Objectifs

• Décrire l'organisation de la moelle épinière : segments, nerfs rachidiens, substance grise et substance blanche.
• Distinguer la racine dorsale (sensitive) et la racine ventrale (motrice) d'un nerf rachidien, et interpréter des expériences de section.
• Décrire les éléments d'un arc réflexe et expliquer le réflexe myotatique.
• Expliquer comment la moelle conduit les messages vers et depuis l'encéphale et comment le motoneurone intègre ces messages.

Notions clés

1. Une colonne de tissu nerveux découpée en segments

La moelle épinière est un cordon de tissu nerveux logé dans le canal formé par les vertèbres. Elle prolonge le tronc cérébral et descend, chez l'adulte humain, jusque vers le haut de la région lombaire. Comme l'encéphale, elle est entourée de méninges et baignée de liquide cérébrospinal.

Elle est segmentée : chaque segment donne naissance à une paire de nerfs rachidiens (un à gauche, un à droite) qui sortent entre deux vertèbres. L'être humain en possède 31 paires (cervicales, thoraciques, lombaires, sacrées et coccygienne). Chaque nerf dessert un territoire précis : peau, muscles, organes.

2. Ce que montre une coupe transversale

• Substance grise, au centre, en forme de H ou de papillon : elle contient les corps cellulaires de neurones et les synapses. Ses cornes dorsales (vers le dos) reçoivent les fibres sensitives ; ses cornes ventrales (vers le ventre) contiennent les corps cellulaires des motoneurones, dont les axones vont aux muscles.
• Substance blanche, autour : elle est faite de fibres nerveuses myélinisées, groupées en faisceaux qui montent vers l'encéphale (voies sensitives) ou en descendent (voies motrices).
• Canal de l'épendyme, au centre, rempli de liquide cérébrospinal.

Chaque nerf rachidien se forme par la réunion de deux racines :

• la racine dorsale, porteuse d'un renflement, le ganglion spinal, qui contient les corps cellulaires des neurones sensitifs. Elle amène les messages du corps vers la moelle : elle est sensitive (afférente) ;
• la racine ventrale, formée des axones des motoneurones. Elle conduit les messages de la moelle vers les muscles : elle est motrice (efférente).

Le nerf rachidien, qui contient les deux sortes de fibres, est donc un nerf mixte.

3. Démontrer le rôle des racines : les expériences de section

Au XIXe siècle, le physiologiste François Magendie a sectionné, chez l'animal, l'une ou l'autre racine d'un nerf rachidien :

En excitant ensuite chaque bout coupé, on précise le sens de conduction : la racine dorsale conduit vers la moelle (centripète), la racine ventrale conduit de la moelle vers les muscles (centrifuge).

4. L'arc réflexe : la moelle comme centre nerveux

Un réflexe est une réponse rapide, automatique et involontaire à une stimulation. Il emprunte un circuit appelé arc réflexe, qui comporte cinq éléments :

1. un récepteur sensoriel qui détecte la stimulation ;
2. un neurone sensitif qui conduit le message vers la moelle par la racine dorsale ;
3. un centre nerveux : la substance grise de la moelle, où se trouvent les synapses ;
4. un neurone moteur (motoneurone) qui conduit la commande par la racine ventrale ;
5. un effecteur : le muscle qui se contracte.

Le réflexe myotatique (exemples : réflexe rotulien, réflexe achilléen) est la contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement. Le coup de marteau sur le tendon étire le muscle ; des récepteurs placés dans le muscle, les fuseaux neuromusculaires, s'activent. Le neurone sensitif fait directement synapse, dans la corne ventrale, avec le motoneurone du même muscle : il n'y a qu'une synapse dans la moelle, le réflexe est monosynaptique, d'où sa rapidité.

En même temps, par l'intermédiaire d'un interneurone inhibiteur, le motoneurone du muscle antagoniste est freiné : ce muscle se relâche et ne s'oppose pas au mouvement. Ce réflexe aide à maintenir la posture : quand on commence à pencher, les muscles étirés se contractent pour nous redresser.

D'autres réflexes, comme le retrait de la main qui touche une marmite brûlante, passent par plusieurs interneurones : ils sont polysynaptiques et un peu plus longs.

5. Conduire et intégrer : la moelle relie le corps à l'encéphale

• Voies ascendantes : les messages sensitifs arrivés dans la moelle montent dans la substance blanche jusqu'à l'encéphale, où ils deviennent des sensations conscientes.
• Voies descendantes : les commandes des mouvements volontaires, parties du cortex moteur, descendent dans la substance blanche et font synapse avec les motoneurones. La plupart de ces fibres ont croisé la ligne médiane dans le tronc cérébral.

Le motoneurone est donc la voie finale commune : il reçoit en même temps des messages des neurones sensitifs (réflexes), des interneurones et des voies venant de l'encéphale, certains excitateurs, d'autres inhibiteurs. Il en fait la somme : c'est l'intégration. Selon le résultat, il envoie ou non des messages au muscle.

flowchart LR
  R[Récepteur] --> NS[Neurone sensitif]
  NS --> MN[Motoneurone dans la moelle]
  NS --> VA[Voie ascendante vers le cerveau]
  C[Cortex moteur] --> VD[Voie descendante]
  VD --> MN
  MN --> M[Muscle]

Exemples résolus

Exemple 1 : un seul relais dans la moelle ?

Pour le réflexe rotulien d'un adulte, on donne (valeurs simplifiées) : distance récepteur–moelle = 0,80 m, distance moelle–muscle = 0,80 m, vitesse de conduction des fibres = 80 m/s. Le délai mesuré entre le coup de marteau et le début de la contraction est de 21 ms. Un passage de synapse dure de l'ordre de 0,5 à 1 ms. Montre que ces données sont compatibles avec un réflexe monosynaptique.

Exemple 2 : localiser une atteinte

Après un accident de moto, Seydou ne sent plus rien sur une bande de peau de la cuisse gauche, mais il peut contracter normalement les muscles de cette cuisse. Le reste de son corps est normal. Quelle structure est probablement atteinte ?

Exemple 3 : interpréter une excitation après section

Chez un animal anesthésié, on sectionne la racine dorsale d'un nerf de la patte, puis on excite successivement le bout central (relié à la moelle) et le bout périphérique. Prévois les résultats.

Erreurs fréquentes

• Confondre racine dorsale (sensitive, avec ganglion) et racine ventrale (motrice).
• Dire que le nerf rachidien est seulement sensitif ou seulement moteur : il est mixte.
• Croire que le cerveau intervient dans le réflexe rotulien : le centre est la moelle, le cerveau est seulement informé après coup.
• Oublier l'inhibition du muscle antagoniste dans le réflexe myotatique.
• Penser que la moelle épinière ne sert qu'aux réflexes : la moelle conduit aussi tous les messages volontaires et conscients entre le corps et l'encéphale.

Récapitulatif

• La moelle, dans le canal vertébral, est segmentée ; chaque segment donne une paire de nerfs rachidiens mixtes.
• Coupe : substance grise centrale en H (cornes dorsales sensitives, cornes ventrales avec les motoneurones), substance blanche périphérique (faisceaux), canal de l'épendyme.
• Racine dorsale = sensitive, avec le ganglion spinal ; racine ventrale = motrice.
• Arc réflexe : récepteur, neurone sensitif, centre médullaire, motoneurone, effecteur. Le réflexe myotatique est monosynaptique avec inhibition de l'antagoniste.
• Voies ascendantes et descendantes ; le motoneurone intègre tous les messages qu'il reçoit (voie finale commune).