Structure et rôle de la moelle épinière : fiche de révision pas à pas, restitution corrigée et QCM

La moelle épinière est à la fois une autoroute qui transporte les messages entre le corps et l'encéphale et un centre nerveux capable, seul, de produire des réflexes grâce à ses neurones qui intègrent les messages reçus.

Objectifs de la fiche

Décrire la position et l'organisation segmentaire de la moelle épinière et des nerfs rachidiens.
Légender une coupe transversale : substance grise, substance blanche, racines, ganglion spinal.
Construire l'arc réflexe myotatique et expliquer l'inhibition du muscle antagoniste.
Expliquer le rôle intégrateur du motoneurone.
Rédiger une restitution des connaissances type bac.

Étape 1 : situer la moelle et ses nerfs

Notions clés

La moelle épinière est un cordon de tissu nerveux logé dans le canal vertébral de la colonne vertébrale. Elle prolonge le bulbe rachidien et descend, chez l'adulte humain, jusqu'au niveau des premières vertèbres lombaires.
Elle est protégée par les vertèbres, par trois membranes, les méninges, et par le liquide céphalo-rachidien.
Elle est segmentée : à chaque segment naît une paire de nerfs rachidiens, un à gauche et un à droite. Chez l'être humain, on compte 31 paires : 8 cervicales, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrées et 1 coccygienne.
Chaque nerf rachidien naît par deux racines : une racine dorsale (postérieure), qui porte un renflement, le ganglion spinal, et une racine ventrale (antérieure). Les deux racines se rejoignent : le nerf rachidien est donc un nerf mixte, à la fois sensitif et moteur.

Un nerf rachidien est qualifié de mixte parce que :

il contient à la fois de la substance grise et de la substance blanche
il part en même temps vers la gauche et vers la droite
il contient à la fois des fibres sensitives et des fibres motrices
il relie deux vertèbres

Les fibres sensitives de la racine dorsale et les fibres motrices de la racine ventrale se rejoignent dans le même nerf.

Étape 2 : lire une coupe transversale

Structure	Position	Contenu	Rôle
Substance grise	Au centre, en forme de H ou de papillon	Corps cellulaires de neurones, interneurones, synapses	Centre nerveux : traitement des messages, réflexes
Cornes dorsales	Branches arrière du H	Terminaisons des neurones sensitifs, interneurones	Réception des messages sensitifs
Cornes ventrales	Branches avant du H	Corps cellulaires des motoneurones	Départ des messages moteurs
Substance blanche	En périphérie	Fibres nerveuses myélinisées groupées en faisceaux	Conduction vers l'encéphale (voies ascendantes) et depuis l'encéphale (voies descendantes)
Canal de l'épendyme	Au centre du H	Liquide céphalo-rachidien	Continuité avec les cavités de l'encéphale
Ganglion spinal	Sur la racine dorsale	Corps cellulaires des neurones sensitifs	Relais des neurones sensitifs (sans synapse)

Voies afférentes et efférentes

Afférentes (sensitives) : de la périphérie vers la moelle, elles entrent par la racine dorsale. Certaines montent ensuite vers l'encéphale par la substance blanche (sensation consciente).
Efférentes (motrices) : de la moelle vers les muscles, elles sortent par la racine ventrale. Les motoneurones reçoivent aussi les ordres venus du cortex moteur par les voies descendantes.

Les corps cellulaires des neurones sensitifs se trouvent :

dans le ganglion spinal
dans la corne ventrale
dans la substance blanche
dans la racine ventrale

Le ganglion spinal, renflement de la racine dorsale, contient les corps cellulaires des neurones sensitifs. La corne ventrale contient ceux des motoneurones.

Étape 3 : construire l'arc réflexe myotatique

Le réflexe myotatique est la contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement. Il est involontaire, rapide et stéréotypé. Son trajet s'appelle l'arc réflexe.

