Ensemble constitué par un motoneurone (MN) de la moelle spinale

Fibre nerveuse motrice qui en part

Toutes les fibres musculaires (FM) que le MN innerve

1. Définition

Unité anatomique: Les fibres musculaires sont reliées entre elles par la connexion neuronale

Impossible d'activer une FM de façon isolée

Toutes les FM de l’UM innervée par le MN se contractent en même temps

Unité fonctionnelle: On ne peut accéder au muscle que par l’intermédiaire d’un MN

2. Fonctionnement

Force mécanique faible

Grande précision des mouvements

Précision: Musc les aux mouvements fins (oculomoteurs) ont un faible nombre de FM par UM (10 à 20 FM)

Activation d’un MN développe la force de 1000 à 2000 FM

Mouvements puissants, peu graduables

Force: Muscles des membres inférieurs (quadriceps) ont un nombre élevé de FM par UM (1000 à 2000 FM)

3. Importance de la taille des UM

A. Unités motrices

Ensemble des muscles innervés par une racine motrice (segment médullaire)

Innervation pluri-radiculaire: Un muscle est innervé par un seul nerf mais par plusieurs racines

Étalé sur plusieurs étages de la moelle

Noyau moteur: Ensemble des alpha-motoneurones qui innervent un muscle donné

1. Myotome

Rassemblent des fibres d’origines segmentaires (médullaires) différentes, venues de plusieurs étages pour constituer les nerfs.

2. Rôle des plexus

Conditionnent le territoire des troubles moteurs

Perte des fibres nerveuses d'un muscle entraîne une faiblesse et une amyotrophie

Ex : section du nerf musculo-cutané entraîne une faiblesse/paralysie du biceps

3. Importance des myotomes en pathologie

Section du nerf entraîne une paralysie complète et une atrophie

Section d’une seule racine ne cause pas forcément une faiblesse/amyotrophie complète

Muscles à cheval sur deux myotomes (innervation bi-radiculaire) sont de mauvais indicateurs des racines lésées

Muscle innervé par plusieurs racines:

Muscles “marqueurs” de cette racine

Ex : deltoïde et infra-épineux dépendent presque complètement de la racine C5

Utilisé en électromyographie pour déterminer si on a une atteinte d’un tronc nerveux ou d’une racine

Muscles qui reçoivent une innervation prédominante d’une racine:

4. Diagnostic différentiel nerf/racine

B. Myotomes, noyaux moteurs

Origine: Cortex moteur primaire (50%), cortex prémoteur (30%), pariétale ascendante (20%)

Trajet: Décussation au niveau du bulbe, descend dans la colonne latérale de la moelle

Fonctionnement: Connexion mono synaptique excitatrice avec le motoneurone spinal

Rôle: Contrôle de la motricité fine distale et des muscles proximaux des membres

Importance: Motricité volontaire, fine et distale, action sur l’alphamotoneurone

1. Voie pyramidale (cortico-spinale latérale)

Origine: Noyaux du TC (réticulée, vestibulaires, tecto-spinales)

Trajet: Descente sur les MN par la voie antérieure de la moelle

Fonctionnement: Connexion mono ou polysynaptique via les interneurones relais des circuits réflexes

Rôle: Facilitation de base des MN, conditionne l’action des neurones cortico-spinaux, contrôle de la motricité proximale et axiale du tronc, équilibre et posture

2. Voies extrapyramidales (système ventromédian)

¼ des fibres de la voie corticospinale, ne croisent pas

Issue des aires 4 et 6

Faisceau antérieur homolatéral de la moelle

Contrôle bilatéral des muscles paravertébraux du tronc et du cou

Connexions monosynaptiques avec les MNs

Se projette aussi sur le système ventro-médian (extrapyramidal) du tronc cérébral

Voie cortico-spinale ventrale directe (pyramidale):

