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Fiches/SVT — Sciences de la vie et de la Terre/Comportements, mouvement et système nerveux
FR · Bac

Comportements, mouvement et système nerveux

Ce thème de terminale étudie l'organisation et le fonctionnement du système nerveux et la commande du mouvement. On part du réflexe myotatique, modèle d'un comportement involontaire au circuit nerveux simple (l'arc réflexe), pour comprendre la nature du message nerveux (potentiel d'action, codage en fréquence) et sa transmission au niveau des synapses. On aborde ensuite la commande du mouvement volontaire par le cortex moteur, la plasticité cérébrale (apprentissage, récupération après lésion) et la préservation de l'intégrité du système nerveux.

4 sections·~39 min de lecture·5 compétences·Vérifié · 06/2026

T·0666 / 9
Profil d’examen
Décrire et schématiser l'arc réflexe myotatique et identifier ses éléments (récepteur, voies sensitive et motrice, centre médullaire, effecteur, muscles antagonistes) à partir de données expérimentalesRelier les caractéristiques structurales et fonctionnelles du neurone et le rôle des cellules gliales au fonctionnement du tissu nerveuxRelier les caractéristiques du message nerveux (potentiel d'action d'amplitude constante, codage en fréquence) à des enregistrements électriques, expliquer le fonctionnement d'une synapse chimique à partir d'une électronographie et prévoir l'effet de molécules exogènes sur la transmissionExpliquer l'intégration des messages par le motoneurone (sommation temporelle et spatiale) et relier l'activité de zones cérébrales repérées par imagerie à la commande du mouvement volontaire (cortex moteur, somatotopie, commande croisée)Mettre en évidence la plasticité cérébrale (apprentissage, récupération après lésion) et argumenter, à partir de données scientifiques, des mesures de préservation du système nerveux
Opérateurs :décrireschématiseridentifierexpliquerrelierinterpréterargumenterjustifier

niveau de base

Maîtriser le trajet de l'information dans l'arc réflexe, savoir lire un enregistrement de potentiels d'action (amplitude constante, codage en fréquence) et schématiser une synapse chimique en nommant ses éléments.

niveau approfondi

Argumenter à partir de documents expérimentaux variés (sections, anesthésies, enregistrements, IRMf, études de lésions) pour localiser un dysfonctionnement, prévoir l'effet d'une molécule exogène sur la transmission synaptique et discuter la plasticité comme base de l'apprentissage et de la récupération fonctionnelle.

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Sommaire · 4 sections▾
  1. Comportements, mouvement et système nerveux
    • 01Le réflexe myotatique : modèle d'un circuit nerveux (l'arc réflexe)○
    • 02Le message nerveux et la transmission synaptique◐
    • 03Le cerveau, centre de la commande du mouvement volontaire◐
    • 04Plasticité cérébrale et préservation de l'intégrité du système nerveux●

4 sections · 20 points clés · 0 formule · 20 pièges signalés

§ 01
§ 01

Le réflexe myotatique : modèle d'un circuit nerveux (l'arc réflexe)#

~10 min de lecture●○○BaseBOBO-2019-spe-svt-terminale-§Comportements-mouvement-et-système-nerveuxBONdS-2020-032-consolidee-2024-§Thematique-de-sujet-programme-de-terminale

Arc réflexe myotatique : circuit à cinq éléments

Arc réflexe myotatique : circuit à cinq élémentsGraphe, Récepteur (fuseau neuromusculaire) → Neurone sensitif (afférent), Neurone sensitif (afférent) → Centre nerveux (moelle épinière), Centre nerveux (moelle épinière) → Motoneurone (efférent), Motoneurone (efférent) → Effecteur (muscle)Récepteur(fuseauneuromusculaire)Neurone sensitif(afférent)Centre nerveux(moelleépinière)Motoneurone(efférent)Effecteur(muscle)étirementsynapsecontraction
Fig. 1L'étirement du muscle stimule le récepteur ; le message chemine par le neurone sensitif jusqu'à la moelle, qui commande, via le motoneurone, la contraction de l'effecteur.

Points clés

Le réflexe myotatique est la contraction réflexe (involontaire, rapide et stéréotypée) d'un muscle en réponse à son propre étirement. Exemple expérimental de référence : le réflexe achilléen ou rotulien, où la percussion du tendon étire brièvement le muscle et déclenche sa contraction. C'est un comportement involontaire dont le circuit nerveux, simple, sert de modèle d'étude.
Le trajet de l'information emprunte un arc réflexe à cinq éléments dans l'ordre : (1) un récepteur sensoriel (le fuseau neuromusculaire, sensible à l'étirement) ; (2) un neurone sensitif (afférent), dont le corps cellulaire est dans le ganglion de la racine dorsale ; (3) un centre nerveux intégrateur, la moelle épinière ; (4) un neurone moteur ou motoneurone (efférent), dont le corps cellulaire est dans la substance grise médullaire ; (5) l'effecteur, le muscle qui se contracte.
L'arc myotatique est monosynaptique : le neurone sensitif établit directement une seule synapse avec le motoneurone dans la moelle épinière, ce qui explique le très court délai du réflexe. La voie sensitive entre par la racine dorsale (postérieure) de la moelle ; la voie motrice sort par la racine ventrale (antérieure) — c'est la loi de Bell-Magendie.
On identifie expérimentalement les éléments de l'arc par des sections et stimulations ciblées : sectionner la racine dorsale supprime la perception de l'étirement (voie sensitive) sans abolir la commande motrice ; sectionner la racine ventrale abolit la réponse motrice (voie motrice) sans toucher la sensibilité. Une anesthésie locale du nerf bloque la conduction et donc le réflexe.
Le réflexe myotatique a un rôle physiologique de maintien de la posture (tonus musculaire) : il s'oppose en permanence à l'étirement des muscles, par exemple pour stabiliser une articulation et tenir debout sans y penser.
Le neurone est la cellule spécialisée qui porte le message, et sa forme dit sa fonction. Le corps cellulaire contient le noyau et les organites : c'est l'atelier de synthèse. Les dendrites, courtes et ramifiées, reçoivent les messages venus des autres cellules. L'axone, unique et parfois long de près d'un mètre chez l'être humain, les conduit jusqu'aux terminaisons, où des vésicules attendent de libérer leur contenu ; un cytosquelette dense y sert de rails au transport de ces vésicules depuis le corps cellulaire. Chez de nombreux neurones, l'axone est entouré d'une gaine de myéline discontinue, fabriquée par des cellules gliales et interrompue à intervalles réguliers par les nœuds de Ranvier : le message saute d'un nœud au suivant, ce qui accélère considérablement la conduction. Attention au vocabulaire, souvent confondu : le NEURONE est une cellule, le NERF est un organe — un faisceau de milliers d'axones réunis par du tissu conjonctif, ce que montre immédiatement une coupe histologique de nerf.
Un muscle ne sait que tirer, jamais pousser. C'est pourquoi les muscles squelettiques travaillent par paires ANTAGONISTES disposées de part et d'autre d'une articulation : au coude, le biceps fléchit, le triceps étend. Le circuit du réflexe myotatique tient compte de cette organisation. Lorsque le tendon rotulien est percuté, le même message sensitif fait deux choses à la fois dans la moelle : il excite directement, par son unique synapse, le motoneurone du muscle étiré — l'extenseur de la jambe, qui se contracte ; et il excite un INTERNEURONE inhibiteur qui, lui, fait taire le motoneurone du muscle antagoniste — le fléchisseur, qui se relâche. Cette innervation réciproque évite que deux muscles opposés tirent en même temps. Un schéma complet du réflexe comporte donc DEUX motoneurones, et non un seul.
Ce circuit s'observe au microscope et se teste au marteau. Sur une coupe de moelle épinière, la substance grise centrale, en forme de papillon, rassemble les corps cellulaires des motoneurones ; la substance blanche périphérique contient les axones myélinisés qui montent et descendent ; le corps cellulaire du neurone sensitif, lui, siège à part, dans le ganglion de la racine dorsale. En clinique, le coup de marteau explore d'un seul geste l'intégrité de toute la boucle : un réflexe aboli signale une interruption quelque part sur l'arc — récepteur, nerf, racine, moelle ou muscle — et c'est le reste de l'examen qui dit où. Une lésion médullaire haute donne d'ailleurs un résultat instructif : la commande volontaire venue du cerveau ne passe plus, alors que les réflexes dont le centre siège SOUS la lésion peuvent persister, puisque leur circuit, lui, est resté entier.

