Karamö, le prof virtuelLeçon 22 sur 49
Les réflexes
Je sais décrire l'arc réflexe, expliquer le réflexe myotatique et le réflexe de flexion, et distinguer réflexes innés et réflexes conditionnés.
- 1 h 15
- 5 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir un réflexe et décrire les cinq éléments de l'arc réflexe
- Expliquer le réflexe myotatique (monosynaptique) et l'innervation réciproque des muscles antagonistes
- Interpréter les expériences sur la grenouille spinale
- Distinguer réflexe inné et réflexe conditionné et expliquer l'expérience de Pavlov
Avant de commencer : Les tissus nerveux (moelle épinière, racines, substance grise) ; les propriétés des tissus nerveux ; la transmission synaptique (PPSE, PPSI, intégration).
1Je découvre
Au centre de santé de Boké, Ibrahima passe une visite médicale avant un tournoi de football. L'infirmière le fait asseoir, jambes pendantes, et frappe doucement sous son genou avec un petit marteau en caoutchouc. Aussitôt, sa jambe se lève toute seule. « Je n'ai rien décidé ! » s'étonne-t-il. L'infirmière sourit : « C'est un réflexe. Il prouve que ta moelle épinière et tes nerfs fonctionnent bien. »
En sortant, Ibrahima passe devant une vendeuse de beignets. L'odeur lui met l'eau à la bouche avant même qu'il ait goûté quoi que ce soit. Sa sœur Fatoumata le taquine : « Toi, tu salives dès que tu entends le mot beignet ! »
Qu'est-ce qu'un réflexe, quel est le trajet du message nerveux dans un réflexe, et pourquoi certains réflexes sont-ils innés alors que d'autres s'apprennent ?
2Je comprends
1. Définition et arc réflexe
Un réflexe est une réponse involontaire, rapide et stéréotypée (toujours la même) d'un effecteur à une stimulation. Il se produit sans intervention de la volonté, même si la personne peut en prendre conscience après coup.
Le trajet suivi par le message nerveux est l'arc réflexe, formé de cinq éléments :
- 1Récepteur sensoriel : il reçoit la stimulation et produit un message nerveux (ex. fuseau neuromusculaire du muscle, récepteurs de la peau).
- 2Voie sensitive (afférente) : fibre sensitive du nerf, puis racine dorsale ; corps cellulaire dans le ganglion rachidien.
- 3Centre nerveux : moelle épinière (ou tronc cérébral) où se font les synapses et l'intégration.
- 4Voie motrice (efférente) : axone du motoneurone, sorti par la racine ventrale.
- 5Effecteur : muscle (contraction) ou glande (sécrétion).
Si un seul élément de l'arc est détruit, le réflexe disparaît.
2. Les expériences sur la grenouille spinale
Une grenouille spinale est une grenouille dont l'encéphale a été détruit mais dont la moelle épinière est intacte. Suspendue, elle reste immobile. On plonge l'extrémité d'une patte postérieure dans une solution d'acide dilué.
| Expérience | Résultat | Conclusion |
|---|---|---|
| Grenouille spinale, patte dans l'acide | la patte se retire | le réflexe ne nécessite pas l'encéphale |
| On enlève la peau de la patte | plus de retrait | les récepteurs sont dans la peau |
| On sectionne le nerf sciatique | plus de retrait | le nerf est le conducteur |
| On détruit la moelle épinière | plus de retrait | la moelle est le centre du réflexe |
| On coupe la racine dorsale | plus de retrait ; le muscle répond si on excite le bout périphérique de la racine ventrale | la racine dorsale est sensitive |
| On coupe la racine ventrale | plus de retrait ; l'excitation du bout périphérique de la racine ventrale fait contracter le muscle | la racine ventrale est motrice |
Avec une acidité croissante, la réponse s'étend : d'abord la patte stimulée, puis la patte opposée, puis les pattes antérieures. Ce sont les lois de Pflüger : l'intensité de la stimulation détermine l'extension de la réponse (diffusion du message dans la moelle vers d'autres étages).
