurs 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL Cerveau Cervelet Tronc cérébral 1-1- Anatomie générale Cerveau = télencéphale + diencéphale Télencéphale : - 2 hémisphères cérébraux - Reliés par corps calleux.

💡 À retenir

Le système nerveux périphérique comprend les nerfs et ganglions en dehors du système nerveux central.

📖 3. Potentiel de repos membranaire des neurones : mécanismes ioniques et maintien

🔑 Notions clés & Définitions

• Canaux ioniques : Protéines intégrées dans la membrane neuronale qui assurent une perméabilité sélective aux ions spécifiques, pouvant s'ouvrir ou se fermer pour permettre le passage contrôlé de ces ions.
• Acétylcholine : Neurotransmetteur chimique excitateur qui, en se liant à ses récepteurs cholinergiques, provoque l'ouverture de canaux sodiques, contribuant à la dépolarisation lors de la transmission synaptique.

📝 Points essentiels

• Le potentiel de repos est dû à un déséquilibre de charges ioniques de part et d’autre de la membrane neuronale.
• La membrane neuronale est une bicouche phospholipidique agissant comme une barrière isolante.
• Les canaux ioniques sont sélectifs et peuvent s’ouvrir ou se fermer pour laisser passer des ions spécifiques.
• Les pompes ioniques consomment de l’ATP pour maintenir les gradients électrochimiques nécessaires au potentiel de repos.
• Fonctionnement des neurones 3-1- Le potentiel de repos de la membrane NEURONES Potentiel de repos : différence de potentiel électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane cellulaire quand la cellule nerveuse est au repos (quand elle ne répond pas à un stimulus). 3- Fonctionnement des neurones 3-1- Le potentiel de repos de la membrane NEURONES Eau (H2O) : solvant (qui dissout les autres substances) Ions dissous : chargés électriqt + ou - : K+ : Potassium Ca++ : Calcium Cl- : Chlore Na+ : Sodium avec Eau salée Ions toujours en mouvement : la membrane est ‘perméable’  Elle laisse les ions circuler par des canaux de façon passive : -Phénomène de diffusion (concentration) et de gradient électrique  Tendance : équilibre PB : comment l’entretenir ? 3- Fonctionnement des neurones 3-1- Le potentiel de repos de la membrane NEURONES Entretenir le potentiel de repos grâce à la spécificité de la membrane : - Bicouche de phospholipides avec queue hydrophobe (ne se mélange pas à l’eau) et tête (groupement phosphate) hydrophile (se mélange à l’eau) à l’extérieur.  Barrière isolante Partie centrale : queue hydrophobe Extérieur : tête hydrophile 3- Fonctionnement des neurones 3-1- Le potentiel de repos de la membrane NEURONES - Bicouche de phospholipides avec queue hydrophobe (ne se mélange pas à l’eau) et tête (groupement phosphate) hydrophile à l’extérieur. Barrière isolante -

💡 À retenir

Le potentiel de repos est dû à un déséquilibre de charges ioniques de part et d’autre de la membrane neuronale.

📖 4. Propagation du potentiel d’action dans le neurone : mécanismes et facteurs influençant la vitesse

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel d’action : Signal électrique déclenché par un stimulus dépassant un seuil, caractérisé par une dépolarisation suivie d’une repolarisation, qui se propage le long de l’axone.

📝 Points essentiels

• La période réfractaire empêche la propagation rétrograde du potentiel d’action.
• Le flux de courant local dépolarise la membrane adjacente pour déclencher un nouveau potentiel d’action.
• La vitesse de conduction augmente avec le diamètre de l’axone.

💡 À retenir

La propagation du potentiel d’action est un processus unidirectionnel, modulé par les propriétés physiques du neurone telles que le diamètre de l’axone.

📖 5. Codage de l’intensité du stimulus et intégration synaptique dans les neurones

🔑 Notions clés & Définitions

• 3-2- Propagation de l’information dans le neurone : Le potentiel d’action se propage le long de l’axone par l’ouverture de canaux ioniques voltage-dépendants, notamment Na+ et K+, permettant la transmission de l’influx nerveux.
• DENDRITES : Prolongements du neurone recevant les signaux synaptiques, intégrant les potentiels gradués pour déclencher ou non un potentiel d’action.