Vocabulaire

→ Cartes
  • arc réflexeEnsemble des cinq éléments par lesquels passe obligatoirement un message réflexe, du récepteur sensoriel à l'effecteur en passant par un centre nerveux.
  • fuseau neuromusculaireRécepteur sensoriel logé dans le muscle, sensible à son étirement, qui déclenche le message à l'origine du réflexe myotatique.
  • loi de Bell-MagendieRègle expérimentale selon laquelle la racine dorsale d'un nerf rachidien conduit uniquement les messages sensitifs, et la racine ventrale uniquement les messages moteurs.
  • muscles antagonistesCouple de muscles placés de part et d'autre d'une articulation et dont les actions s'opposent : l'un fléchit ce que l'autre étend.
  • innervation réciproqueDisposition du circuit médullaire qui relâche le muscle antagoniste, par un interneurone inhibiteur, au moment même où le muscle agoniste se contracte.
  • nœud de RanvierInterruption régulière de la gaine de myéline le long d'un axone, d'où le message repart, ce qui lui fait franchir la gaine par bonds successifs.

Le neurone, cellule spécialisée dans la conduction du message

Le neurone, cellule spécialisée dans la conduction du messageSchéma avec 11 éléments, Corps cellulaire, Axone, Gaine de myéline, Terminaison, Dendrites, Nœud de RanvierCorps cellulaireAxoneGaine de myélineTerminaisonDendritesNœud de Ranvier
Fig. 2Les dendrites reçoivent, le corps cellulaire intègre, l'axone unique conduit jusqu'aux terminaisons — en sautant d'un nœud de Ranvier au suivant le long de la gaine de myéline.
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Exemple corrigé

Identifier les éléments de l'arc réflexe à partir d'expériences de section

Chez un mammifère, on étudie le réflexe d'extension de la patte (réflexe myotatique). On dispose des résultats suivants. Expérience 1 : la percussion du tendon déclenche la contraction du muscle. Expérience 2 : après section de la racine dorsale du nerf rachidien, la percussion ne déclenche plus le réflexe, mais une stimulation électrique directe du bout périphérique de la racine ventrale provoque toujours la contraction. Expérience 3 : après section de la racine ventrale, ni la percussion ni aucune commande ne contracte ce muscle, alors que la stimulation du bout central de la racine dorsale remonte bien un message vers la moelle. (a) Nommer les cinq éléments de l'arc réflexe. (b) Pour chaque section, indiquer la voie touchée et justifier. (c) Conclure sur la nature monosynaptique du circuit.

  1. 01Les cinq éléments

    Dans l'ordre du trajet : récepteur sensoriel = fuseau neuromusculaire du muscle étiré ; neurone sensitif (afférent, corps cellulaire dans le ganglion de la racine dorsale) ; centre intégrateur = moelle épinière ; motoneurone (efférent, corps cellulaire dans la substance grise) ; effecteur = le muscle qui se contracte.

  2. Expérience 2 — racine dorsale

    La section de la racine dorsale abolit le réflexe, mais la voie motrice reste fonctionnelle (la stimulation ventrale contracte encore le muscle). La racine dorsale porte donc la voie SENSITIVE (entrée du message d'étirement). C'est cohérent avec la loi de Bell-Magendie.

  3. Expérience 3 — racine ventrale

    La section de la racine ventrale abolit toute contraction de ce muscle, alors que le message sensitif remonte toujours vers la moelle. La racine ventrale porte donc la voie MOTRICE (sortie de la commande vers l'effecteur).

  4. 04Conclusion — circuit monosynaptique

    Le message entre par la voie sensitive, est intégré dans la moelle où le neurone sensitif fait UNE seule synapse directe avec le motoneurone, puis ressort par la voie motrice. Le très court délai et l'unique relais médullaire signent un arc réflexe monosynaptique.

Résultat : Récepteur (fuseau), neurone sensitif (racine dorsale), centre médullaire, motoneurone (racine ventrale), effecteur (muscle). La racine dorsale est sensitive, la ventrale motrice (loi de Bell-Magendie) ; l'unique synapse médullaire entre neurone sensitif et motoneurone établit le caractère monosynaptique du réflexe myotatique.

Objectif Bac

  • Objectif Bac — SCHÉMATISER. Le schéma légendé compte explicitement dans l'évaluation de l'exercice 1 : dessinez la moelle en coupe, placez les cinq éléments dans l'ordre du trajet, fléchez le sens de circulation du message et distinguez la racine dorsale, sensitive, de la racine ventrale, motrice. Ajoutez le second motoneurone et son interneurone inhibiteur dès que la question touche aux muscles antagonistes.
  • Objectif Bac — METTRE EN ÉVIDENCE les éléments de l'arc à partir de matériels variés : sections de racines, anesthésie locale, stimulations, enregistrements, logiciel de simulation. La méthode ne change pas : pour chaque expérience, dites ce qui reste possible et ce qui ne l'est plus, puis n'accusez que l'élément dont la suppression explique EXACTEMENT ce couple de résultats.
  • Objectif Bac — RELIER structure et fonction du neurone. Corps cellulaire, dendrites, axone, gaine de myéline et nœuds de Ranvier ne sont pas une liste à réciter : ils expliquent qu'un message franchisse un mètre en une fraction de seconde. Sachez aussi séparer proprement le neurone, cellule, du nerf, faisceau d'axones — la confusion est fréquente et coûte cher.
  • Objectif Bac — connaître le PÉRIMÈTRE. Le programme précise que les mécanismes liés au fonctionnement des canaux voltage-dépendants ne sont PAS au programme : aucune question ne peut vous demander comment naît le potentiel d'action à l'échelle des canaux ioniques. N'y consacrez pas votre temps de révision ; travaillez plutôt la lecture des enregistrements.
  • Périmètre ECE — les coupes histologiques de moelle épinière, de nerf et de fibres nerveuses, ainsi que les logiciels de simulation de l'arc réflexe, sont des supports classiques. La banque nationale porte sur l'ensemble des acquis du cycle terminal, la classe de première comprise, et votre établissement choisit parmi les situations retenues par l'académie. Décrivez toujours ce que vous observez avant de l'interpréter.

