Lorsque la moelle se passe du cerveau pour commander nos artères
Publié par Isabelle le 04/08/2018 à 12:00
Source: CNRS-INSB
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 (Un tronc peut être :) cérébral, les chercheurs montrent que la moelle épinière (La moelle épinière, ou moelle spinale, désigne la partie du système nerveux central prolongeant en dessous la medulla oblongata, ou bulbe rachidien, du...) 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 (La Lente est une rivière de la Toscane.) reçue simultanément par les neurones du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires, contrôle le fonctionnement 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 aussi de tension artérielle, car cette pression est aussi la force exercée par le sang sur la paroi des...) (en mm de mercure, Hg) observées chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est...) et l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire...) 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 (L'activité physique regroupe à la fois l'exercice physique de la vie quotidienne, maison, jardinage, commissions, travail, marche usage des...) telle que la locomotion, le système nerveux somatique (en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être...) des mouvements volontaires via le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des muscles striés) et le système nerveux autonome (qui contrôle la vascularisation, la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu extérieur des aliments (eau, molécules organiques et minéraux), les modifie afin de les transformer en nutriments et sélectionne...), le muscle (Les muscles sont une forme contractile des tissus des animaux. Ils forment l'un des quatre types majeurs de tissus, les autres étant le tissu épithélial, le tissu conjonctif, le tissu nerveux. Ce tissu forme, avec le tissu nerveux,...) 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 désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir...) 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 (Le mot « rat » désigne en français, dans le langage vernaculaire certains mammifères rongeurs, le plus souvent du genre...) nouveau-né (Un nouveau-né est un enfant à partir de sa première heure de vie et jusqu'à 28 jours. De 28 jours à 2 ans, c'est un nourrisson.), 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, un neurotransmetteur (Les neurotransmetteurs, ou neuromédiateurs, sont des composés chimiques libérées par les neurones (et parfois par les cellules gliales) agissant sur d'autres neurones, appelé neurone postsynaptique, ou, plus rarement,...) 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 (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) 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 (En anatomie, chez les animaux vertébrés parmi lesquels les humains, le dos est la partie du corps consistant en les vertèbres et les...) sont activés rythmiquement en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) 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 (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) 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 (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...) 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 rattache au plan scientifique à l'automatique.) 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
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