Étape 1 : l'étirement du muscle stimule ses fuseaux neuromusculaires ; le message part par une fibre sensitive dont le corps cellulaire est dans le ganglion spinal, entre par la racine dorsale et descend jusqu'à la corne ventrale.

Étape 2 : la fibre sensitive fait synapse directement avec le motoneurone du même muscle ; son axone sort par la racine ventrale et fait contracter le muscle étiré. Une seule synapse dans la moelle : réflexe monosynaptique.

Étape 3 : une branche de la fibre sensitive excite aussi un interneurone inhibiteur, qui bloque le motoneurone du muscle antagoniste : celui-ci se relâche, ce qui permet le mouvement.

Les cinq éléments de tout arc réflexe : récepteur (fuseau neuromusculaire), voie afférente (neurone sensitif), centre nerveux (moelle épinière), voie efférente (motoneurone), effecteur (muscle).

Lors du réflexe rotulien, le muscle fléchisseur de la jambe (antagoniste) :

se contracte en même temps que l'extenseur
est commandé directement par le neurone sensitif, sans synapse
reçoit un message du cortex moteur qui le contracte
se relâche car son motoneurone est inhibé par un interneurone

C'est l'innervation réciproque : un interneurone inhibiteur empêche le motoneurone de l'antagoniste d'émettre des messages, donc ce muscle se relâche.

Étape 4 : l'intégration sensorimotrice dans la moelle

Le motoneurone reçoit sur son corps cellulaire et ses dendrites des milliers de synapses : certaines excitatrices (venant des neurones sensitifs, d'interneurones, du cortex moteur), d'autres inhibitrices. Il fait en permanence la somme de ces messages : il n'émet de potentiels d'action vers le muscle que si la somme dépasse son seuil. C'est l'intégration. Le motoneurone est appelé la voie finale commune, car toutes les commandes, réflexes ou volontaires, passent par lui.

Le réflexe de retrait (flexion) devant une douleur passe par plusieurs interneurones : il est polysynaptique. Le cerveau, par les voies descendantes, peut renforcer ou freiner les réflexes.

Exemple résolu : prévoir les effets d'une lésion

Après un accident, la moelle épinière d'un patient est entièrement sectionnée au niveau thoracique. Après la phase initiale de choc spinal, le médecin constate que le réflexe rotulien est présent. Le patient peut-il bouger volontairement ses jambes ? Les sent-il ?

Voir la solution

Le réflexe rotulien est conservé : son arc réflexe passe par les segments lombaires, situés sous la lésion, qui sont intacts. La moelle est bien un centre réflexe autonome.

Mouvements volontaires : les ordres du cortex moteur descendent par la substance blanche ; ils sont interrompus au niveau thoracique. Le patient ne peut pas bouger volontairement ses jambes : c'est une paraplégie.

Sensations : les messages sensitifs des jambes montent vers l'encéphale par la substance blanche ; ils sont aussi interrompus. Le patient ne sent pas ses jambes, même si le réflexe se produit.

Conclusion : la moelle a deux rôles distincts, centre de réflexes et voie de conduction entre le corps et l'encéphale.

Pourquoi Awa peut-elle, en se concentrant, ne pas lâcher la marmite chaude ?

Parce que le réflexe de retrait ne passe pas par la moelle
Parce que des messages inhibiteurs venus de l'encéphale s'ajoutent aux messages reçus par les motoneurones
Parce que la chaleur ne stimule aucun récepteur
Parce que les motoneurones n'ont pas de seuil

Les motoneurones intègrent tous les messages : des messages inhibiteurs descendus du cerveau peuvent empêcher la somme d'atteindre le seuil et freiner le réflexe.

Restitution des connaissances type bac, corrigée

Sujet : « À l'aide d'un exposé structuré illustré par un schéma, montrez que la moelle épinière est un centre nerveux réflexe et une voie de conduction. »

Voir le corrigé guidé

Introduction : situer la moelle (canal vertébral, prolongement du bulbe), poser le problème : quels sont ses deux rôles ?