Erreurs fréquentes

  • Inverser les racines de la moelle épinière. Forme correcte : la racine DORSALE (postérieure) est sensitive, elle fait entrer le message ; la racine VENTRALE (antérieure) est motrice, elle fait sortir la commande. C'est la loi de Bell-Magendie, établie expérimentalement au début du XIXᵉ siècle.
  • Présenter le réflexe myotatique comme volontaire, ou commandé par le cerveau. Forme correcte : le centre intégrateur est la MOELLE ÉPINIÈRE et la réponse part avant que l'information n'atteigne l'encéphale ; le cerveau ne fait que moduler le réflexe, il ne le déclenche pas.
  • Confondre le nerf et le neurone. Forme correcte : le neurone est une CELLULE (corps cellulaire, dendrites, axone) ; le nerf est un ORGANE, un faisceau de milliers d'axones entourés de tissu conjonctif — et un nerf rachidien contient à la fois des axones sensitifs et des axones moteurs.
  • Ne faire figurer qu'un seul muscle dans le circuit. Forme correcte : la contraction de l'agoniste s'accompagne du relâchement de l'ANTAGONISTE, obtenu par un interneurone inhibiteur médullaire. Oublier ce second motoneurone est l'omission la plus fréquente sur les schémas d'arc réflexe.
  • Dire que le réflexe est monosynaptique parce qu'il ne comporterait qu'un seul neurone. Forme correcte : il met en jeu deux neurones — un sensitif, un moteur — et UNE seule synapse entre eux. C'est le nombre de RELAIS synaptiques, et non de neurones, qui qualifie le circuit.

§ 01

Révision active

Deux patients sont examinés après un accident. Chez le premier, la commande volontaire et la sensibilité des deux jambes sont abolies, mais la percussion du tendon rotulien déclenche toujours la contraction du quadriceps. Chez le second, la percussion du tendon rotulien ne provoque plus rien d'un seul côté et la sensibilité de cette jambe est diminuée, alors qu'il contracte encore volontairement ce même quadriceps. Situez, pour chacun, l'endroit atteint sur le trajet de l'information, et justifiez chaque conclusion en vous appuyant sur les éléments de l'arc réflexe et sur le trajet des commandes venues du cerveau.

S’entraîner sur des exercices associés50 questions sur ce thème→

Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Programme de spécialité Sciences de la vie et de la Terre — classe terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), annexe (Ministère de l’Éducation nationale — Éduscol)

§ 02
§ 02

Le message nerveux et la transmission synaptique#

~10 min de lecture●●○StandardBOBO-2019-spe-svt-terminale-§Comportements-mouvement-et-système-nerveuxBONdS-2020-032-consolidee-2024-§Thematique-de-sujet-programme-de-terminale

Codage en fréquence du message nerveux

Codage en fréquence : fréquence des PA selon l'intensité du stimulusGraphique en courbes: fréquence des PA (PA·s⁻¹) selon intensité du stimulus (u.a.), Données: fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 0: 0; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 1: 0; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 2: 12; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 3: 28; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 4: 45; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 5: 62; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 6: 78; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 7: 90; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 8: 98; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 9: 100; fréquence des PA (PA·s⁻¹) · 10: 100020406080100012345678910fréquence des PA (PA·s⁻¹)intensité du stimulus (u.a.)
Fig. 3L'amplitude des potentiels d'action est constante : c'est leur FRÉQUENCE qui code l'intensité du stimulus, jusqu'à une saturation.

Points clés

Le long d'un axone, l'information se propage sous forme de potentiels d'action (PA) : de brèves inversions transitoires de la polarisation de la membrane (dépolarisation puis repolarisation), enregistrables par des microélectrodes. Au repos, la membrane est polarisée (intérieur négatif, potentiel de repos voisin de −70 mV) ; un PA est une variation tout-ou-rien et d'AMPLITUDE CONSTANTE (la membrane se dépolarise jusqu'à environ +30 mV puis se repolarise, soit une amplitude de l'ordre d'une centaine de millivolts).
Le message nerveux est codé en FRÉQUENCE : ce n'est pas l'amplitude du PA (constante) qui porte l'information, mais le NOMBRE de potentiels d'action par seconde. Un stimulus plus intense déclenche une fréquence de PA plus élevée (jusqu'à une fréquence maximale). C'est un codage en fréquence et non en amplitude.
La transmission d'un neurone à une autre cellule (autre neurone ou cellule musculaire) se fait au niveau d'une synapse, le plus souvent CHIMIQUE et unidirectionnelle. À l'arrivée des PA dans le bouton synaptique présynaptique, des vésicules libèrent un neurotransmetteur dans la fente synaptique par exocytose ; celui-ci diffuse et se fixe sur des récepteurs spécifiques de la membrane postsynaptique, engendrant un nouveau message dans la cellule cible. La synapse neuromusculaire (plaque motrice) utilise l'acétylcholine.
À la synapse, le message électrique (codé en fréquence) est converti en message CHIMIQUE codé en CONCENTRATION de neurotransmetteur (plus la fréquence des PA présynaptiques est élevée, plus la quantité de neurotransmetteur libérée est grande), puis reconverti en message électrique dans la cellule postsynaptique. Un neurone postsynaptique intègre de nombreux messages : c'est la sommation (spatiale et temporelle) des effets excitateurs et inhibiteurs qui décide du déclenchement de nouveaux PA.
Beaucoup de molécules exogènes agissent parce qu'elles RESSEMBLENT à un neurotransmetteur : un logiciel de visualisation moléculaire montre qu'elles épousent le même site du récepteur — c'est la capacité de modélisation que cite le programme. Quatre modes d'action suffisent à tout classer. AGONISTE : la molécule imite le neurotransmetteur et active son récepteur, comme la nicotine sur une famille de récepteurs de l'acétylcholine, ou les opiacés sur les récepteurs des endorphines produites par l'organisme. ANTAGONISTE : elle occupe le récepteur sans l'activer et empêche le message de passer. Blocage de la DÉGRADATION, ou de la RECAPTURE : la molécule ne touche pas au récepteur mais au nettoyage de la fente, qui remet normalement la synapse à zéro — ainsi la cocaïne, qui bloque la recapture de la dopamine, laquelle reste donc active plus longtemps. Or la dopamine est le neurotransmetteur du système de récompense, découvert en seconde, dont l'emballement répété par une substance est au cœur des comportements addictifs. Retenez la grille plutôt que la liste : elle permet de prévoir l'effet d'une molécule que vous n'avez jamais rencontrée.
Précisez toujours CE QUE vous lisez, car les documents mêlent deux montages différents. Une microélectrode plantée DANS la fibre donne le potentiel de membrane et montre un potentiel d'action complet, du repos au pic puis au retour. Deux électrodes posées à la SURFACE d'un nerf donnent une réponse globale, somme des potentiels d'action de toutes ses fibres : son amplitude, elle, augmente bien avec l'intensité — non parce que chaque potentiel d'action grandit, mais parce qu'on recrute davantage de fibres. Deux propriétés se lisent encore sur ces tracés : le potentiel d'action se propage SANS s'atténuer, à la différence d'un signal électrique passif ; et il existe, après chacun, un bref intervalle pendant lequel la fibre ne peut pas en produire de nouveau. Cette période réfractaire plafonne la fréquence et impose au message un sens unique de propagation.
L'électronographie est le document de référence pour caractériser une synapse chimique, et elle se lit toujours de la même façon. On y reconnaît trois éléments : un élément PRÉsynaptique renflé, rempli de petites vésicules et riche en mitochondries — libérer un neurotransmetteur consomme de l'énergie ; une FENTE synaptique, espace de quelques dizaines de nanomètres entre les deux membranes ; un élément POSTsynaptique, dont la membrane en regard paraît plus dense parce qu'elle est garnie de récepteurs. Cette seule image établit le sens de la transmission : les vésicules sont d'un côté, les récepteurs de l'autre, donc le message ne peut circuler que du premier vers le second. C'est un raisonnement type de l'exercice 2 — faire dire au document ce qu'il montre, et rien de plus.
Un neurone ne se contente pas de transmettre : il INTÈGRE. Chaque synapse qui se termine sur lui produit un petit effet, excitateur pour les unes, inhibiteur pour les autres, et aucun pris isolément ne suffit à déclencher un potentiel d'action. Le neurone en fait la somme de deux façons complémentaires : la sommation TEMPORELLE additionne des messages qui arrivent coup sur coup par la MÊME synapse ; la sommation SPATIALE additionne des messages qui arrivent au même instant par des synapses DIFFÉRENTES. Si le bilan franchit le seuil, de nouveaux potentiels d'action partent le long de l'axone, à une fréquence d'autant plus élevée que l'excitation l'emporte. Le motoneurone est l'exemple canonique : il reçoit la voie réflexe, les commandes descendues du cerveau et des voies inhibitrices, et n'émet pourtant qu'UN seul message vers ses fibres musculaires.

