Cerveau et mouvement volontaire

L'origine du mouvement volontaire est localisé dans le cerveau au niveau du cortex moteur. Le message nerveux emprunte les voies motrices à partir des neurones pyramidaux jusqu'aux motoneurones situés dans la moelle épinière. Les troubles de la motricité peuvent être compensés grâce à la plasticité cérébrale.

Le cerveau, un organe essentiel

Organisation du cerveau

Le cerveau est l’un des trois organes qui compose l’encéphale avec le cervelet et le tronc cérébral. Le cerveau est composé de deux hémisphères cérébraux dont la partie superficielle, qu’on appelle cortex cérébral, est formé de substance grise, c’est-à-dire des corps cellulaires des neurones. La partie interne des hémisphères est composé de substance blanche donc des axones des neurones.

Il y a deux types de cellules dans le cerveau :

  • Les neurones qui assurent la formation, l’intégration et la transmission des messages nerveux
  • Les cellules gliales sont des cellules de soutien des neurones : les astrocytes interviennent dans l'alimentation des neurones, les microglies sont les défenses immunitaires du cerveau et enfin les oligodendrocytes forment les gaines de myéline autour des axones pour une meilleure conduction du message nerveux.
Le cerveau fait partie de l'encéphale. Le cortex cérébral est constitué de la substance grise.
Le cerveau humain

Aires cérébrales, cortex moteur

Le cortex cérébral est divisé en plusieurs aires, chacune d’entre elles est impliquée dans une fonction particulière (aire visuelle, aire gustative, aire sensitive, etc.). L’aire qui nous intéresse est l’aire de la motricité volontaire qui est située au niveau du lobe frontale et qu’on appelle cortex moteur.

Le cortex moteur est composé de 3 aires :

  • Le cortex moteur primaire (noté M1) qui intervient directement dans l’exécution du mouvement volontaire
  • Le cortex moteur secondaire (noté M2) qui est lui-même composé de deux aires dont le cortex prémoteur qui contrôle les mouvements des muscles du tronc ainsi que ceux à la racine des membres et l’aire motrice supplémentaire (AMS) qui intervient dans la coordination des gestes complexes.
Le cortex moteur est composé du cortex moteur primaire, du cortex prémoteur et de l'aire motrice supplémentaire.
Les trois aires du cortex moteur

Le mouvement volontaire

Les voies motrices

La commande du mouvement volontaire prend donc naissance au niveau des neurones présents dans les aires motrices du cortex cérébral. Au niveau de l’aire motrice primaire (M1), ces neurones sont des neurones pyramidaux qui tirent leur nom de la morphologie de leur corps cellulaire (en forme de pyramide) qui possède en plus de très nombreuses dendrites.

Une fois le message nerveux initié, il va parcourir les axones de ces neurones (donc passer par la substance blanche du cerveau) qui se prolongent dans la moelle épinière jusqu’au niveau de la région du corps à mobiliser. Les axones vont se croiser au niveau du bulbe rachidien (décussation motrice), c’est-à-dire que les neurones issus de l’hémisphère droit du cerveau vont commander à la partie gauche du corps et ceux de l’hémisphère gauche vont commander la partie droite du corps.

Le message nerveux issu du neurone pyramidal est reçu dans la substance grise de la moelle épinière au niveau d’un motoneurone par l’intermédiaire d’une synapse. Le motoneurone peut aussi recevoir, au niveau d’autres synapses, des messages nerveux d’autres neurones sensitifs provenant du muscle. Il intégrera les messages nerveux en réalisant une sommation spatiale (addition de plusieurs messages nerveux arrivés simultanément sur différentes synapses) et une sommation temporelle (addition de plusieurs messages nerveux arrivés successivement sur une même synapse).

Si le seuil d’excitabilité est franchi, un nouveau message nerveux est généré dans le motoneurone et il sera transmis jusqu’au muscle au niveau de la plaque motrice et permettra ainsi la contraction du muscle et donc le mouvement.

La voie motrice débute par un message nerveux initié dans le cerveau au niveau du cortex moteur (neurones pyramidaux) puis par la substance blanche du cerveau, passe par la moelle épinière et enfin transmis à un motoneurone connecté au muscle.
La voie motrice pyramidale

Les troubles de la motricité

Les troubles de la motricité sont des dysfonctionnements de la commande du mouvement volontaire et peuvent entrainer une paralysie partielle ou totale (incapacité à solliciter un muscle ou un groupe de muscle) ou le mauvais contrôle d’un mouvement (tremblement ou difficulté à contracter ou relâcher un muscle).

Les troubles moteurs peuvent avoir pour origine des lésions au niveau des aires motrices du cortex cérébral ou au niveau de la moelle épinière :

  • Les AVC : les accidents vasculaires cérébraux font suite à la rupture ou à l’obstruction d’un vaisseau sanguin dans le cerveau. Par conséquent une partie du cerveau n’est plus irriguée ce qui entraine la mort des neurones dans cette zone.
  • Les tumeurs cérébrales
  • Les hernies discales : c’est lorsqu’une portion du disque intervertébral se déplace et vient comprimer une racine nerveuse.

Les troubles moteurs peuvent aussi avoir pour origine des maladies dégénératives qui entraînent la destruction ou la dégradation des neurones ou de certaines cellules gliales :

  • La sclérose en plaque : c’est une maladie auto-immune au cours de laquelle la myéline autour des axones est détruite par les cellules immunitaires, entrainant une dégradation des communications nerveuses entre le cerveau et les muscles.
  • La maladie de Parkinson : C’est une dégénérescence des neurones dopaminergiques (la dopamine est un neurotransmetteur qui interviennent dans le contrôle du mouvement) conduisant à des tremblements, des raideurs musculaires et des troubles de la marche.

Plasticité cérébrale et mouvements

Plasticité et apprentissage

La plasticité cérébrale est la capacité de réorganisation des aires cérébrales et des connexions interneuronales. De nouvelles synapses se créent, tout au long de la vie mais en particulier pendant l’enfance, en fonction de nos activités et de nos apprentissages.

Chaque individu possède les mêmes aires cérébrales mais leur étendue et la qualité du réseau neuronal par exemple peut varier en fonction de la personne. Par l’apprentissage, par exemple un entrainement quotidien au tennis, certaines zone de l’aire motrice contrôlant telle partie du corps (l'épaule, le bras ou le poignet en l'occurrence) se développera plus que chez une personne qui ne se sera pas entrainée.

Plasticité et récupération après un accident

Cette plasticité cérébrale joue un rôle très important dans la récupération après un accident ou une lésion qui aura entraîné un trouble moteur comme après un AVC ou l’amputation d’un membre. Dans ces cas-là, la plasticité des aires motrices permet de recruter d’autres régions proches de celles-ci pour compenser la perte. En réorganisant l’aire motrice, on peut ainsi utiliser les connexions neuronales voisines pour récupérer tout ou une partie des capacités de mouvements perdues.

La plasticité cérébrale permet aux aires cérébrales et aux réseaux neuronaux de se réorganiser après une lésion ou un accident.
La plasticité cérébrale et réorganisation des aires cérébrales