Comment le système nerveux moteur mobilise-t-il le système nerveux autonome pour que l'oxygénation des muscles soit adaptée à la demande physiologique ? Alors que l'on pensait que l'interface entre système nerveux somatique et autonome était située dans le tronc cérébral, les chercheurs montrent que la
moelle épinière (La moelle épinière, ou moelle spinale, désigne la partie du système nerveux...) est le siège d'un mécanisme de couplage entre activités somatiques et autonomes. L'
activation (Activation peut faire référence à :) de neurones cholinergiques intraspinaux, en produisant un rythme lent commun aux deux types de neurones, serait responsable de cette mise en cohérence.
Figure: Au cours de l'activation de récepteurs cholinergiques muscariniques (mAchT) dans la moelle épinière thoracique, on enregistre une commande synaptique lente reçue simultanément par les neurones du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...) sympathique situés dans la colonne intermediolateral (IML) et par les motoneurons somatiques (MNs). Cette commande somato-sympathique pourrait être la base des variations de pression artérielle (La pression artérielle correspond à la pression du sang dans les artères. On parle...) (en mm de mercure, Hg) observées chez l'homme et l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...) et appelées vagues de Mayer. © Jean-René Cazalets & Sandrine Bertrand
Afin de faire face à l'augmentation des besoins physiologiques lors d'une activité physique telle que la locomotion, le système nerveux somatique (en
charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) des mouvements volontaires via le
contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) des muscles striés) et le
système nerveux autonome (Le système nerveux autonome (aussi appelé système nerveux...) (qui contrôle la vascularisation, la
digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu...), le muscle cardiaque, la sudation...) doivent coordonner leurs actions. Alors que l'on pensait que l'
interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface...) entre système nerveux somatique et autonome se situait dans le tronc cérébral, ce travail montre que la moelle épinière est le siège d'un mécanisme de couplage entre activités somatiques et autonomes. Pour aborder cette question, les chercheurs ont utilisé une préparation
in vitro de moelle épinière isolée de rat
nouveau-né (Un nouveau-né est un enfant à partir de sa première heure de vie et jusqu'à 28...), dans laquelle il est possible d'enregistrer simultanément l'
activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) des systèmes nerveux somatique et autonome. Ils ont montré que l'
acétylcholine (L'acétylcholine, abrégée en Ach, est le premier neurotransmetteur découvert. Il...), un
neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques...) abondant dans la moelle épinière pourrait jouer un rôle clé dans ce couplage entre activités locomotrices et sympathiques.
Dans la moelle épinière sont localisés les réseaux neuronaux capables de générer l'activité locomotrice; ces réseaux coordonnent ainsi l'activité des motoneurones qui vont faire se contracter les muscles. à côté de ce système somatique, sont situés les neurones de sortie du système nerveux sympathique (appelés neurones sympathiques intermédiolatéraux ou IMLs) qui, entre autres organes cibles, connectent les fibres lisses des artères.
Grâce à un cocktail particulier de neurotransmetteurs, on peut activer les réseaux locomoteurs et enregistrer dans la moelle épinière isolée une activité de locomotion. Dans ces expériences, seuls les motoneurones innervant les muscles des pattes et du dos sont activés rythmiquement en phase avec l'activité locomotrice.
Lorsque l'on administre sur la moelle épinière isolée, un agoniste (une substance qui mime l'effet d'un neurotransmetteur) d'une sous-classe de récepteurs à l'acétylcholine (les récepteurs muscariniques), on observe l'apparition d'un rythme lent que l'on enregistre non plus exclusivement au niveau des motoneurones mais aussi dans les neurones sympathiques. Cette activité est similaire aux variations lentes de pression artérielle que l'on observe spontanément chez l'homme et l'animal. Enfin, lorsque l'activité locomotrice et l'activité lente induite par l'acétylcholine sont simultanément déclenchées on observe une fusion des deux activités couplant ainsi l'activité des systèmes nerveux somatique et autonome et contribuant à la
régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) de la pression artérielle lors d'un exercice.
Référence publication:
Cholinergic-mediated coordination of rhythmic sympathetic and motor activities in the newborn rat spinal cord.
Sourioux M, Bertrand SS, Cazalets JR.
PLoS Biol. 2018 Jul 9;16(7):e2005460.
doi: 10.1371/journal.pbio.2005460. [Epub ahead of print]
Contacts chercheurs - UMR 5287 (CNRS/Université de Bordeaux):
-
Jean-René Cazalets
-
Sandrine Bertrand