Vocabulaire

→ Cartes
  • potentiel d'actionBrève inversion de la polarisation de la membrane d'un neurone, toujours de même amplitude, qui se propage sans s'atténuer le long de l'axone.
  • codage en fréquenceMode de transmission dans lequel l'intensité du stimulus est traduite par le nombre de signaux émis chaque seconde, et non par leur taille.
  • période réfractaireCourt intervalle qui suit chaque signal électrique, pendant lequel la fibre ne peut pas en émettre un nouveau ; il plafonne la fréquence et impose un sens unique.
  • fente synaptiqueEspace de quelques dizaines de nanomètres qui sépare les deux membranes d'une synapse chimique et que le neurotransmetteur franchit par diffusion.
  • sommation spatialeAddition, par un même neurone, des effets de plusieurs synapses actives au même instant en des points différents de sa membrane.
  • antagonisteMolécule qui occupe le récepteur d'un neurotransmetteur sans l'activer, et empêche ainsi ce dernier de délivrer son message.

Synapse chimique : transmission du message

Synapse chimique : transmission du messageschéma cellulaire, 2 compartiments, Données: Terminaison présynaptique, Élément postsynaptique, vésicules, récepteurs, fente synaptiqueTerminaisonprésynaptiqueÉlémentpostsynaptiquevésiculesrécepteursfente synaptique
Fig. 4À la synapse, le PA présynaptique déclenche la libération du neurotransmetteur, qui diffuse dans la fente et se fixe sur les récepteurs postsynaptiques : transmission unidirectionnelle.
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Exemple corrigé

Lire un codage en fréquence et prévoir l'effet d'un antagoniste

Sur un axone sensitif, des stimulations d'intensités croissantes produisent des potentiels d'action tous de même amplitude (≈ 100 mV) : la fréquence passe de 10 PA·s⁻¹ (stimulus faible) à 80 PA·s⁻¹ (stimulus fort). (a) Que conclure sur la manière dont l'intensité du stimulus est codée ? (b) On applique sur la plaque motrice un curare, qui se fixe sur les récepteurs de l'acétylcholine sans les activer. Prévoir et justifier l'effet sur la contraction du muscle.

  1. 01Amplitude vs fréquence

    L'amplitude des PA reste constante quelle que soit l'intensité (loi du tout-ou-rien) : elle ne porte donc pas l'information. Seule la FRÉQUENCE varie, de 10 à 80 PA·s⁻¹.

  2. 02Conclusion sur le codage

    L'intensité du stimulus est codée en fréquence : plus le stimulus est intense, plus la fréquence des potentiels d'action est élevée. C'est un codage en fréquence et non en amplitude.

  3. 03Mécanisme synaptique normal

    À la plaque motrice, l'arrivée des PA libère de l'acétylcholine, qui se fixe sur ses récepteurs postsynaptiques et déclenche la contraction de la fibre musculaire.

  4. 04Effet du curare (antagoniste)

    Le curare occupe les récepteurs de l'acétylcholine sans les activer : il empêche l'acétylcholine libérée de s'y fixer. La transmission synaptique est bloquée, aucun message ne passe vers le muscle.

  5. 05Conséquence

    Malgré des PA normaux dans le motoneurone, le muscle ne se contracte plus : c'est une paralysie. Cela illustre l'action d'une molécule exogène antagoniste au niveau synaptique.

Résultat : L'intensité du stimulus est codée en fréquence (PA d'amplitude constante, fréquence croissante de 10 à 80 PA·s⁻¹). Le curare, antagoniste des récepteurs de l'acétylcholine, bloque la transmission à la plaque motrice : le muscle ne se contracte plus (paralysie), bien que le message électrique dans le nerf soit intact.

Objectif Bac

  • Objectif Bac — ANALYSER un enregistrement. Trois lectures rapportent des points : l'amplitude d'un potentiel d'action ne dépend pas de l'intensité du stimulus, sa fréquence si ; il existe un SEUIL en dessous duquel rien ne part ; la fréquence plafonne, à cause de la période réfractaire. Dites toujours si vous lisez un enregistrement intracellulaire (un potentiel d'action) ou une réponse globale de nerf (une somme).
  • Objectif Bac — INTERPRÉTER une électronographie afin de caractériser le fonctionnement d'une synapse chimique : c'est textuellement une capacité du programme. Nommez les trois éléments — bouton présynaptique et ses vésicules, fente, membrane postsynaptique et ses récepteurs — puis déduisez-en la propriété que l'image PROUVE, l'unidirectionnalité de la transmission.
  • Objectif Bac — PRÉVOIR l'effet d'une molécule exogène en la classant : agoniste (imite le neurotransmetteur), antagoniste (occupe le récepteur sans l'activer), inhibiteur de la dégradation ou de la recapture (prolonge l'effet). Puis dites ce que devient le message EN AVAL — dans la cellule cible et dans le comportement —, et pas seulement ce qui se passe dans la fente.
  • Objectif Bac — RAISONNER sur l'intégration. Devant un neurone qui reçoit plusieurs synapses, distinguez la sommation TEMPORELLE (messages rapprochés dans le temps sur la même synapse) de la sommation SPATIALE (synapses différentes au même instant), puis concluez sur l'émission ou non de potentiels d'action et sur leur fréquence.
  • Périmètre — le programme exclut explicitement les mécanismes des canaux voltage-dépendants : n'expliquez jamais la genèse du potentiel d'action par le détail des mouvements ioniques, ce n'est pas attendu. Côté ECE, la modélisation moléculaire comparant un neurotransmetteur et une molécule exogène est nommément citée par le programme, et la banque nationale porte sur l'ensemble des acquis du cycle terminal.

