Neurosciences/Le cortex moteur et les voies descendantes

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La motricité est contrôlée par un ensemble d'aires cérébrales assez varié, qui contient l'ensemble des motoneurones supérieurs. Le cortex moteur planifie les mouvements et commande les muscles, aidé par certains noyaux du mésencéphale/métencéphale et de la moelle épinière. Ces structures émettent des axones vers les noyaux du mésencéphale et la moelle épinière. Ces faisceaux (ensembles d'axones) sont regroupés dans ce qu'on appelle les voies descendantes. Le système des voies descendantes contient quatre grandes structures : le cortex moteur, le noyau rouge, le noyau vestibulaire et la formation réticulée. Ces structures sont directement connectées entre elles, ainsi qu'à la moelle épinière. A côté, le cervelet et les ganglions de la base communiquent avec le cortex pour coordonner et initier les mouvements. Le cervelet sert à corriger les mouvements, notamment les mouvements fins, en corrigeant d'éventuelles erreurs de trajectoire. Les ganglions de la base (aussi appelés les noyaux gris centraux) ont un rôle dans l'initiation d'un mouvement : ce sont eux qui autorisent ou inhibent le démarrage d'un mouvement volontaire.

Aires cérébrales de la motricité volontaire

Dans ce chapitre, nous allons voir le fonctionnement du cortex moteur, ainsi que les voies descendantes. Nous verrons le cervelet et les ganglions de la base dans les chapitres suivants. Le contrôle spinal et périphérique de la motricité sera abordé ultérieurement.

Le cortex moteur[modifier | Modifier le wikicode]

Le cortex moteur est localisé dans le lobe frontal. Néanmoins, tout le lobe frontal ne sert pas à la motricité : une bonne partie du lobe frontal est dédié à des fonctions intellectuelles comme la mémoire de travail, la prise de décision, l'attention, etc. La partie du lobe frontal dédiée aux fonctions intellectuelles s'appelle le cortex préfrontal, le reste formant le cortex moteur. Celui-ci est scindé en deux par un sillon qui sépare le cortex pré-moteur du cortex moteur primaire. Toute lésion du cortex moteur cause un syndrome pyramidal, qui se traduit par :

  • une diminution de la motricité qui peut aller jusqu'à la paralysie ;
  • une raideur des muscles, qui deviennent résistants à tout changement de longueur ;
  • des réflexes musculaires exacerbés.
Cortex frontal lateral

La stimulation du cortex moteur d'un hémisphère déclenche un mouvement sur l'autre côté du corps. Cependant, chaque cortex moteur est connecté aux deux côtés du corps, et peut donc guider main gauche et main droite. En réalité, l'hémisphère gauche est prioritaire sur le droit pour déplacer la main gauche, et réciproquement. Un hémisphère peut initier un mouvement de la main sur l'autre côté du corps, l'hémisphère du même coté ne pouvant agir que sur un mouvement déjà commencé. La seule exception à cette règle est le mouvement des yeux, où chaque hémisphère peut initier un mouvement : les deux hémisphères coopèrent pour gérer les mouvements des yeux.

Pour étudier la latéralisation cérébrale de la motricité, les chercheurs utilisent des patients split-brain, c.a.d avec une lésion du corps calleux qui déconnecte les deux hémisphères. Pour les mouvements acquis avant la section du corps calleux, on n'observe pas de déficits évidents : les patients savent encore nager, manger, courir, cuisiner, jouer du piano, etc. Bizarrement, les tâches qui demandent une bonne coordination des deux mains ne montrent pas de déficits évidents chez les patients split-brain : les deux hémisphères jouent leur partition chacun de leur côté. Chez ces patients, chaque hémisphère peut initier de lui-même un mouvement. Cela donne des situations où une main semble agir de sa propre volonté sans que le patient puisse la contrôler : c'est le syndrome de la main étrangère. Par exemple, un patient qui s'habille de la main gauche verra sa main droite enlever et défaire les vêtements qu'il vient d'enfiler. Ou encore, un patient qui se brosse les dents de la main droite verra sa main gauche retirer la brosse à dents et la remettre dans le pot. Mais ces troubles disparaissent quelques semaines ou mois après une lésion du corps calleux : les autres commissures compensent progressivement la perte du corps calleux.

Cortex prémoteur[modifier | Modifier le wikicode]

Le cortex prémoteur conceptualise et planifie les mouvements. Il faut noter que celui-ci peut directement commander des motoneurones de la moelle épinière ou des noyaux profonds, comme le cortex moteur primaire. Des lésions de ce cortex entrainent des déficits dans les mouvements conditionnels, qu'il faut effectuer dans certaines conditions. Par contre, les mouvements impératifs, pour lesquels il n'y a pas besoin de sélectionner le mouvement à faire parmi plusieurs autres, ne sont pas touchés. En clair, le cortex prémoteur servirait à sélectionner le mouvement à effectuer le plus adapté à la situation. Dit autrement, il se charge de la prise de décision motrice.

