Motricité et plasticité cérébrale

Un enfant peut sembler maladroit quand il essaye d'attraper une balle pour la première fois. À force d'essais et d'erreurs, il apprend à réaliser correctement le mouvement, anticipant l'arrivée de la balle, mobilisant au bon moment et au bon endroit ses mains. Comment expliquer l'évolution des capacités motrices ?
1. Plasticité cérébrale et apprentissage
La comparaison des cartes motrices (régions du cortex moteur activées lors d'un mouvement) chez plusieurs individus montre l'existence de différences importantes. Pendant des périodes critiques (principalement pendant l'enfance), sous l'action de stimuli externes, des réorganisations des réseaux neuronaux se produisent.
Prenons l'exemple de l'apprentissage d'un instrument : il est plus facile d'apprendre la musique quand on est enfant, un adulte devant faire un plus grand effort.
Les études ont souvent été réalisées avec des violonistes. Les personnes droitières qui jouent d'un instrument à cordes utilisent et stimulent les doigts de la main gauche (notamment l'annulaire et l'auriculaire) plus fréquemment que les non musiciens. Il est possible de déterminer le nombre de dendrites actives au niveau du cortex, lors de l'activation de l'auriculaire gauche, chez différents musiciens ayant appris plus ou moins tôt à jouer du violon (entre 40 000 et 80 000 dendrites actives chez les violonistes). Ces valeurs sont comparées à celles obtenues chez des sujets non musiciens (1 000 à 35 000 dendrites actives chez les non musiciens).
Plasticité cérébrale et pratique d'un instrument de musique
Nombre de dendrites (parties de neurone) actives dans le cortex chez des musiciens (violonistes, violoncellistes, guitaristes, pratiquant depuis 12 ans en moyenne, 9 à 10 h d'instrument par semaine) et des non musiciens (étude par magnétoencéphalographie couplée à des IRM). Le nombre de dendrites reflète le nombre de connexions entre neurones
Motricité et plasticité cérébrale - illustration 1
Reconstitution par tomographie par résonance magnétique de la région du cerveau mobilisant les doigts de la main gauche (à gauche violoniste, à droite, non musicien) (d'après La Recherche)
Motricité et plasticité cérébrale - illustration 2
On constate qu'après une utilisation préférentielle d'un doigt la représentation corticale de la zone contrôlant les mouvements du doigt stimulé augmente de surface, ainsi que l'activité des neurones des zones concernées, ce qui met en évidence la plasticité cérébrale. L'entraînement à long terme des mouvements des doigts comme chez les musiciens professionnels produit une augmentation de la surface corticale commandant les mouvements de ces doigts. Si l'expérience est réalisée avec la main droite, on ne note aucune différence que le patient soit musicien ou pas.
Il y a donc un remodelage des circuits des neurones, plus précisément des connexions synaptiques : c'est la plasticité cérébrale. L'environnement conditionne la mise en place de l'architecture du système nerveux. Pendant une période critique (enfance majoritairement), sous l'action de stimuli externes, des réorganisations se produisent : de nouvelles connexions se forment, alors que régressent celles qui ne sont pas sollicitées.
La plasticité est une propriété générale du système nerveux central et n'est pas spécifique du cortex. L'architecture du cerveau de chaque individu est modifiée de façon unique, car la plasticité observée lors du développement est maintenue chez l'adulte.
2. Plasticité cérébrale et récupération après un accident
Toute immobilisation prolongée est typiquement suivie d'une période de faiblesse musculaire et de maladresse motrice. Une rééducation peut permettre de revenir à l'état initial. Les accidents vasculaires cérébraux (AVC) peuvent avoir diverses conséquences : mortelles dans certains cas, alors que d'autres patients peuvent récupérer quasiment toutes leurs facultés motrices et sensitives après quelques mois. Le système nerveux est donc capable de se réorganiser.
Lors d'une amputation, le territoire cortical contrôlant l'articulation amputée a tendance à rétrécir, tandis que les zones contrôlant les articulations adjacentes prennent de l'ampleur. Ainsi, des travaux chez le singe hibou ont montré que, lors de l'amputation d'un doigt, les territoires corticaux contrôlant les autres doigts prennent la place de celui qui contrôle le doigt amputé. De la même façon, si c'est la main qui est amputée, le territoire des doigts est envahi par les territoires contrôlant le coude, l'épaule, etc.
De manière générale, le nombre de neurones diminue avec l'âge (10 % environ de perte au cours de la vie). Les apprentissages sont souvent plus aisés chez les jeunes enfants que chez les adultes: il semblerait que les possibilités de plasticité cérébrale diminuent avec l'âge, sans pour autant disparaître totalement. Les neurones que nous possédons constituent donc un véritable capital à conserver et à entretenir.
Exercice n°1Exercice n°2Exercice n°3Exercice n°4Exercice n°5
Ce qui est attendu…
  • Savoir recenser et exploiter des informations afin de mettre en évidence la plasticité du cortex moteur.
Les cartes motrices :
Cochez la (ou les) bonne(s) réponse(s).
présentent des différences d'un individu à l'autre.
ne peuvent pas être modifiées.
présentent des modifications liées à la plasticité du cortex moteur.
Les cartes motrices peuvent être modifiées au cours du développement, de l'apprentissage des gestes et de l'entraînement.
La plasticité cérébrale :
Cochez la (ou les) bonne(s) réponse(s).
existe tout au long de la vie.
correspond à la capacité de réorganisation du cortex.
augmente avec l'âge.
La plasticité cérébrale diminue avec l'âge.
Après l'amputation de la main d'un de ses patients, un médecin étudie régulièrement son cortex moteur par imagerie. Il constate :
Cochez la bonne réponse.
que la surface de la zone corticale attribuée au mouvement de la main amputée diminue.
que la surface de la zone corticale attribuée au mouvement de la main intacte s'agrandit et envahit la zone dédiée à la main amputée.
qu'il n'y a aucune modification.
On constate que la surface de la zone corticale affectée à la main amputée diminue au profit des zones corticales affectées au coude, à l'épaule…
La récupération des facultés motrices après un AVC :
Cochez la bonne réponse.
met en jeu d'autres zones corticales que la zone lésée.
ne peut pas se faire chez l'adulte.
repose sur un remaniement des circuits musculaires.
La récupération des facultés motrices après un AVC peut se faire chez l'adulte mais cela dépend de l'âge de la personne touchée car la plasticité cérébrale diminue avec l'âge. Cette récupération repose sur un remaniement des circuits neuroniques.
Si une région du corps est très sollicitée :
Cochez la bonne réponse.
la surface corticale contrôlant les muscles de cette région du corps diminue.
la carte motrice de l'individu se modifie.
cela entraîne un remaniement des circuits neuroniques de l'ensemble du cortex.
Si une région du corps est très sollicitée, la surface corticale contrôlant les muscles de cette région du corps augmente grâce à un remaniement des circuits neuroniques du cortex moteur uniquement.