Erreurs fréquentes

  • Croire qu'un stimulus plus fort augmente l'AMPLITUDE des potentiels d'action. Forme correcte : l'amplitude est constante (loi du tout-ou-rien) ; c'est la FRÉQUENCE, le nombre de potentiels d'action par seconde, qui code l'intensité du message.
  • Dire que le potentiel d'action « traverse » la synapse. Forme correcte : rien d'électrique ne franchit la fente ; le message est converti en signal chimique par la libération du neurotransmetteur, puis reconverti en signal électrique dans la cellule suivante — d'où un léger délai et un sens unique.
  • Mélanger les deux codages. Forme correcte : le long de l'axone, l'information est codée en FRÉQUENCE de potentiels d'action ; dans la fente synaptique, elle est codée en CONCENTRATION de neurotransmetteur. Précisez lequel des deux vous décrivez à chaque étape du trajet.
  • Confondre sommation temporelle et sommation spatiale. Forme correcte : temporelle = plusieurs messages rapprochés dans le TEMPS par la même synapse ; spatiale = plusieurs synapses actives au même instant en des ENDROITS différents du neurone.
  • Traiter « agoniste » et « antagoniste » comme des synonymes d'« excitateur » et « inhibiteur ». Forme correcte : un agoniste reproduit l'effet du neurotransmetteur, quel qu'il soit — l'agoniste d'un neurotransmetteur inhibiteur inhibe ; un antagoniste, lui, empêche le neurotransmetteur d'agir en occupant son récepteur.

§ 02

Révision active

Certains insecticides organophosphorés inhibent l'acétylcholinestérase, l'enzyme qui dégrade l'acétylcholine dans la fente synaptique. Un jardinier intoxiqué présente d'abord des contractions musculaires involontaires prolongées, puis une faiblesse musculaire qui s'aggrave. Expliquez, étape par étape, comment le blocage d'une enzyme de DÉGRADATION peut produire d'abord un excès d'activité puis une défaillance de la transmission ; puis, en raisonnant sur la grille agoniste / antagoniste, proposez le type de molécule qu'un traitement devrait apporter pour s'opposer à cet effet.

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Programme de spécialité Sciences de la vie et de la Terre — classe terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), annexe (Ministère de l’Éducation nationale — Éduscol)

§ 03
§ 03

Le cerveau, centre de la commande du mouvement volontaire#

~9 min de lecture●●○StandardBOBO-2019-spe-svt-terminale-§Comportements-mouvement-et-système-nerveuxBONdS-2020-032-consolidee-2024-§Thematique-de-sujet-programme-de-terminale

Cortex moteur : carte somatotopique (homonculus)

Cortex moteur : carte somatotopique (homonculus)Tableau de 2 colonnes et 4 lignes, Données: Partie du corps · Surface corticale; Main, doigts · très étendue; Lèvres, langue · étendue; Tronc · réduite; Jambe, pied · réduitePartie du corpsSurface corticaleMain, doigtstrès étendueLèvres, langueétendueTroncréduiteJambe, piedréduite
Fig. 5Chaque partie du corps est commandée par une zone précise du cortex moteur ; la surface corticale est proportionnelle à la finesse du contrôle, non à la taille de l'organe.

Points clés

Au-delà des réflexes médullaires, le mouvement VOLONTAIRE est commandé par le cerveau. La commande naît dans le cortex moteur, une bande du cortex cérébral située à l'arrière du lobe frontal (gyrus précentral). Les neurones de cette aire motrice élaborent le message moteur qui descend ensuite, via des voies nerveuses, jusqu'aux motoneurones de la moelle épinière qui commandent les muscles.
L'organisation du cortex moteur est somatotopique : à chaque région du corps correspond une zone précise du cortex moteur, et l'ensemble forme une « carte » du corps. C'est l'homonculus moteur. La surface corticale consacrée à une partie du corps est proportionnelle non à sa taille réelle, mais à la finesse des mouvements qu'elle exécute : la main et le visage occupent une surface disproportionnée.
La commande motrice est croisée et latéralisée : le cortex moteur d'un hémisphère commande, pour l'essentiel, les muscles du côté OPPOSÉ du corps (les voies motrices descendantes croisent la ligne médiane). Une lésion du cortex moteur d'un hémisphère entraîne donc des troubles moteurs du côté controlatéral.
L'imagerie cérébrale fonctionnelle, en particulier l'IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle), permet de localiser les aires actives lors d'une tâche : elle détecte l'augmentation du débit sanguin local accompagnant l'activité neuronale. Lors d'un mouvement volontaire d'une partie du corps, l'IRMf révèle l'activation de la zone correspondante du cortex moteur controlatéral.
La réalisation d'un mouvement volontaire met aussi en jeu d'autres aires (aires associatives qui planifient l'action, cervelet et noyaux qui coordonnent et ajustent) et s'appuie en retour sur les informations sensorielles : le mouvement résulte d'une coopération de plusieurs régions, le cortex moteur en étant la voie de commande finale.
Le tissu nerveux n'est pas fait que de neurones, et le programme demande explicitement de s'intéresser aux CELLULES GLIALES. Elles assurent tout ce sans quoi un neurone ne fonctionnerait pas : les astrocytes le nourrissent, contrôlent la composition du liquide qui l'entoure et participent à la barrière qui filtre les échanges entre le sang et le cerveau ; les oligodendrocytes fabriquent la myéline dans le système nerveux central, comme le font les cellules de Schwann dans les nerfs ; les cellules microgliales assurent la défense et le nettoyage. Elles sont au moins aussi nombreuses que les neurones : les décomptes cellulaires publiés par Azevedo et ses collaborateurs en 2009 donnent, pour l'encéphale humain, des nombres du même ordre de grandeur — plusieurs dizaines de milliards — de neurones et de cellules non neuronales, ce qui a fait abandonner le rapport de dix pour un longtemps répété. Sur une coupe de système nerveux central, ce sont d'ailleurs les noyaux les plus petits et les plus nombreux.
Le message moteur volontaire ne va pas du cortex au muscle d'un seul trait. Il naît dans les neurones du cortex moteur, descend par un faisceau qui CROISE la ligne médiane, puis fait relais dans la substance grise de la moelle sur le MOTONEURONE, dernière cellule nerveuse avant le muscle. Or ce motoneurone reçoit bien d'autres messages que celui-là : la voie réflexe venue des récepteurs du muscle, des voies excitatrices et des voies inhibitrices issues d'autres centres. Il les INTÈGRE par sommation temporelle et spatiale, et n'émet qu'un seul message, à une fréquence donnée, vers les fibres qu'il commande — d'où son nom de voie finale commune de la motricité. La règle vaut aussi dans l'autre sens : chaque fibre musculaire reçoit le message d'un SEUL motoneurone. Ce qui se joue dans la moelle est donc une décision, pas un simple relais.
La carte motrice n'est pas tombée du ciel : elle a été construite, et savoir comment permet d'en lire les limites. Wilder Penfield l'a dessinée à partir des années 1930 en stimulant électriquement le cortex de patients opérés et conscients, et en notant quel muscle répondait à chaque point — d'où l'homonculus. L'imagerie fonctionnelle a pris le relais : l'IRMf repère les régions où le débit sanguin local augmente pendant une tâche, ce qui trahit une activité neuronale accrue. Sachez ce que ce document dit et ce qu'il ne dit pas. Une IRMf établit qu'une région est ACTIVE pendant un mouvement — une corrélation ; elle ne prouve pas à elle seule que cette région le commande. C'est la convergence avec d'autres approches — la stimulation directe, qui déclenche le mouvement, et l'étude des lésions, qui le supprime — qui autorise la conclusion. Écrire cette nuance dans une copie est précisément ce qu'attend un raisonnement scientifique.