📝 Points essentiels

• L’intensité d’un stimulus est codée par la fréquence des potentiels d’action.
• Les PPSE augmentent la probabilité de déclenchement d’un potentiel d’action, PPSI la diminuent.
• L’intégration synaptique résulte de la sommation des effets excitateurs et inhibiteurs de plusieurs neurones voisins.
• La loi du tout ou rien s’applique au déclenchement du potentiel d’action.

💡 À retenir

L’intensité d’un stimulus est codée par la fréquence des potentiels d’action.

📖 6. Organisation et fonctions motrices du télencéphale : cortex moteur, somatosensoriel et ganglions de la base

🔑 Notions clés & Définitions

📝 Points essentiels

• Le cortex moteur comprend l’aire motrice primaire et l’aire motrice supplémentaire impliquées dans la planification et exécution motrice.
• Le cortex somatosensoriel primaire traite les informations somesthésiques avec une organisation somatotopique.
• Les ganglions de la base modulent la commande volontaire via des boucles corticales-thalamiques, sans action directe sur les motoneurones.
• Les ganglions de la base participent au déclenchement, à l’harmonie et au lissage des mouvements, comme illustré par la maladie de Parkinson.
• 3- Organisation hiérarchique du contrôle moteur SYSTÈME NERVEUX CENTRAL Exemple d’un joueur de football en situation de penalty 1 - Cortex frontal : objectif de marquer le but Cortex pariétal associatif : combine infos somesthésiques (issues de l’aire somatosensorielle primaire) et infos visuelles (issues du lobe occipital)  Représentation situation (balle, autres joueurs posture) envoyée à cortex frontal 1 1 2- Les différentes options (lobe, tendu, brossé…) sont analysées (GDB -rôle expérience) puis renvoyées vers aire 6 2 4- Aire 6 + cervelet : décision motrice tactique (amplitude, direction, force du mouvement) puis instructions à aire 4 Le SN présente une certaine spécialisation fonctionnelle pour chaque structure qui constitue son architecture.

💡 À retenir

Le télencéphale agit comme un centre intégrateur et modulateur des fonctions motrices volontaires et sensorielles.

📖 7. Rôle du diencéphale et du cervelet dans la régulation motrice et les fonctions physiologiques

🔑 Notions clés & Définitions

📝 Points essentiels

• L’hypothalamus régule les fonctions physiologiques et l’homéostasie.
• Le cervelet coordonne la programmation motrice, l’équilibre et la précision des mouvements.
• Les boucles motrices impliquent le diencéphale et le cervelet pour ajuster et affiner la commande motrice.

💡 À retenir

Le diencéphale et le cervelet jouent un rôle central dans la coordination motrice et la régulation intégrée des fonctions physiologiques.

📖 8. Organisation fonctionnelle de la moelle épinière : substance grise, motoneurones et réflexes spinaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Substance grise : Zone de la moelle épinière contenant les corps cellulaires neuronaux, organisée en cornes dorsales pour les fonctions sensorielles et en cornes ventrales pour les fonctions motrices.

📝 Points essentiels

• La substance grise de la moelle épinière contient les corps cellulaires neuronaux organisés en cornes dorsales (sensorielles) et ventrales (motrices).
• La moelle épinière présente une organisation somatotopique liée à la quantité de muscle innervé, avec renflements cervical et lombaire.
• Les réflexes spinaux sont des réponses motrices rapides intégrées au niveau de la moelle sans intervention corticale.

💡 À retenir

La moelle épinière constitue un centre moteur et réflexe autonome essentiel, assurant une commande motrice rapide et segmentaire par l'intégration locale des réflexes spinaux.