3. Le réflexe myotatique : un réflexe monosynaptique
Le réflexe myotatique est la contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement. Le réflexe rotulien (coup de marteau sous le genou) en est l'exemple type : le coup étire le tendon rotulien et donc le quadriceps, muscle extenseur de la jambe.
- Récepteur : les fuseaux neuromusculaires, petits récepteurs situés dans le muscle, sensibles à l'étirement.
- Voie sensitive : fibre sensitive dont le corps cellulaire est dans le ganglion rachidien.
- Centre : la moelle épinière ; la fibre sensitive fait synapse directement avec le motoneurone du même muscle : il n'y a qu'une synapse dans le centre, d'où le nom de réflexe monosynaptique.
- Voie motrice : l'axone du motoneurone.
- Effecteur : le quadriceps, qui se contracte : la jambe se tend.
Ce réflexe maintient la posture : quand on se penche, les muscles étirés se contractent pour nous redresser. Il est aussi un test médical de l'intégrité de l'arc réflexe.
4. L'innervation réciproque
Lorsque le quadriceps (extenseur) se contracte, son antagoniste, le muscle fléchisseur situé à l'arrière de la cuisse, doit se relâcher, sinon la jambe ne bougerait pas. Voici comment :
- la fibre sensitive du fuseau neuromusculaire se ramifie dans la moelle ;
- une branche excite le motoneurone de l'extenseur (synapse excitatrice, PPSE) ;
- une autre branche excite un interneurone inhibiteur, qui fait une synapse inhibitrice (PPSI) avec le motoneurone du fléchisseur, qui cesse d'envoyer des potentiels d'action.
Le même message sensitif provoque donc la contraction d'un muscle et le relâchement de son antagoniste : c'est l'innervation réciproque (ou inhibition réciproque). Le trajet vers le fléchisseur comprend deux synapses : il est polysynaptique.
- Motoneurone excité (PPSE)
- Via une seule synapse
- Potentiels d'action plus fréquents
- Contraction
- Motoneurone inhibé (PPSI)
- Via un interneurone inhibiteur
- Potentiels d'action supprimés
- Relâchement
5. Le réflexe de flexion : un réflexe polysynaptique
Quand on marche pieds nus sur une épine, on retire le pied : c'est le réflexe de flexion (ou réflexe de retrait), déclenché par une stimulation douloureuse de la peau. Il fait intervenir plusieurs interneurones, donc plusieurs synapses : il est polysynaptique. Il est un peu plus lent que le réflexe myotatique (plus de délais synaptiques) et peut s'étendre à d'autres muscles, par exemple l'autre jambe se tend pour garder l'équilibre.
Exemple
Estimer le nombre de synapses d'un réflexe.
Chez un sujet, on mesure pour le réflexe rotulien un temps de réponse de 22 ms. Les fibres sensitive et motrice mesurent ensemble 1,2 m et conduisent à 60 m/s.
Temps de conduction dans les fibres : 1,2 / 60 = 0,020 s = 20 ms.
Temps restant dans le centre (et à la plaque motrice) : 22 - 20 = 2 ms.
Avec un délai d'environ 0,5 ms par synapse, cela correspond à un petit nombre de synapses (la synapse dans la moelle, la plaque motrice), ce qui est cohérent avec un réflexe monosynaptique. Un réflexe de flexion, avec plusieurs interneurones, aurait un temps central plus long.
6. Réflexes médullaires et réflexes encéphaliques
- Réflexes médullaires : le centre est la moelle épinière (réflexe rotulien, réflexe de flexion).
- Réflexes encéphaliques : le centre est dans l'encéphale, souvent le tronc cérébral (réflexe pupillaire : la pupille se rétrécit à la lumière ; clignement de l'œil ; toux ; déglutition).
7. Réflexes innés et réflexes conditionnés
Les réflexes étudiés jusqu'ici sont innés (ou absolus) : présents dès la naissance chez tous les individus de l'espèce, sans apprentissage ; par exemple la salivation quand un aliment touche la langue, le réflexe de succion du nouveau-né.