Vocabulaire

→ Cartes
  • cortex moteurBande de cortex située à l'arrière du lobe frontal, d'où partent les commandes des mouvements volontaires.
  • somatotopieOrganisation d'une aire corticale en carte du corps, chaque partie du corps y occupant un territoire propre et distinct.
  • homonculus moteurReprésentation déformée du corps obtenue en dessinant chaque partie à la taille du territoire cortical qui la commande, et non à sa taille réelle.
  • commande croiséePropriété selon laquelle chaque hémisphère cérébral commande la motricité de la moitié opposée du corps, les voies descendantes franchissant la ligne médiane.
  • cellules glialesCellules du tissu nerveux qui ne conduisent pas de message mais fabriquent la myéline, nourrissent les neurones, contrôlent leur milieu et assurent la défense.
  • voie finale communeNom donné au neurone moteur parce que toutes les commandes, réflexes comme volontaires, doivent passer par lui pour atteindre le muscle.
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Exemple corrigé

Interpréter une IRMf de l'activité motrice

On enregistre par IRMf l'activité cérébrale d'un sujet réalisant des mouvements volontaires. Lorsqu'il bouge les doigts de la main droite, une zone étendue du cortex moteur de l'hémisphère gauche s'active ; lorsqu'il bouge le pied droit, une zone voisine, plus petite, du même hémisphère s'active. (a) Quelle propriété du cortex moteur ces résultats illustrent-ils ? (b) Justifier la latéralisation observée. (c) Expliquer la différence d'étendue entre les deux zones.

  1. 01Principe de l'IRMf

    L'IRMf détecte l'augmentation locale du débit sanguin liée à l'activité neuronale : une zone qui « s'allume » est une zone activée pendant la tâche. Le mouvement volontaire active donc le cortex moteur correspondant.

  2. 02Somatotopie

    À chaque partie du corps correspond une zone distincte du cortex moteur (carte du corps, homonculus). Doigts et pied activent deux zones différentes mais voisines : c'est l'organisation somatotopique du cortex moteur.

  3. 03Latéralisation (commande croisée)

    Les mouvements du côté DROIT activent l'hémisphère GAUCHE : les voies motrices descendantes croisent la ligne médiane. La commande motrice est croisée, chaque hémisphère commandant le côté opposé du corps.

  4. 04Étendue des zones

    La surface corticale est proportionnelle à la finesse des mouvements, non à la taille de l'organe. La main, capable de mouvements très précis, occupe une zone plus étendue que le pied.

Résultat : Les mouvements volontaires activent le cortex moteur de manière somatotopique (carte du corps) et croisée (le côté droit est commandé par l'hémisphère gauche). L'étendue de chaque zone reflète la précision des mouvements : la zone de la main est plus grande que celle du pied.

Objectif Bac

  • Objectif Bac — EXPLOITER une IRMf : nommez la zone activée, le côté du corps mis en jeu, puis concluez sur les deux propriétés que l'image illustre — l'organisation somatotopique (à chaque partie du corps sa zone corticale) et la commande croisée (chaque hémisphère commande le côté opposé).
  • Objectif Bac — INTERPRÉTER une lésion, démarche symétrique de la précédente : d'un déficit moteur, remontez au territoire cortical atteint, dans l'hémisphère OPPOSÉ au côté paralysé. Une paralysie du bras gauche oriente vers l'hémisphère droit, et l'étendue du déficit renseigne sur celle de la lésion.
  • Objectif Bac — EXTRAIRE et EXPLOITER des informations sur le rôle des CELLULES GLIALES. Le programme le demande explicitement et c'est la partie du chapitre la plus souvent négligée : myélinisation, nutrition, contrôle du milieu, défense. Sachez dire ce qu'un neurone ne pourrait plus faire sans elles.
  • Objectif Bac — EXPLIQUER l'intégration par le motoneurone : il reçoit la voie réflexe et les commandes descendues du cortex, en fait la somme, et n'émet qu'un seul message ; chaque fibre musculaire, elle, ne dépend que d'un seul motoneurone. C'est la charnière entre ce thème et celui de la contraction musculaire.
  • Périmètre ECE — l'observation microscopique de coupes de système nerveux central et l'utilisation d'un logiciel de visualisation d'images cérébrales sont des situations classiques ; la banque nationale porte sur l'ensemble des acquis du cycle terminal, la classe de première comprise. En oral de contrôle, la salle comporte du matériel de SVT et un geste manipulatoire simple peut vous être demandé.

Erreurs fréquentes

  • Croire que la surface corticale consacrée à une partie du corps est proportionnelle à sa taille. Forme correcte : elle dépend de la PRÉCISION des mouvements — main, lèvres et langue sont très représentées, le tronc et la cuisse très peu.
  • Oublier le croisement des voies motrices. Forme correcte : le cortex moteur GAUCHE commande la motricité du côté DROIT du corps, et inversement ; une paralysie d'un côté traduit donc une atteinte de l'hémisphère opposé.
  • Croire que le cerveau n'est fait que de neurones. Forme correcte : les cellules gliales y sont au moins aussi nombreuses et assurent la myéline, la nutrition, le contrôle du milieu et la défense. Un raisonnement qui les ignore passe à côté d'une notion explicitement au programme.
  • Lire une IRMf comme une preuve de causalité. Forme correcte : elle montre qu'une région est ACTIVE pendant la tâche ; conclure qu'elle la commande suppose de croiser avec une stimulation ou une lésion. Écrivez « cette aire est activée pendant le mouvement » plutôt que « cette aire produit le mouvement ».
  • Faire descendre le message du cortex directement jusqu'au muscle. Forme correcte : il fait relais dans la moelle sur le motoneurone, qui intègre aussi d'autres messages ; c'est ce motoneurone, et lui seul, qui commande la fibre musculaire.

§ 03

Révision active

On applique sur le crâne d'un volontaire une brève impulsion magnétique qui stimule, sans douleur et sans ouvrir, une petite région du cortex. Lorsque la bobine est placée au-dessus d'un point précis de l'hémisphère gauche, la main droite se contracte brièvement ; en la déplaçant de quelques centimètres, c'est le pied droit qui répond. Aucune contraction n'est jamais obtenue du côté gauche du corps. Montrez ce que ce protocole établit sur l'organisation du cortex moteur, puis expliquez en quoi la nature de sa conclusion diffère de celle qu'autorise une IRMf réalisée chez le même sujet pendant les mêmes mouvements.

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Programme de spécialité Sciences de la vie et de la Terre — classe terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), annexe (Ministère de l’Éducation nationale — Éduscol)

§ 04
§ 04

Plasticité cérébrale et préservation de l'intégrité du système nerveux#

~10 min de lecture●●●ApprofondissementBOBO-2019-spe-svt-terminale-§Comportements-mouvement-et-système-nerveuxBONdS-2020-032-consolidee-2024-§Thematique-de-sujet-programme-de-terminale

Plasticité cérébrale : remaniement des cartes

Plasticité cérébrale : remaniement des cartesGraphe, Apprentissage / entraînement / lésion → Remaniement des connexions synaptiques, Remaniement des connexions synaptiques → Réorganisation des cartes corticales, Réorganisation des cartes corticales → Nouvelle compétence / récupérationApprentissage /entraînement /lésionRemaniement desconnexionssynaptiquesRéorganisationdes cartescorticalesNouvellecompétence /récupération
Fig. 6L'apprentissage, l'entraînement ou une lésion remanient les connexions synaptiques et réorganisent les cartes corticales : c'est la base de l'acquisition de compétences et de la récupération.

