Diapositive 1 - Lycée Van Dongen

Constat de départ
Le réflexe myotatique est mis en jeu dans le maintien de la
posture.
Il peut être mis en évidence au niveau de la rotule et du
talon, notamment, par une stimulation du tendon du muscle
extenseur correspondant.
Testez le réflexe rotulien en tapant de plus en plus fort
(dans la limite du raisonnable ‼) sur le tendon du
quadriceps, sous la rotule. Qu’observez-vous ?

Acquis :
Le réflexe myotatique met en jeu différents éléments constituant un arcréflexe
:
Un nerf rachidien, constitué de fibres nerveuses sensitives et de fibres
motrices (motoneurones)
La moelle épinière, lieu d’intégration du message afférent et de mise en
place du message efférent
Un muscle extenseur, au niveau duquel se situe le fuseau neuromusculaire,
récepteur détectant la stimulation du tendon du muscle
La transmission du message nerveux se fait au niveaux de synapses :
Une synapse neuro-neuronique entre une fibre sensitive et une fibre
motrice dans la corne ventrale spinale
Une synapse neuro-musculaire entre une fibre motrice et une fibre
musculaire
Observations :
Plus la stimulation du tendon est forte, plus la réponse observée est importante
Plus l’intensité de la stimulation est élevée, plus la contraction du muscle
extenseur est importante
La force de contraction du muscle traduit l’intensité de la stimulation
sensorielle

Problème : Comment le message nerveux est-il codé aux
différents niveaux de l’arc réflexe en fonction de
l’intensité des stimulations ?
A partir du matériel à votre disposition, vous réaliserez
un schéma légendé et annoté de la transmission
synaptique en y intégrant le mode d’action du curare et
de la toxine botulique.
Vous compléterez alors les encarts du schéma bilan sur
le réflexe myotatique.

Communication nerveuse
TP2 : MESSAGE NERVEUX ET CONTRACTION
MUSCULAIRE

Lors du réflexe myotatique, le muscle extenseur, stimulé par son propre étirement
après un coup sur son tendon, se contracte en réponse.
Cette contraction implique une extension.
Comment expliquer la contraction du muscle ?
Les fibres musculaires sont innervées par des motoneurones dont les terminaisons
axonales sont formées de synapses neuromusculaires.
Des enregistrements au niveau de fibres musculaires en contact avec des
motoneurones stimulés montrent une dépolarisation importante appelée potentiel
d’action musculaire.
Suite à cette dépolarisation on observe la contraction de la fibre musculaire.

Des observations de l’innervation d’un muscle en microscopie
montrent l’existence de récepteurs à l’acétylcholine sur la
membrane plasmique des fibres musculaires.
On peut donc supposer que la contraction des fibres
musculaires résulte d’une stimulation par l’acétylcholine.
C’est cette stimulation qui est à l’origine du potentiel
d’action musculaire, lui-même à l’origine de la contraction
(réponse musculaire).
Par ailleurs, l’emplacement de ces récepteurs est
strictement superposable à l’emplacement des différentes
jonctions neuromusculaires.
On peut donc supposer que l’acétylcholine est sécrétée au
niveau de la plaque motrice.
Comment l’acétylcholine est-elle sécrétée au niveau de la
synapse neuromusculaire ?

La terminaison synaptique d’un
motoneurone est caractérisée
par la présence de nombreuses
vésicules, non visibles dans la
cellule musculaire postsynaptique.
Après stimulation du motoneurone,
c’est-à-dire quand ce
dernier est traversé par un train
de potentiels d’actions, des vésicules
pré-synaptiques fusionnent
avec la membrane plasmique du
bouton synaptique.
Le contenu de ces vésicules est ainsi libéré dans la fente synaptique : on parle
d’exocytose.
La substance libérée est un neurotransmetteur, ici l’acétylcholine.
Parallèlement, la MP post-synaptique apparait épaissie, du fait de la présence des
récepteurs à l’acétylcholine.
Après exocytose de l’acétylcholine, celle-ci se fixe sur ses récepteurs postsynaptiques,
ce qui déclenche le potentiel d’action musculaire.

Des mesures ont montré que la
quantité d’acétylcholine libérée
par exocytose augmente avec
l’intensité de la stimulation du
motoneurone.
Or, au cours du réflexe
myotatique, on a pu observer une
augmentation de la réponse
effectrice, motrice, lorsque la
stimulation (coup sur le tendon)
augmente d’intensité.
Une augmentation de la stimulation du fuseau neuromusculaire se traduit donc par
une augmentation de la quantité d’acétylcholine libérée au niveau de la plaque
motrice :
L’intensité de la stimulation est donc codée en amplitude (concentration) de
neurotransmetteur au niveau d’une synapse.
Mais le motoneurone n’est stimulé que secondairement, après la stimulation du
neurone sensitif en relation avec le fuseau neuromusculaire.
Comment l’intensité d’une stimulation est-elle codée dans une fibre nerveuse ?