Issue de l’aire 4

Descente homolatérale dans le tronc cérébral

Innerve les MNs des nerfs crâniens (occulomoteurs et V, VII, IX, X, XI, XII)

Connexions monosynaptiques avec les MNs

Contrôle bilatéral des noyaux moteurs, sauf le VII inférieur : projections controlatérales uniquement

Voie cortico-bulbaire:

3. Autres voies motrices issues du cortex

C. Voies motrices descendantes

I. Organisation périphérique et médullaire

Aire 4, gyrus précentral (en avant de la scissure principale)

Organisation somatotopique en symétrie de l’aire somesthésique primaire

Étalée en colonnes parallèles, perpendiculaires à la surface du cortex (0,5 à 1 mm de diamètre, 50 000 à 100 000 NR par colonne)

1. Aire motrice primaire (M1)

Unité anatomique: Une colonne commande un certain nombre d’UM

Unité fonctionnelle: Une colonne active un groupe d’alphaMN (d’unités motrices) d’un muscle ou de quelques muscles synergiques

Ex: fléchir le coude

2. Fonctionnement des colonnes

Conservation des voisinages

Schéma moteur corporel correspond à celui vu sur le plan sensitif

Phénomène d’agrandissement fonctionnel: Représentation d’un muscle proportionnelle à la finesse/précision des mouvements

Muscles fins des doigts (petite UM) sont surreprésentés

Muscles des jambes (grande UM) ont une faible surface allouée

3. Représentation des muscles

Plus on utilise un territoire corporel, plus les colonnes qui lui sont dédiées vont grandir

Ex : apprentissage du violon augmente la zone allouée aux doigts

4. Plasticité du cortex moteur

A. Somatotopie

Contraction d’un muscle controlatéral lors de stimulation électrique très faible et localisée

Permet l’établissement de la carte motrice

1. Stimulation électrique

Épilepsie partielle continue, contraction de l’ensemble de l’hémicorps controlatéral

2. Crises d’épilepsie localisées

Parésie: perte du contrôle volontaire fin des muscles controlatéraux

Pas de paralysie complète : les muscles peuvent se contracter au sein d’une motricité globale, peu fine et peu complète

3. Lésion de l’aire 4 ou de la voie corticospinale

Motricité fine consciente

Contraction volontaire et très sélective d'un muscle ou d’une unité motrice

S'appuie sur une motricité plus globale assurée par les noyaux du TC, le cortex prémoteur et les noyaux gris centraux

4. Rôle de l’aire 4

B. Rôle fonctionnel de l’aire MI

Stimulation magnétique transcrânienne et enregistrement de la réponse d’un muscle sur le membre controlatéral

1. Technique d’exploration non invasive de la voie cortico-spinale

Champ magnétique se transforme en champ électrique, activant le cortex moteur

Réponse au niveau des muscles controlatéraux

2. Principe

Stimulation d’un nerf périphérique, puis des racines, puis du cortex moteur controlatéral

Mesure de la latence et de l’amplitude des réponses motrices : temps de conduction total (TCT), temps de conduction périphérique (TCP)

Calcul des temps de conduction central (TCC)

3. Pratique

Augmentation de latence, réduction d’amplitude ou disparition des réponses

Exploration des voies motrices centrales

Utile en cas de SLA, SEP, compression médullaire

4. Pathologie

C. Potentiels évoqués moteurs (PEM)

II. Organisation du cortex moteur primaire

Aire 6

Planification des mouvements volontaires, spécification des caractéristiques de l’action, mise en jeu visible par imagerie fonctionnelle

Stimulation permet les mouvements coordonnés complexes

1. Aire motrice supplémentaire (AMS) et cortex prémoteur

Contrôle de la motricité fine distale via le faisceau cortico-spina l

2. Rôle de l’AMS

Influence la musculature proximale via le système rétro-médian

3. Rôle du cortex prémoteur

Se projette sur l’aire 6

Mécanismes nécessaires à la prise de décision sur les actions à réaliser et à l’anticipation des conséquences

