titre de la séance : tp1/ chapitre 3b1. le réflexe myotatique

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Titre de la séance : TP1/ Chapitre 3B1. Le réflexe myotatique.

Deux réflexes myotatiques sont couramment étudiés : les réflexes rotulien (genou) et achilléen (tendon d’Achille). On travaille ici sur ce dernier.

Travail : on veut déterminer les caractéristiques du réflexe myotatique. Elaborer une stratégie pour y répondre.

Matériel à votre disposition : ExAO et logiciel Capstone, marteau réflexe, électrodes. Protocole : un muscle qui se contracte est le siège d’une activité électrique dont l’importance est d’autant plus grande que la contraction musculaire est intense. À l’aide d’électrodes réceptrices, il est possible d’explorer cette activité : c’est l’électromyographie. Les tracés obtenus, appelés électromyogrammes (EMG) traduisent donc, sous forme graphique, l’activité des muscles.

1. Brancher l’interface (si ce n’est pas fait)

2. Ouvrir Capstone, paramétrer les axes : y1 à force (N), x à temps (ms), y2 à ajouter à tension (mV). 3. Placer les électrodes réceptrices sur le muscle du mollet (le soléaire) comme indiqué ci-dessous (nettoyer d’abord la peau à l’alcool puis bien respecter l’ordre des couleurs).

Position des électrodes sur le mollet (soléaire) et position de la jambe sur le tabouret.

D’après SVT TaleS Bordas (modifié) et Nathan (modifié) 2012

4. Placer le pied sur le tabouret comme indiqué sur la photographie. Par la suite, se détendre et éviter tout mouvement musculaire parasite (regarder vers l’avant, bras ballants). Votre binôme portera un coup sec sur le tendon d’Achille (= le stimulus) : le choc du marteau sur le tendon provoque la contraction réflexe des muscles extenseurs du pied (le pied est en extension). Si l’enregistrement n’est pas convaincant, recommencer. 5. Réaliser un nouveau choc d’intensité croissante (et un troisième d’intensité encore plus forte si possible).

pour superposer les courbes 6. Légender votre graphique puis le titrer.

Travail à faire à partir de l’enregistrement des données : - Proposition d’un trajet possible au message nerveux puis en calcul de la vitesse (en m.s-1). - Comparaison de la vitesse calculée avec la vitesse théorique (proche de 50 m.s-1) ; validation ou non de l’hypothèse (proposition éventuelle d’une nouvelle hypothèse). - Conclusion quant au trajet du message nerveux. - Justification du terme d’arc réflexe donné au trajet du message nerveux. - Etablissement d’un premier schéma fonctionnel du réflexe myotatique.

Communication des résultats : - Copie légendée du graphique ExAO. - Différents calculs demandés afin d’estimer le trajet du message nerveux. - Justification du terme « circuit/ arc réflexe ». - Schéma fonctionnel provisoire (simple)

Document complémentaire : au cours d’un examen médical, le médecin contrôle couramment plusieurs réflexes ostéo-tendineux. Le test consiste à percuter le tendon d’un muscle : ce stimulus étire le muscle qui « répond » de façon réflexe par une contraction. Il s’agit donc de réflexes myotatiques.

Nom du réflexe Muscle stimulé Réponse Rotulien Quadriceps de la cuisse Extension de la jambe Achilléen Soléaire Extension du pied Bicipital Biceps Flexion de l’avant-bras Tricipital Triceps Extension de l’avant-bras

Quelques exemples de réflexes myotatiques. (D’après SVT TaleS Bordas 2012)

L’importance de la réponse peut être estimée sur une échelle allant de 0 à 4+ : 0 Pas de réponse L’abolition ou la diminution d’un réflexe est parfois l’indice d’une lésion

nerveuse (lésion d’un nerf engendrant une sciatique, par exemple). L’exagération de la réponse réflexe peut être d’origine très diverse. Elle traduit en général une levée de l’inhibition de la réponse réflexe normalement exercée par les centres nerveux supérieurs.

1+ Contraction visible mais diminuée 2+ Réponse normale 3+ Contraction plus vive que la moyenne 4+ Hyperactivité, réponse excessive

Quantification de la réponse observée. (D’après SVT TaleS Bordas 2012) - Préciser, pour un médecin, l’intérêt de ces investigations.


Résultat de secours :

Exemple d’électromyogrammes obtenus (D’après SVT TaleS Nathan 2012).

Courbe rose : choc de faible intensité Courbe bleue : choc de moyenne intensité

Courbe orange : choc de forte intensité.


Titre de la séance : TP2/ Chapitre 3B1. Les voies nerveuses du réflexe myotatique.

Travail : l’étude du réflexe myotatique par ExAO a permis de proposer un trajet pour le message nerveux. On souhaite étudier les voies nerveuses de ce réflexe. Matériel : microscope photonique, lames histologiques, webcam et PC, schémas à compléter, livre

Travail à faire : on étudie en premier lieu le centre nerveux, la moelle épinière. - Observer la coupe transversale de moelle épinière au microscope photonique. Vous servir du livre (document 1 page 330 ; document 1 page 332) pour repérer la substance blanche, la substance grise, les axones des neurones, les corps cellulaires). - Prendre une ou plusieurs photographies, que vous légenderez sous Mesurim, montrant les divers éléments énumérés ci-dessus puis compléter le schéma fourni grâce à vos observations.