Un autre rôle du cortex prémoteur serait de guider les mouvements vers un but. Il se chargerait notamment des mouvements qui servent à attraper un objet : le cortex prémoteur s'assure que le mouvement se dirige bien vers l'objet. Quelques enregistrements basés sur des électrodes insérées dans le cortex prémoteur semblent indiquer que les neurones du cortex prémoteur émettent des potentiels d'action qui dépendent de la direction du mouvement par rapport à la cible.

Cortex moteur primaire[modifier | Modifier le wikicode]

Le cortex moteur primaire mémorise les mouvements et commande les muscles. Il est directement relié aux motoneurones de la moelle épinière, à des noyaux du mésencéphale/métencéphale, ainsi qu'à certains ganglions des nerfs crâniens. Les neurones du cortex moteur primaire sont reliés à plusieurs motoneurones de la moelle, généralement des neurones innervant plusieurs muscles. Ainsi, il est difficile de dire que les neurones du cortex moteur commandent les muscles eux-mêmes, mais il serait plus juste de dire que les neurones commandent des mouvements.

Les zones de ce cortex qui contrôlent une partie du corps sont généralement très proches les uns des autres. Ainsi, les neurones qui gèrent les mouvements de la face sont localisés à la base du cerveau, tandis que les neurones qui codent pour le mouvement du bas du corps sont localisés vers le sommet du cerveau. Si l'on ne rentre pas trop dans les détails, chaque portion de la surface du corps est commandé par une portion bien précise localisée à la surface du cortex : c'est plus ou moins la même chose qu'avec le cortex somesthésique. Mais des analyses plus poussées montrent néanmoins qu'il s'agit d'une approximation du fonctionnement du cortex moteur primaire. Les corrections à apporter tiennent dans la position et la gestion des bras et des mains, notamment pour les mouvements fins.

Les voies descendantes[modifier | Modifier le wikicode]

Les motoneurones du cortex font synapse sur d'autres motoneurones. Il existe plusieurs voies, des faisceaux (pour rappel, un faisceau est l'équivalent d'un nerf dans le cerveau), qui partent du cerveau.

La voie pyramidale[modifier | Modifier le wikicode]

Certains axones moteurs arrivent directement dans la moelle épinière, sans passer par le moindre intermédiaire : ils forment la voie corticospinale (cortex moteur). D'autres font relai dans le bulbe avant d'arriver aux noyaux du mésencéphale : c'est la voie corticobulbaire. Ces deux voies commandent la motricité volontaire, le contrôle fin des mouvements. Elles sont regroupées dans ce qui porte le nom de voie pyramidale.

La voie corticospinale connecte directement le cortex moteur à la moelle épinière. Cette voie est elle-même décomposée en deux faisceaux distincts : un faisceau ventral, dans la portion antérieure de la moelle épinière, et un faisceau latéral dans la portion latérale de la moelle épinière. Les deux n'ont pas la même fonction. Le faisceau latéral est le faisceau principal, celui qui innerve les muscles des doigts, pieds, et bien d'autres muscles. Il transmet les commandes musculaires des mouvements précis, fins, la motricité fine. Le faisceau ventral transmet les commandes de la motricité non-fine. Une autre distinction est que le faisceau latéral guide les parties distales du corps, tandis que le faisceau ventral commande les parties proximales.

Voie pyramidale (corticospinale

La voie extra-pyramidale[modifier | Modifier le wikicode]

Les autres voies commandent les mouvements inconscients, dont le maintien de l'équilibre, et sont regroupées dans la voie extrapyramidale. Elle est elle-même composée de quatre sous-voies. Celle-ci relie les autres composants moteurs du cerveau à la moelle épinière, à savoir le noyau rouge, le noyau vestibulaire, les colliculus supérieurs et inférieurs et la formation réticulée. Il y a une voie pour chaque. Le faisceau qui nait dans le noyau rouge est appelé la voie rubrospinale. Elle module les mouvements précis, alors que les trois voies qui vont suivre gèrent les mouvements grossiers et le tonus musculaire. La voie vestibulospinale connecte le noyau vestibulaire à la moelle épinière. Comme son nom l'indique, ce noyau est impliqué dans l'équilibre. La voie tectospinale connecte colliculus supérieurs et inférieurs à la moelle épinière. Enfin, la voie réticulospinale connecte la formation réticulée à la moelle.

Voies ascendantes dans la substance blanche de la moelle, en rouge. Les voies ascendantes sont indiquées en bleu, pour rappel.

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