En lien avec le cortex pariétal postérieur (aire 5 et 7 : représentation du corps) et les noyaux gris centraux

4. Cortex préfrontal

Difficulté à planifier/organiser un mouvement et anticiper ses conséquences

Désinhibition du patient

5. Syndrome frontal

A. Cortex prémoteur et cortex préfrontal

Ensemble de noyaux profonds qui permettent d’initier le mouvement

Dysfonctionnement entraîne la perte de mouvement (ex : Parkinson, akinésie)

1. Définition

Striatum (noyau caudé + putamen)

Globus pallidus

Noyau sous-thalamique

Substance noire compacte (SNc)

Substance noire réticulée (SNr)

2. Structures

Boucle motrice : cortex préfrontal - striatum - Gpi/SNR - noyau VL du thalamus - AMS

Désinhibition du VL (inhibition d’une inhibition)

VL active l’AMS, déclenchant le mouvement

Voie directe: Cortex frontal active le striatum qui inhibe le globus pallidus

Globus pallidus externe inhibe le noyau sous-thalamique qui active le globus pallidus interne

Globus pallidus interne inhibe le VL du thalamus

Inhibition de l’AMS, inhibant le mouvement

Voie indirecte: Cortex frontal active le striatum qui active le globus pallidus externe

3. Fonctionnement du circuit des ganglions de la base

Contient les neurones dopaminergiques

Module l’information entrante dans le striatum

4. Rôle de la substance noire compacte (SNc)

AMS est excitée de manière tonique par le VL du thalamus (risque d’hyperkinésie)

GPi/SNR exerce l’inhibition tonique du noyau du VL du thalamus, AMS inactive

5. Au repos

Décision de mouvement : cortex préfrontal active le striatum, inhibe le globus pallidus (inhibiteur)

Désinhibition du VL

VL active l’AMS, déclenchant le mouvement

6. Rôle du striatum/putamen

Effet activateur sur la boucle motrice de la voie directe

Augmente les effets de l’activation du striatum par le cortex frontal

7. Rôle de la dopamine

Dégénérescence de la voie nigro-striatale dopaminergique

Désinhibition du globus pallidus

Inhibition du VL, akinésie et rigidité

Maladie de Parkinson: Perte progressive des neurones dopaminergiques de la substance noire

8. Application en pathologie

B. Noyaux gris centraux = ganglions de la base

Contrôle de la précision et de la coordination des mouvements

Ne permet pas de les déclencher

Lésion : syndrome cérébelleux (ataxie, dysmétrie, hypotonie)

1. Rôle du cervelet

Vestibulo-cervelet : informations provenant du vestibule

Partie médiane (vermis et partie médiane des hémisphères)

Informations provenant de la moelle épinière via les faisceaux spino-cérébelleux (somatotopie)

Traitement des informations proprioceptives en temps réel

Sorties cérébelleuses via les noyaux profonds cérébelleux (fastigial et emboliforme)

Projection vers les voies réticulo-spinales, rubro-spinales, vestibulo-spinales et cortico-spinales

Rôle : tonus musculaire, équilibre, posture, correction du mouvement fait et paramètres cinétiques du mouvement

Spino-cervelet : informations provenant de la moelle épinière

En connexion uniquement avec le cortex, et non pas avec la moelle épinière

Projections massives du cortex frontal vers les hémisphères cérébelleux via un relais dans les noyaux du pont

Projections en retour des hémisphères cérébelleux vers le cortex moteur via le noyau ventrolatéral (VLc) du thalamus

Rôle : contrôle/correction de la commande, programmation du mouvement

Cérébro-cervelet : Hémisphères cérébelleux (partie latérale)

2. Organisation du cervelet

C. Cervelet

III. Place des autres centres cérébelleux

Motricité - Troubles moteurs