📖 9. Voies motrices descendantes : systèmes latéral et ventromédian et contrôle postural

🔑 Notions clés & Définitions

📝 Points essentiels

• Le système moteur latéral comprend la voie corticospinale et la voie rubrospinale, impliquées dans le contrôle précis des mouvements distaux.
• Le système ventromédian contrôle la musculature axiale et proximale via les faisceaux vestibulospinal, tectospinal et réticulospinal.
• Le système ventromédian est essentiel pour le contrôle postural et la locomotion.
• La stimulation magnétique transcrânienne permet d’évaluer la fonction de la voie corticospinale.
• 1-2- Le télencéphale : le cortex - 2 hémisphères creusés par des rainures  délimitent gyrus (ou circonvolutions) - Rainures profondes (fissures) : délimitent des lobes Lobe occipital Lobe frontal - Lobe frontal : initiation mouvements volontaires, raisonnement, organisation, personnalité… Lobe pariétal - Lobe pariétal : perception sensorielle - Lobe occipital : décodage informations visuelles Lobe temporal - Lobe temporal : langage, mémoire, décodages des informations auditives 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 1-2- Le télencéphale : le cortex moteur  Partie postérieure du lobe frontal, en avant du sillon central  Ensemble des aires motrices : planification, contrôle, exécution mouvements volontaires
• Aire motrice primaire (aire 4 ou aire M1) : exécution de la commande motrice - Neurones pyramidaux (projection sur motoneurones et interneurones de la moelle épinière) Voie cortico-spinale (pyramidale) part de cette partie du cortex. - Somatotopie : correspondance ≠ parties du corps et zones du SNC (Travaux de Penfield : neurones qui commandent muscles des ≠ régions du corps)  L’homoncule moteur Remarque : représentation globale mais pas exclusive  un muscle donné peut être commandé en de nombreux points du cortex 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 1-2- Le télencéphale : le cortex moteur
• Aire motrice primaire (aire 4 ou aire M1) : exécution de la commande
• Prélever informations / milieu  agir sur le milieu 2- Sensation ≠ Perception SYSTEMES SENSORIELS - Sensation : détection + acheminement infos (avant perception) - Perception : recueil + intégration + interprétation des 1-2- Le télencéphale : le cortex - 2 hémisphères creusés par des rainures  délimitent gyrus (ou circonvolutions) - Rainures profondes (fissures) : délimitent des lobes Lobe occipital Lobe frontal - Lobe frontal : initiation mouvements volontaires, raisonnement, organisation, personnalité… Lobe pariétal - Lobe pariétal : perception sensorielle - Lobe occipital : décodage informations visuelles Lobe temporal - Lobe temporal : langage, mémoire, décodages des informations auditives 1- L’encéphale SYSTÈME NERVEUX CENTRAL 1-2- Le télencéphale : le cortex moteur  Partie postérieure du lobe frontal, en avant du sillon central  Ensemble des aires motrices : planification, contrôle, exécution mouvements volontaires
• Aire motrice primaire (aire 4 ou aire M1) : exécution de la commande motrice - Neurones pyramidaux (projection sur motoneurones et interneurones de la moelle épinière) Voie cortico-spinale (pyramidale) part de cette partie du cortex.

💡 À retenir

Les voies motrices descendantes sont spécialisées pour coordonner la motricité fine et le maintien postural.

📊 Tableaux de Synthèse

Organisation structurelle du système nerveux

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre substance grise et substance blanche dans le SNC
2. Mélanger les fonctions du cortex moteur et du cortex somatosensoriel
3. Confondre synapses chimiques et électriques
4. Oublier que la vitesse de conduction dépend du diamètre de l’axone
5. Confusion entre potentiel de repos et potentiel d’action
6. Mélanger codage de l’intensité par fréquence et par amplitude
7. Confondre voies motrices latérales et ventromédian

✅ Checklist Examen

1. Identifier les structures du système nerveux central et périphérique
2. Expliquer le mécanisme de propagation du potentiel d’action
3. Distinguer synapses chimiques et électriques
4. Comprendre le codage de l’intensité du stimulus par la fréquence des potentiels d’action
5. Situer les principales régions du cortex moteur et somatosensoriel
6. Expliquer le rôle des ganglions de la base dans la régulation motrice
7. Décrire l’organisation de la moelle épinière et ses réflexes
8. Différencier voies motrices latérales et ventromédian