- Exploiter le document 2 page 330. Répondre à la question 1 page 331.

On étudie ensuite une coupe transversale de nerf. - Observer la coupe transversale de nerf au microscope photonique. - Prendre une photographie, que vous légenderez sous Mesurim (en vous aidant du document 3 page 331). - Décrire l’organisation d’un nerf.

En commun : schéma d’un neurone. - Utiliser le doc2 p332 afin de localiser les corps cellulaires des neurones impliqués dans le réflexe myotatique.

- On achève l’étude en observant deux zones particulières à l’intérieur des muscles : le fuseau neuromusculaire et la plaque motrice. Observer les documents 3 et 4 page 333 afin de définir les rôles de ces structures.

- À partir des données collectées précédemment et de vos observations réalisées lors du TP1, établir le schéma fonctionnel du réflexe myotatique (ébauche de schéma distribuée). - Doivent figurer les différents éléments de l’arc réflexe : voie afférente (neurone sensoriel ou sensitif) ; voie efférente (neurone moteur) ; moelle épinière (centre nerveux) ; ganglion rachidien ; fuseau neuro-musculaire (récepteur) ; plaque motrice ; muscles (fibre musculaire ; effecteur) ; contraction ; stimulus (étirement).

Communication des résultats : - Photographies légendées, titrées (moelle épinière, nerf) et copiées sur logiciel de traitement de texte ; - Analyses des diverses expériences proposées. - Rôles du fuseau neuromusculaire et de la plaque motrice - Schéma bilan fonctionnel avec mots clés

Coupe transversale de moelle épinière. D’après SVT TaleS Bordas 2012, modifié.

Le fuseau neuromusculaire. D’après SVT TaleS Bordas 2012, modifié.

La plaque motrice. D’après SVT TaleS Bordas 2012, modifié.

Coupe partielle d’un nerf. D’après http://www.medecine-et-sante.com


Schéma fonctionnel du réflexe myotatique. D’après SVT TaleS Bordas 2012, modifié





Titre de la séance : TP3/ Chapitre 3B1. La communication nerveuse dans les neurones.

Travail : le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique : le message nerveux transite par deux populations de neurones : les neurones sensitifs (en liaison avec des récepteurs sensoriels) et les neurones moteurs (en liaison avec les plaques motrices). On cherche à définir comment s’effectue la communication nerveuse dans les neurones.

Matériel à votre disposition : logiciel Nerf. Travail à faire à partir du logiciel : Réaliser le point 2 de l’index « potentiel de repos, potentiel d’action ».

Qu1. La membrane d’une fibre nerveuse au repos présente entre ses deux faces une polarisation électrique stable appelée potentiel de repos. Indiquer les faces électronégative et électropositive de la membrane ainsi que la valeur du potentiel de repos. Schématiser la polarité de la fibre nerveuse dans l’axone par des signes + et – sur le schéma ci-dessous (intérieur et extérieur du « tube »).

Qu2. Stimuler avec une intensité croissante la fibre nerveuse afin de déterminer la valeur du potentiel d’action puis de déduire une propriété de ces potentiels d’action. Schématiser la polarité de la fibre nerveuse dans l’axone par des signes + et - au moment du passage du potentiel d’action sur le schéma ci-dessous.

Réaliser le point 3 de l’index « vitesse de propagation ». Qu3. Indiquer brièvement ce que vous constatez. Qu4. En justifiant la méthode utilisée, calculer la vitesse de propagation du PA en m.s-1 (document ci-dessous).

Détermination de la vitesse de propagation des PA. © SVT 1èreS Bordas 04/2007

Réaliser le point 5 de l’index « codage dans la fibre ». Qu5. Justifier comment est réalisé le codage du message nerveux dans une fibre nerveuse. Bilan de cours. Titre de la séance : TP4/ Chapitre 3B1. La synapse.

Travail : lors du réflexe myotatique, le neurone sensitif entre en contact avec le neurone moteur dans la substance grise. Ce contact s’effectue au niveau d’une synapse, zone de communication entre cellules nerveuses. Une synapse (du grec sun, avec et aptein, joindre) est constituée de deux parties : la zone pré-synaptique et la zone post-synaptique. On cherche à définir les particularités de la synapse.

Matériel à votre disposition : livre, logiciel Nerf et animation de la synapse (attention : beaucoup de notions hors-programme dans les animations). http://highered.mheducation.com/olc/dl/120107/anim0015.swf et http://www.snv.jussieu.fr/vie/dossiers/synapse/synapse.htm#

Travail à faire : - Document 1 page 336. Sachant que l’électrode de stimulation est très proche de celle d’enregistrement (il s’agit d’une grenouille), répondre à la question 1 page 337.

- Documents 2 et 3 page 336. Confirmer en quoi la structure synaptique pose problème pour la transmission d’un message électrique d’une cellule à une autre. - Décrire les structures visibles en l’absence puis lors du passage d’un message nerveux. - Proposer alors un texte synthétique et un schéma fonctionnel expliquant le fonctionnement synaptique.

- Document 6 page 337. Justifier comment est codé le message au niveau de la synapse.

- Documents 4 et 5 page 337. Expliquer l’action de ces substances pharmacologiques au niveau de la synapse. - Contrôler éventuellement la validité de votre schéma avec le logiciel Nerf, item 7. Bilan de cours.