Le physiologiste russe Ivan Pavlov a montré qu'il existe aussi des réflexes conditionnés (ou acquis), qui s'apprennent.
Exemple
L'expérience de Pavlov.
- On donne de la nourriture à un chien : il salive. C'est un réflexe inné ; la nourriture est un stimulus absolu.
- On fait sonner une cloche seule (présentation habituelle ; Pavlov utilisait surtout un métronome ou une sonnerie) : le chien ne salive pas. Le son est un stimulus neutre.
- Conditionnement : pendant plusieurs jours, on fait sonner la cloche juste avant de donner la nourriture.
- Test : on fait sonner la cloche seule : le chien salive. La cloche est devenue un stimulus conditionnel.
- Extinction : si l'on fait sonner la cloche de nombreuses fois sans jamais donner de nourriture, la salivation disparaît peu à peu.
Le réflexe conditionné a pour centre le cortex cérébral : une nouvelle liaison nerveuse s'y établit entre la zone qui reçoit le son et le centre de la salivation. Il est individuel (chaque individu a les siens), temporaire (il s'éteint s'il n'est pas renforcé) et il demande un apprentissage par répétition.
La salivation d'Ibrahima à l'odeur ou au mot « beignet » est un réflexe conditionné : il a associé plusieurs fois ces signaux au goût du beignet. Les habitudes, l'apprentissage de la conduite ou de l'écriture reposent en partie sur ces mécanismes.
- Présent dès la naissance
- Commun à toute l'espèce
- Permanent
- Centre : moelle ou tronc cérébral
- Acquis par apprentissage
- Propre à chaque individu
- Temporaire, s'éteint sans renforcement
- Centre : cortex cérébral
Méthode
Pour exploiter une expérience sur les réflexes :
- Je nomme la stimulation et la réponse observée.
- Je repère l'élément de l'arc réflexe modifié (récepteur, voie sensitive, centre, voie motrice, effecteur).
- Je compare le résultat avec l'expérience témoin.
- Je conclus sur le rôle de l'élément modifié, en une phrase.
- À la fin, je reconstitue l'arc réflexe complet, en schéma ou en texte.
3Je retiens
Je retiens
Réflexe : réponse involontaire, rapide et stéréotypée à une stimulation.
Arc réflexe : récepteur, voie sensitive (racine dorsale), centre nerveux, voie motrice (racine ventrale), effecteur.
Réflexe myotatique : contraction d'un muscle étiré ; récepteur = fuseau neuromusculaire ; monosynaptique ; rôle dans la posture.
Innervation réciproque : l'extenseur se contracte (PPSE) pendant que le fléchisseur antagoniste se relâche (interneurone inhibiteur, PPSI).
Réflexe de flexion (retrait) : déclenché par la douleur, polysynaptique.
Réflexe inné : héréditaire, commun à l'espèce, permanent. Réflexe conditionné (Pavlov) : acquis, individuel, temporaire, centre cortical.
4Erreurs fréquentes
- Dire que le cerveau commande le réflexe rotulien : son centre est la moelle épinière ; le cerveau n'est informé qu'après.
- Oublier le relâchement du muscle antagoniste : un réflexe myotatique complet associe contraction de l'extenseur et inhibition du fléchisseur.
- Confondre stimulus neutre et stimulus conditionnel : le son est neutre AVANT le conditionnement et devient conditionnel APRÈS.
- Appeler « monosynaptique » tout le réflexe rotulien : la voie vers l'extenseur a une synapse, la voie vers le fléchisseur en a deux.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Définis un réflexe.
b) Nomme, dans l'ordre, les éléments de l'arc réflexe du réflexe rotulien.
c) Qu'est-ce qu'un fuseau neuromusculaire ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Un réflexe est une réponse involontaire, rapide et stéréotypée d'un effecteur à une stimulation.
b) Récepteur : fuseaux neuromusculaires du quadriceps ; voie sensitive : fibre sensitive du nerf, racine dorsale (corps cellulaire dans le ganglion rachidien) ; centre : moelle épinière (synapse avec le motoneurone) ; voie motrice : axone du motoneurone, racine ventrale ; effecteur : quadriceps.
c) C'est un récepteur sensoriel situé dans un muscle, sensible à l'étirement de ce muscle.
