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Titre de la séance : TP1/ Chapitre 1/ Thème 3B. Le réflexe myotatique.

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

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

Matériel à votre disposition : ExAO et logiciel Datastudio, 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 powerlink (si ce n’est pas fait) 2. Ouvrir Datastudio, puis le fichier « refmyo anatomique départ retardé » (procédure plus détaillée au tableau). 3. Placer les électrodes réceptrices sur le muscle du mollet (le soléaire) comme indiqué sur le protocole 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 le démarrage de l’enregistrement (il envoie un signal électrique qui déclenche la prise des données puis leur traitement par ordinateur) et provoque la contraction réflexe des muscles extenseurs du pied. 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). 6. Copier-coller votre graphique (légendé) dans Word, puis le titrer (ou alors dans Datastudio).

Travail à faire à partir de l’enregistrement des données : - Calcul de la vitesse du message nerveux (en m.s-1). Partir de cette valeur pour proposer un trajet possible. - Comparaison de la vitesse calculée avec la vitesse mesurée d’un message nerveux à ce niveau (proche théoriquement de 50 m.s-1) ; validation ou non de l’hypothèse (proposition d’une nouvelle hypothèse). - Conclusion quant au trajet du message nerveux. - Justification du terme de circuit 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 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 liaison

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.

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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.

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Titre de la séance : TP2/ Chapitre 1/ Thème 3B. Les voies nerveuses du réflexe myotatique. Travail de réflexion : l’étude du réflexe myotatique par ExAO a permis de proposer un trajet pour le message nerveux. Elaborer une stratégie pour étudier les voies empruntées par les messages nerveux.

Matériel à votre disposition : - Microscopes et lames histologiques, webcams et PC, schémas à compléter - Divers documents du 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 aider du livre (document 1 page 330 ; document 1 page 332) pour repérer la substance blanche, la substance grise, le ganglion rachidien, les axones des neurones, les corps cellulaires). - Prendre une ou plusieurs photographies, que vous légenderez sous Mesurim, montrant les divers éléments énumérés ci-dessus. - 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 document 2 page 332 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. - 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 (blanc au dos). - 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 Word ; - Analyses des diverses expériences proposées. - Rôles du fuseau neuromusculaire et de la plaque motrice - Schéma bilan fonctionnel avec mots clés

Documents annexes :

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

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

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

D’après http://www.medecine-et-sante.com

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

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Titre de la séance : TP3/ Chapitre 1. La communication nerveuse dans les neurones.

Travail de réflexion : 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 NerfC. 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 un axone de neurone) par des signes + et – sur le schéma ci-dessous.

Qu2. Stimuler avec une intensité croissante la fibre nerveuse afin de déterminer la valeur de potentiel d’action puis de déduire une propriété de ces potentiels d’action. Schématiser la polarité de la fibre nerveuse (dans un axone de neurone) 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 1. La synapse.

Travail de réflexion : le réflexe myotatique est un réflexe monosynaptique : dans la substance grise de la moelle épinière, le neurone sensitif entre en contact avec le neurone moteur. 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 : divers documents du livre, logiciel NerfC et animation de la synapse www.ac-nancy-metz.fr/enseign/svt/program/fichacti/fich1s/synap2/pages/synap.htm Travail à faire : - Exploitation du 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 227.

- Exploitation des 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.

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

- Exploitation des 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 NerfC, item 7. Bilan de cours