Nous avons mis en évidence que suite à une
stimulation, une fibre nerveuse conduit un message
nerveux sous forme de potentiels d’action.
Si l’intensité de la stimulation est insuffisante, on
n’observe pas de PA dans LA fibre nerveuse.
Mais quand la stimulation est suffisante,
l’amplitude des PA ne varie pas quand l’intensité de
la stimulation augmente.
En revanche, quand l’intensité
de la stimulation augmente, on
observe que le nombre de PA
en un temps donné augmente.
L’intensité de la stimulation
est donc codée en fréquence
de PA au niveau d’une fibre
nerveuse.

REAMARQUES :
Un nerf est formé d’un ensemble de fibres nerveuses. L’enregistrement du
message nerveux dans un nerf ne se traduit pas par des PA mais par un potentiel
global (somme des PA de toutes les fibres nerveuses).
L’amplitude de ce potentiel global augmente avec l’intensité de la stimulation.
L’intensité de la stimulation est donc en amplitude de potentiel global au niveau
d’un nerf

Synapse-neuronique observée au MET
L’observation d’une synapse neuroneuronique au MET met en évidence des points
communs avec la synapse neuromusculaire :
La présence de vésicules pré-synaptiques
Un épaississement la MP post-synaptique
Cela laisse supposer un fonctionnement similaire à la synapse neuroneuronique,
excepté que la fixation du neurotransmetteur (également l’acétylcholine dans ce
cas) sur son récepteur n’induit pas la formation de potentiels d’action musculaires
mais de potentiels d’action nerveux.

Le fonctionnement d’une synapse, notamment les synapses neuromusculaires, peut
être perturbé par différentes substances pharmacologiques.
Quel est le mode d’action de certaines de ces substances ?
Si le fonctionnement de la
synapse est normal (contrôle),
après stimulation de la fibre
nerveuses, les vésicules ont
fusionné avec la MP et déversé les
NT qu’elles contenaient dans la
fente synaptique.
D’où la diminution de la
fluorescence
En revanche, en présence de toxine botulique, on remarque que la fluorescence est
restée constante (et élevée) après stimulation.
Cela démontre que les vésicules pré-synaptiques n’ont pas fusionné avec la MP : il
n’y a pas eu exocytose.
L’absence d’exocytose implique donc une non contraction des fibres musculaires.
La toxine botulique, un inhibiteur de l’exocytose pré-synaptique, est donc une
substance paralysante.

Le curare est également une
substance qui empêche la contraction
des muscles.
La comparaison des structures
tridimensionnelles de l’acétylcholine
et du curare permet, de plus, de
mettre en évidence parties très
similaires.
En effet, le curare est une molécule
capable de se fixer, compétitivement,
sur les mêmes récepteurs que
l’acétylcholine.
L’acétylcholine, même si elle est
libérée, ne peut donc plus se fixer
sur ses récepteurs, d’où une absence
de contraction musculaire.
Le curare botulique, un antagoniste de l’acétylcholine, est donc une substance
paralysante.

Toxine botulique
Curare

3
TITRE : SCHÉMA DU CODAGE DU MESSAGE NERVEUX LE LONG DE L’ARC REFLEXE
Au niveau d’une fibre nerveuse, le message nerveux
est codé en fréquence de PA
Libération d’une faible quantité de
neurotransmetteurs dans l’espace
synaptique (peu de vésicules recrutées)
Libération d’une forte quantité de
neurotransmetteurs dans l’espace
synaptique (beaucoup de vésicules
recrutées)
Au niveau d’une
synapse, le message
nerveux est codé en
concentration de
neurotransmetteurs
libérés
4
Faible fréquence de PA
Forte fréquence de PA
2
Faible fréquence de PA
Forte fréquence de PA
5
Même situation
qu’en 3
1
Faible intensité de stimulation
mA
Forte intensité de stimulation
mA

BILAN :
Le motoneurone conduit un message nerveux codé en
fréquence de potentiels d’action.
Au niveau des synapses, le message nerveux est codé en
concentration de neurotransmetteurs libérés.
La commande de la contraction met en jeu le
fonctionnement de la synapse neuromusculaire.