Points clés

La plasticité cérébrale désigne la capacité du cerveau à remanier en permanence ses connexions neuronales (création, renforcement, élimination de synapses) en fonction de l'activité. Le cerveau n'est pas un câblage figé : son organisation se modifie tout au long de la vie, particulièrement intense au cours du développement puis sous l'effet de l'expérience.
L'apprentissage repose sur cette plasticité : la répétition d'une activité (motrice, cognitive) renforce les circuits sollicités. On observe, par imagerie, qu'un entraînement prolongé peut élargir la zone corticale associée à la fonction entraînée — par exemple l'extension des aires motrices de la main chez des musiciens pratiquant un instrument. Les apprentissages laissent ainsi une trace dans l'organisation cérébrale.
La plasticité permet une récupération fonctionnelle (souvent partielle) après une lésion (accident vasculaire cérébral, traumatisme) : des régions cérébrales saines peuvent progressivement prendre en charge, totalement ou partiellement, une fonction perdue, à condition d'une rééducation. La rééducation s'appuie précisément sur la plasticité en réentraînant les circuits.
Le système nerveux est fragile et doit être préservé : certaines substances exogènes (drogues, mais aussi certains médicaments mésusés) agissent au niveau des synapses et perturbent durablement le fonctionnement cérébral (dépendance, altération des fonctions) ; les traumatismes (accidents, chocs à la tête) endommagent des tissus nerveux qui se régénèrent mal.
On argumente alors des mesures de préservation à partir de données scientifiques : protections contre les chocs (casque, ceinture), prévention de la consommation de substances agissant sur les synapses, hygiène de vie (sommeil, activité physique et intellectuelle entretenant la plasticité). L'enjeu de santé est de protéger un organe peu réparable et de favoriser sa plasticité.
La plasticité ne se joue pas à une seule échelle, et le dire structure une copie. À l'échelle de la SYNAPSE, l'usage renforce une connexion et le désusage l'affaiblit jusqu'à l'éliminer : c'est le grain élémentaire de l'apprentissage et de la mémoire. À l'échelle du CIRCUIT, des voies jusque-là peu employées peuvent être recrutées. À l'échelle de la CARTE corticale enfin, une aire s'étend ou se rétracte selon la sollicitation, ce que révèle l'imagerie. La plasticité est maximale pendant le développement, où elle sculpte le cerveau en éliminant massivement des connexions surnuméraires, mais elle ne s'éteint jamais : c'est ce qui rend possible d'apprendre à tout âge, et de récupérer, au moins en partie, après une lésion.
L'exemple des musiciens est celui que les sujets utilisent le plus — à condition de dire ce qu'il établit vraiment. Elbert et ses collaborateurs ont publié en 1995, dans la revue Science, la comparaison de la représentation corticale des doigts de la main gauche, celle qui réalise les doigtés, entre des instrumentistes à cordes et des non-musiciens : elle est plus étendue chez les musiciens, et d'autant plus que la pratique a commencé tôt. Prudence dans la conclusion : comparer deux groupes établit une CORRÉLATION entre pratique et étendue de l'aire. Ce sont la relation avec l'âge de début et les protocoles d'entraînement suivis dans le temps qui permettent d'affirmer que c'est bien la pratique qui remanie la carte, et non une prédisposition qui aurait conduit à la pratique. Signaler cette limite vaut mieux que de la passer sous silence.
Le programme ne demande qu'UN seul exemple de dysfonctionnement du système nerveux : prenez l'accident vasculaire cérébral, qui éclaire tout le reste du thème. Une artère cérébrale se bouche ou se rompt ; privé de dioxygène et de glucose, le territoire qu'elle irriguait meurt en quelques minutes, d'où l'urgence absolue de la prise en charge. Les symptômes signent la fonction de la zone détruite : une atteinte du cortex moteur d'un hémisphère paralyse le côté opposé du corps. Vient ensuite la rééducation, et c'est là que la plasticité entre en jeu — en sollicitant intensément le membre atteint, on amène des régions voisines, voire l'autre hémisphère, à prendre partiellement en charge la fonction perdue. Les neurones détruits ne repoussent pas : c'est le réseau qui se réorganise autour du trou.
« Argumenter des mesures de préservation » n'est pas donner son avis : c'est enchaîner un fait, un mécanisme et une mesure, et c'est le maillon du milieu qui rapporte les points. Fait : le tissu nerveux central se régénère très mal. Mécanisme : un traumatisme y détruit des cellules qui ne seront pas remplacées. Mesure : porter un casque, boucler sa ceinture. Fait : certaines substances se fixent sur les récepteurs des synapses du système de récompense. Mécanisme : leur usage répété remanie durablement ces circuits — la plasticité, qui rend l'apprentissage possible, rend aussi la dépendance possible. Mesure : prévention et réduction de l'exposition. Fait : le sommeil consolide les acquisitions de la journée. Mesure : le protéger, au même titre qu'une activité physique et intellectuelle régulière qui entretient la plasticité.

Vocabulaire

→ Cartes
  • plasticité cérébraleCapacité du cerveau à remanier ses connexions tout au long de la vie, en créant, renforçant ou éliminant des synapses selon l'activité.
  • carte corticaleRépartition, à la surface du cortex, des territoires consacrés à chaque fonction ou à chaque partie du corps ; elle se remanie avec l'expérience.
  • récupération fonctionnelleRetour partiel d'une fonction perdue après une lésion, obtenu par réorganisation du réseau et non par remplacement des cellules détruites.
  • rééducationEntraînement intensif et répété d'une fonction atteinte, qui exploite délibérément la capacité du cerveau à remanier ses connexions.
  • accident vasculaire cérébralInterruption brutale de l'irrigation d'une région du cerveau, par obstruction ou rupture d'une artère, entraînant la mort des cellules privées de dioxygène et de glucose.
  • système de récompenseEnsemble de structures cérébrales, mettant en jeu la dopamine, dont l'activation procure une sensation agréable et renforce le comportement qui l'a produite.
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Exemple corrigé

Plasticité cérébrale : entraînement et récupération après lésion

Document 1 : chez des violonistes, la surface du cortex moteur associée à la main gauche (celle qui réalise les doigtés précis) est plus étendue que chez des non-musiciens, et l'écart est d'autant plus grand que la pratique a débuté tôt. Document 2 : un patient victime d'un AVC est partiellement paralysé d'un bras ; une rééducation intensive s'accompagne d'une récupération progressive et de l'activation, en IRMf, de zones cérébrales nouvelles autour de la lésion. (a) Que mettent en évidence ces documents ? (b) Quel mécanisme commun les explique ? (c) En déduire deux mesures de préservation du système nerveux.

  1. Document 1 — apprentissage

    L'entraînement musical prolongé élargit l'aire motrice de la main : l'organisation du cortex se modifie sous l'effet de la pratique répétée. L'apprentissage laisse une trace dans le câblage cérébral.

