Travaux pratiques

NEUROBIOLOGIE 1 : LE REFLEXE MYOTATIQUE

Le maintien de la posture (position du corps dans l'espace) comme les mouvements nécessitent la mise en jeu coordonnée de divers muscles. C'est le système nerveux qui assure cette coordination en contrôlant à chaque instant le degré de contraction des différents muscles par l'intermédiaire de messages nerveux volontaires et/ou réflexes. Le maintien d'une posture donnée résulte d'une activité réflexe, donc involontaire, appelée réflexe myotatique. Le réflexe myotatique se définit comme la contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement. Il s'agit donc d'une régulation par rétroaction. Ce type de réflexe est exploré en clinique humaine : en donnant un coup sec sur le tendon d'un muscle, on provoque son étirement. Lorsque le système nerveux fonctionne normalement, le muscle répond à cette stimulation en se contractant.

On explorera par l'intermédiaire d'un dispositif informatisé l'activité des muscles impliqués dans le maintien de la posture debout ainsi que le réflexe myotatique afin d'établir les voies nerveuses impliquées.

I- Activité des muscles antagonistes lors de mouvements volontaires

Lorsqu'un muscle est actif, il est le siège d'une activité électrique dont la fréquence et l'amplitude sont proportionnelles à son degré de contraction. A l'aide d'électrodes réceptrices et d'un amplificateur, il est possible d'explorer cette activité : c'est l'électromyographie. Les tracés obtenus, appelés électromyogrammes, traduisent sous forme graphique l'activité des muscles.

Protocole de mesure

Mettre en place les électrodes réceptrices sur le sujet comme indiqué en classe sur le muscle extenseur du pied (muscle soléaire dans le mollet) et sur le muscle fléchisseur (muscle jambier antérieur).

Choisir une durée d'enregistrement de 10 s et déclenchement par le clavier (nombre d'excitations : 0).

Avec les boutons décalage de l'amplificateur, amener les flêches de l'écran dans le tiers supérieur et le tiers inférieur.

Lancer l'enregistrement en appuyant sur la touche C. Le sujet doit alors se mettre sur la pointe du pied pendant 2 à 3 secondes en contractant le soléaire (extenseur) puis remettre le pied à plat avant d'amener la pointe du pied le plus haut possible en contractant le jambier antérieur (fléchisseur).

Sauver les mesures.

1) Rappeler les propriétés du système nerveux et des muscles qui rendent possible les enregistrements électrophysiologiques.

2) A quoi correspondent les brèves déviations verticales constituant les tracés

électromyographiques ? Justifier.

3) Analyser les tracés obtenus pour expliquer ce que l'on entend par coordination des muscles antagonistes.

4) Des muscles extenseurs et des fléchisseurs, quels sont ceux qui permettent de lutter contre la pesanteur et donc de maintenir la posture ? Justifier.

Exemple de résultats :

Activité électrique du soléaire et du jambier antérieur lors d'exercices alternés "pointe-talon" (extension puis flexion du pied)
Tracé supérieur : soléaire
Tracé inférieur : jambier antérieur
Temps en millisecondes
Graduation verticale : 0,5 mV



Enregistrement au cours d'une crampe

Activité électrique du soléaire et du jambier antérieur au cours d'une crampe du mollet
Tracé supérieur : jambier antérieur
Tracé inférieur : soléaire
Temps en millisecondes
Graduation verticale : 0,5 millivolts


II- Exploration du réflexe myotatique

On recherchera les réponses électromyographiques des deux muscles étudiés précédemment à la suite d'une percussion du tendon d'Achille, tendon reliant le muscle soléaire au squelette du pied.

Protocole

Brancher le marteau à réflexes sur la fiche A de l'interface.
Mettre en place les électrodes réceptrices sur le mollet.
Choisir une durée d'enregistrement de 100 ms, nombre d'excitations 0, déclenchement par le marteau. Régler le bouton décalage pour amener les 2 flèches respectivement dans le tiers supérieur et le tiers inférieur de l'écran. Appuyer sur la touche C puis donner un coup sec sur le tendon d'Achille. La mesure est déclenchée lorsque le marteau percute le tendon. Sauver les mesures. Refaire un enregistrement tout en contractant volontairement le jambier antérieur.

Exemple de résultats

Réponse électromyographique du soléaire à un choc mécanique porté sur le tendon d'Achille
Temps en millisecondes
Une division verticale : 0,2 millivolts
Choc à T0

5) Justifier la qualification de réflexe donnée à ce type de réponse musculaire.

6) Calculer la vitesse de propagation des messages nerveux après avoir mesuré la distance parcourue par ces messages.

7) Comparer les résultats obtenus dans les deux séries d'expériences.

8) Démontrer que le réflexe myotatique correspond à une régulation par rétroaction. Pour cela, déterminer la variable réglée, la perturbation déclenchant la rétroaction et le résultat de la rétroaction.



Questions supplémentaires
1. Comparer la fréquence et l'amplitude des deux EMG en fonction de l'activité des muscles au cours de l'exercice.
2. Analyser l'EMG obtenu lors d'une crampe et comparer au tracé normal.
3. Formuler des hypothèses pour expliquer l'origine de la crampe.
4. Sachant que la distance entre le muscle et la moelle épinière est de 77 cm, quelle est la vitesse apparente de propagation des messages nerveux ?
5. Sachant que la vitesse de conduction dans les fibres est de 70 m.s-1 et que le réflexe myotatique est monosynaptique, calculer le délai synaptique.

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