2Exercice 2
Chez une grenouille spinale, on coupe la racine dorsale du nerf qui innerve la patte postérieure droite.
a) Que se passe-t-il quand on plonge la patte droite dans l'acide ?
b) On excite le bout de la racine dorsale relié à la moelle : que se passe-t-il ? Justifie.
c) Quel rôle de la racine dorsale ces expériences montrent-elles ?
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a) La patte ne se retire pas : le message sensitif ne parvient plus à la moelle.
b) La patte se retire (et parfois l'autre patte réagit) : l'excitation du bout central, relié à la moelle, envoie un message au centre, qui commande la réponse motrice.
c) La racine dorsale est sensitive : elle conduit le message de la périphérie vers la moelle.
3Exercice 3
Classe en réflexes innés ou conditionnés, en justifiant brièvement :
a) le clignement des yeux quand une poussière approche ;
b) un élève qui range ses affaires dès qu'il entend la cloche de fin de cours ;
c) la succion d'un nouveau-né ;
d) un chien qui court vers la cuisine quand il entend le bruit de sa gamelle.
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a) Inné : présent chez tous, sans apprentissage.
b) Conditionné : l'élève a appris à associer la cloche à la fin du cours.
c) Inné : présent dès la naissance.
d) Conditionné : le chien a associé le bruit de la gamelle à la nourriture.
4Exercice 4
Explique, à l'aide d'un schéma fonctionnel en texte, pourquoi la jambe se tend lors du réflexe rotulien, en précisant le rôle de l'interneurone.
Voir le corrigéCacher le corrigé
Coup de marteau → étirement du tendon et du quadriceps → excitation des fuseaux neuromusculaires → potentiels d'action dans la fibre sensitive (racine dorsale) → dans la moelle : 1) synapse excitatrice directe avec le motoneurone du quadriceps → potentiels d'action dans son axone (racine ventrale) → contraction du quadriceps ; 2) synapse avec un interneurone inhibiteur → PPSI sur le motoneurone du fléchisseur → plus de potentiels d'action → relâchement du fléchisseur. Le quadriceps se contracte sans être gêné par son antagoniste : la jambe se tend.
5Exercice 5
(Type BAC) Un chercheur enregistre, chez un chat, l'activité de deux motoneurones de la moelle : M1 innerve un muscle extenseur de la patte, M2 innerve le fléchisseur antagoniste. On étire brusquement le muscle extenseur.
- M1 : la fréquence des potentiels d'action augmente fortement.
- M2 : la fréquence des potentiels d'action diminue jusqu'à devenir nulle.
- Le délai entre l'étirement et la réponse de M1 est plus court que celui entre l'étirement et le silence de M2.
a) Nomme le réflexe étudié et son récepteur.
b) Interprète les réponses de M1 et M2.
c) Explique la différence de délai.
d) Montre l'intérêt de ce fonctionnement pour le mouvement.
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a) Réflexe myotatique ; récepteur : les fuseaux neuromusculaires du muscle extenseur étiré.
b) L'étirement excite les fuseaux ; le message sensitif excite M1 (synapse excitatrice directe, PPSE) : la fréquence de ses potentiels d'action augmente et l'extenseur se contracte. Le même message excite un interneurone inhibiteur qui hyperpolarise M2 (PPSI) : M2 se tait et le fléchisseur se relâche.
c) La voie vers M1 ne comporte qu'une synapse (monosynaptique) ; la voie vers M2 passe par un interneurone et comporte deux synapses. Chaque synapse ajoute un délai (environ 0,5 ms) : la réponse de M2 est plus tardive.
d) L'extenseur peut se contracter efficacement sans être freiné par son antagoniste : le mouvement est coordonné et la posture est maintenue.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
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