  2. Document 2 — récupération

    Après l'AVC, la rééducation permet une récupération fonctionnelle partielle accompagnée de l'activation de zones nouvelles : d'autres régions prennent en charge la fonction perdue. Ce n'est pas une réparation des neurones détruits mais une réorganisation.

  3. 03Mécanisme commun — plasticité

    Les deux situations s'expliquent par la plasticité cérébrale : le remaniement des connexions neuronales (synapses créées, renforcées, réorganisées) en fonction de l'activité. L'entraînement et la rééducation reposent tous deux sur cette plasticité.

  4. 04Mesures de préservation

    On en déduit, par exemple : protéger le système nerveux des traumatismes (casque, ceinture de sécurité — tissu nerveux peu réparable) et éviter les substances agissant sur les synapses (drogues) ; entretenir la plasticité par une activité physique et intellectuelle régulière et un sommeil suffisant.

Résultat : Les deux documents illustrent la plasticité cérébrale : l'apprentissage (entraînement) élargit les aires sollicitées et la rééducation permet une récupération par réorganisation des connexions après lésion. Mesures de préservation cohérentes : protéger le cerveau des chocs et des substances synaptotropes, et stimuler sa plasticité (activité, sommeil).

Explication pas à pas4 étapes
  1. 1

    Le cerveau n'est pas un circuit figé : ses neurones remanient en permanence leurs connexions, synapses créées, renforcées ou éliminées selon l'activité. C'est la plasticité cérébrale, base du thème.

  2. 2

    Première conséquence : l'apprentissage. Répéter une activité renforce les circuits sollicités. Chez des violonistes, l'aire motrice de la main entraînée est plus étendue que chez des non-musiciens : l'apprentissage laisse une trace dans l'organisation du cortex.

  3. 3

    Deuxième conséquence : la récupération après lésion. Après un accident vasculaire cérébral, la rééducation permet à des régions saines de prendre, partiellement, le relais de la fonction perdue. Ce n'est pas une réparation des neurones détruits, mais une réorganisation.

  4. 4

    Le système nerveux reste fragile : substances agissant sur les synapses et traumatismes l'endommagent durablement, et le tissu nerveux se régénère mal. D'où des mesures de préservation : protéger des chocs, éviter les substances synaptotropes, et entretenir la plasticité par l'activité et le sommeil.

Objectif Bac

  • Objectif Bac — METTRE EN ÉVIDENCE la plasticité à partir de situations d'apprentissage ou de récupération. Le plan qui fonctionne : décrire le document, en extraire la modification observée (aire élargie, zones nouvelles activées), la relier au remaniement des connexions, conclure sur la notion.
  • Objectif Bac — DISCUTER la portée d'un document. Une comparaison entre deux groupes donne une corrélation ; c'est un suivi dans le temps ou une intervention expérimentale qui établit la causalité. Dire cette limite est valorisé, l'ignorer expose à conclure plus que le document ne permet.
  • Objectif Bac — ARGUMENTER des mesures de préservation en trois temps : le fait scientifique, le mécanisme qu'il révèle, la mesure qui en découle. Une mesure énoncée sans son mécanisme reste une opinion et ne peut pas être créditée comme un raisonnement.
  • Objectif Bac — traiter UN dysfonctionnement, pas cinq. Le programme précise qu'un seul exemple est étudié : choisissez-le (l'accident vasculaire cérébral s'y prête) et sachez en dire le mécanisme, les conséquences fonctionnelles, la logique de la rééducation et la prévention.
  • Piste de Grand oral — la plasticité cérébrale se prête bien à une question adossée à la spécialité : rééducation après un accident vasculaire cérébral, effets de l'apprentissage musical, mécanismes de l'addiction. Le Grand oral compte pour le coefficient 10 à la session 2026 ; au moins une des deux questions s'appuie sur une spécialité de terminale.

Erreurs fréquentes

  • Penser que le cerveau adulte est figé. Forme correcte : la plasticité persiste toute la vie — apprentissage, récupération après lésion —, même si elle est maximale pendant le développement.
  • Réduire la récupération après lésion à une « réparation » des neurones détruits. Forme correcte : les neurones morts ne sont pas remplacés ; c'est une RÉORGANISATION fonctionnelle, d'autres régions prenant partiellement le relais, généralement incomplète et favorisée par la rééducation.
  • Conclure d'une comparaison entre musiciens et non-musiciens que la pratique a causé l'élargissement de l'aire. Forme correcte : cette comparaison établit une corrélation ; la causalité s'appuie sur la relation avec l'âge de début et sur des suivis d'entraînement dans le temps.
  • Présenter l'addiction comme un simple manque de volonté. Forme correcte : les substances agissent sur des récepteurs synaptiques identifiés et remanient durablement les circuits de la récompense — c'est la plasticité elle-même qui est détournée, ce qui explique la difficulté du sevrage.
  • Aligner des mesures de prévention sans les relier à un fait scientifique. Forme correcte : chaque mesure doit être précédée du mécanisme qui la justifie, sans quoi elle ne relève plus de l'argumentation scientifique attendue.

§ 04

Révision active

Des travaux d'imagerie cérébrale publiés dans les années 1990 ont montré que, chez des personnes aveugles depuis l'enfance, la lecture du braille du bout des doigts s'accompagne d'une activation du cortex OCCIPITAL, région qui traite normalement les informations visuelles ; la même tâche tactile ne l'active pas chez des voyants. D'autres travaux ont ensuite montré qu'en perturbant temporairement cette région chez une personne aveugle, on gêne sa lecture du braille. Montrez ce que ces deux résultats établissent ensemble, expliquez pourquoi le second était nécessaire, et reliez cette observation à la notion de plasticité cérébrale.

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Rappel actif

Rappelle-toi les points clés — puis révèle.

Sources : Programme de spécialité Sciences de la vie et de la Terre — classe terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), annexe (Ministère de l’Éducation nationale — Éduscol)

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Sommaire

Section -- / 04

    • 01Le réflexe myotatique : modèle d'un circuit nerveux (l'arc réflexe)○
    • 02Le message nerveux et la transmission synaptique◐
    • 03Le cerveau, centre de la commande du mouvement volontaire◐
    • 04Plasticité cérébrale et préservation de l'intégrité du système nerveux●

0/4 Lues

Des fiches à l'entraînement

Comportements, mouvement et système nerveux

Consolide ce thème avec des questions de la banque de questions.

~39
min
5
Compétences
50
questions
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Références et sources

Sources

Ministère de l’Éducation nationale — Éduscol

  • Programme de spécialité Sciences de la vie et de la Terre — classe terminale (arrêté du 19-7-2019, BO spécial n° 8 du 25 juillet 2019), annexe

Voir aussi

  • Produire le mouvement : contraction musculaire et énergieLa suite de l'histoire : ce que le motoneurone déclenche quand son message atteint la fibre musculaire.
  • Comportements et stress : une vision intégrée de l'organismeLe système limbique et le cortex préfrontal, ici organes de la commande et de la plasticité, y deviennent les acteurs de la réponse au stress.

Chapitre précédent

De la plante sauvage à la plante domestiquée

Chapitre suivant

Produire le mouvement : contraction musculaire et énergie

EuraStudy·Fiches T·06·MMXXVI

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