Aires motrices - du côté des élèves
Il s'agit de répondre à la consigne globale : À partir de l’exploitation pertinente des ressources proposées, mettez en évidence une commande cérébrale des mouvements volontaires et identifiez la région cérébrale impliquée.
Premier temps : Mise en évidence d'une commande corticale du mouvement
La production préconisée est un tableau synthétique incluant, pour chaque sujet, son phénotype clinique ainsi que l'image d'IRM annotée situant la lésion. Voici un exemple possible de tableau, élaboré à partir de la documentation sur les sujets et de l'exploitation des images d'IRM des sujets :
| Sujet | Image d'IRM interprétée et commentée | Phénotype clinique |
|---|---|---|
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12211 |
On observe une atrophie du tissu cérébral dans un secteur étendu de l'hémisphère droit. |
hémiplégie gauche (paralysie du côté gauche du corps : face, membre supérieur, membre inférieur) |
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12212 |
On observe une lésion localisée dans le lobe pariétal de l'hémisphère gauche. |
hémiplégie droite (paralysie du côté droit du corps : face, membre supérieur, membre inférieur). |
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12213 |
On observe une lésion localisée à la frontière entre lobe frontal et lobe pariétal de l'hémisphère droit. |
hémiplégie gauche (paralysie du côté gauche du corps : face, membre supérieur, membre inférieur) |
On peut aisément remarquer que pour chacun des sujets, la lésion cérébrale causée par l'AVC a pour conséquence une hémiplégie. La commande du mouvement par le cortex des hémisphères cérébraux est donc largement suggérée. D'autre part, l'hémiplégie de chacun des trois sujets touche toujours la région du corps située du côté opposé à celui de l'hémisphère lésé, ce qui suggère que la commande corticale du mouvement est controlatérale. On pourra, dans le deuxième temps, insister sur cette notion avec l'analyse d'images en IRMf.
Deuxième temps : Localisation des aires motrices spécialisées à l'origine des mouvements volontaires
- La production suggérée est un document composite incluant les images d'IRM du sujet qui réalise des tâches motrices précises, afin de mettre en évidence les zones spécifiquement activées par l'activité motrice réalisée par le sujet. Voici un exemple possible de document composite (tableau incluant des images et du texte), élaboré à partir de l'exploitation des images d'IRM fonctionnelle du sujet et de la documentation technique sur les conditions de réalisation des images :
| Condition expérimentale |
Mesure de la différence entre les acquisitions avec activation motrice de la main gauche versus celle de la main droite IRMsujet13112fonctionMotriciteMainGaucheVersusDroite |
Mesure de la différence entre les acquisitions avec activation motrice de la main droite versus celle de la main gauche IRMsujet13112fonctionMotriciteMainDroiteVersusGauche |
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| Images fonctionnelles obtenues, après réglage du plan de coupe mettent en valeur les zones corticales les plus actives |
Coupe axiale |
Coupe axiale |
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Coupe coronale |
Coupe coronale |
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Coupe sagittale |
Coupe sagittale |
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| Commentaires |
On observe que la réponse motrice de la main gauche est associée à l' activation d'une aire corticale située dans la partie postérieure du lobe frontal de l'hémisphère cérébral droit |
On observe que la réponse motrice de la main droite est associée à l' activation d'une aire corticale située dans la partie postérieure du lobe frontal de l'hémisphère cérébral gauche |
Localisation des aires cérébrales activées lors de la réalisation d'une tâche motrice [Origine des images : Anton Jean-Luc, Centre d’Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire fonctionnelle, CHU la Timone, 264 Rue St Pierre, 13 385 Marseille Cedex 05, France]
- Conclusion à propos de cette activité :
Ce deuxième temps aura permis de démontrer qu'il existe des aires motrices spécialisées à l'origine des mouvements volontaires. Il s'agit de l'aire motrice primaire, située dans la région la plus postérieure du lobe frontal (c'est cette aire qui est mise en évidence avec les illustrations ci-dessus) en avant du sillon de Rolando , ainsi que d'autres régions, situées plus en avant dans le cortex frontal (il s'agit des aires prémotrices et motrices supplémentaires, peu mises en évidence avec les illustrations ci-dessus qui se focalisent sur les zones les plus actives, mais tout à fait visibles en choissant d'autres plans de coupe avec la même image).
D'autre part, cette étude en IRMf aura permis de vérifier que le contrôle moteur assuré par une aire motrice primaire s'effectue sur la partie controlatérale (= du côté opposé) du corps. Les élèves doivent donc s'attendre à ce que les axones des neurones du cortex moteur de l'hémisphère droit bifurquent (= changent de côté) lors de leur descente vers les contacts synaptiques avec les motoneurones de la moelle épinière, et qu'il en soit de même pour les neurones du cortex moteur de l'hémisphère gauche. Les scientifiques parlent de décussation de la voie pyramidale.
Concrètement le programme de Terminale S indique d'établir la connaissance : "Les messages nerveux moteurs qui partent du cerveau cheminent par des faisceaux de neurones qui descendent dans la moelle jusqu'aux motoneurones". Même si les limites du programme précisent que "Les voies nerveuses de la motricité volontaire sont hors-programme", il peut être utile de faire réfléchir les élèves à un circuit neuronique cohérent par rapport à ce qu'auront révélé les études cliniques et les études d'IRMf.
--> Voir un schéma incomplet à partir duquel lequel les élèves doivent retracer la voie pyramidale
--> Voir un schéma scientifique ("trajet des voies centrifuges de la motricité") montrant la décussation de la voie pyramidale
- Pour aller plus loin :
- Voir un schéma scientifique ("Des structures motrices à l'effecteur : voie pyramidale et voies extrapyramidales") sur lequel sont figurées à la fois la voie pyramidale (voie qui est implicitement au programme puisqu'elle mobilise des neurones -neurones pyramidaux dont le nom vient de la morphologie triangulaire de leur pécricaryon- dont les corps cellulaires sont logés dans le cortex moteur) et les voies extrapyramidales (voies "hors-programme", mobilisant les aires d'association et le cervelet) ;
- Voir, à l'échelle de l'encéphale, une "cartographie du cortex" montrant son organisation fonctionnelle
Voir un dossier complet sur les accidents vasculaires cérébraux
Basculer vers une démarche sur la plasticité du cortex moteur