I. Organisation : coupe transversale, substance grise centrale (cornes dorsales et ventrales), substance blanche périphérique, racines dorsale avec ganglion et ventrale, nerf rachidien mixte.

II. Centre réflexe : arc réflexe myotatique avec ses cinq éléments, synapse dans la corne ventrale, inhibition de l'antagoniste par un interneurone ; schéma légendé et titré.

III. Voie de conduction : voies ascendantes sensitives et descendantes motrices dans la substance blanche ; preuve : une section supprime sensations et mouvements volontaires sous la lésion mais laisse les réflexes.

Conclusion : le motoneurone, voie finale commune, intègre messages réflexes et volontaires ; ouverture sur le rôle du cortex moteur.

QCM type bac : entraînement final

1. La section de la racine ventrale d'un nerf rachidien entraîne, dans le territoire de ce nerf :

une perte de sensibilité seulement
aucun effet
une paralysie, la sensibilité étant conservée
une perte de sensibilité et une paralysie

La racine ventrale ne contient que des fibres motrices : leur section supprime la commande des muscles, mais les messages sensitifs entrent toujours par la racine dorsale.

2. Le réflexe myotatique est dit monosynaptique car :

il n'existe qu'une synapse dans la moelle entre neurone sensitif et motoneurone du muscle étiré
il ne met en jeu qu'un seul neurone
il ne concerne qu'un seul muscle et aucun antagoniste
il passe par une seule vertèbre

Le circuit qui fait contracter le muscle étiré compte deux neurones et une seule synapse centrale (sans compter la jonction neuromusculaire).

3. Chez l'être humain, la moelle épinière donne naissance à :

12 paires de nerfs rachidiens
24 paires de nerfs rachidiens
33 paires de nerfs rachidiens
31 paires de nerfs rachidiens

8 cervicales, 12 thoraciques, 5 lombaires, 5 sacrées et 1 coccygienne : 31 paires.

4. La substance blanche de la moelle contient surtout :

les corps cellulaires des motoneurones
des faisceaux de fibres myélinisées ascendantes et descendantes
les ganglions spinaux
le liquide céphalo-rachidien du canal de l'épendyme

La substance blanche, en périphérie, est formée de fibres myélinisées regroupées en faisceaux qui relient la moelle à l'encéphale.

Erreurs fréquentes

Placer la substance grise en périphérie de la moelle (c'est le cas du cortex, pas de la moelle).
Croire que le ganglion spinal contient une synapse : il ne contient que des corps cellulaires de neurones sensitifs.
Inverser racine dorsale (sensitive) et racine ventrale (motrice).
Oublier l'interneurone inhibiteur et le relâchement de l'antagoniste.
Dire que le cerveau commande le réflexe : il peut le moduler, mais le centre du réflexe est la moelle.

Récapitulatif

Moelle dans le canal vertébral, segmentée, 31 paires de nerfs rachidiens mixtes chez l'être humain.
Coupe : substance grise centrale en H (cornes dorsales sensitives, ventrales motrices), substance blanche périphérique.
Arc réflexe : récepteur, neurone sensitif, centre médullaire, motoneurone, effecteur ; inhibition réciproque de l'antagoniste.
Le motoneurone intègre messages excitateurs et inhibiteurs : voie finale commune.
Double rôle : centre réflexe et voie de conduction.

Racine dorsale

Racine sensitive du nerf rachidien, porte le ganglion spinal.

Racine ventrale

Racine motrice : axones des motoneurones qui sortent de la moelle.

Réflexe myotatique

Contraction d'un muscle en réponse à son propre étirement, monosynaptique.

Innervation réciproque

Un interneurone inhibiteur relâche le muscle antagoniste pendant le réflexe.

Voie finale commune

Le motoneurone, par lequel passent toutes les commandes vers le muscle.

Sources

Nombre de paires de nerfs rachidiens et niveau de terminaison de la moelle : Gray's Anatomy, 42e édition, Elsevier, 2020 ; Kandel et al., Principles of Neural Science, 6e édition, 2021.