Saisir un objet, marcher, conduire, écrire, tous les mouvements volontaires nécessaires à ces actions sont commandés par le cerveau.
Le contrôle cérébral des mouvements volontaires
La motricité volontaire est contrôlée par la voie dite pyramidale. Elle est constituée de neurones pyramidaux ou cortico-spinal (du cortex moteur jusqu’à la moelle épinière) et de motoneurones (de la moelle épinière jusqu’aux muscles).
Les mouvements volontaires sont produits grâce à l’activation séquentielle ou simultanée de différentes régions du cerveau (schéma 1) :
• le cortex préfrontal et le cortex pariétal intègrent les informations pour planifier le mouvement en fonction de l’environnement,
• le cortex prémoteur et le cortex moteur supplémentaire organisent la séquence et la coordination des mouvements complexes,
• le cortex moteur envoie la commande aux muscles pour exécuter le geste,
• les ganglions de la base et le cervelet modulent l’activité des aires corticales motrices pour réguler le mouvement.
Ces aires cérébrales sont interconnectées par des réseaux de neurones qui leur permettent de communiquer, ce dialogue évoluant en fonction du mouvement effectué. On trouve un cortex moteur dans les deux hémisphères du cerveau, chacun contrôlant la partie opposée du corps : le cortex moteur de l’hémisphère droit contrôlant les mouvements de la partie gauche du corps et inversement.
C’est la communication et la synchronisation de l’activité des différentes régions selon leur importance dans le mouvement programmé qui va permettre un geste adapté à l’environnement.
On observe des différences entre des activités physiques en milieu reproductible comme la course à pied et en milieu plus instable comme les sports d’équipe où il est nécessaire d’intégrer l’emplacement et les déplacements de chaque joueur.
Les réseaux de neurones qui permettent aux différentes régions du cerveau de communiquer sont plastiques. L’apprentissage et la pratique d’une activité physique, c’est à dire de séquences motrices particulières, entraînent des modifications morphologiques et fonctionnelles dans le cerveau.
Le cervelet est une structure située à l’arrière du tronc cérébral, sous le cerveau. Malgré sa taille réduite, il présente toutes les caractéristiques du cerveau avec un cortex, des noyaux profonds et de la substance blanche. Il contient par ailleurs près de la moitié des neurones du cerveau. Le cervelet joue un rôle clé dans le contrôle moteur, en particulier l’adaptation du mouvement à l’aide des informations sensorimotrices, sa coordination. Il est également important pour l’équilibre. Enfin, on sait maintenant que le cervelet participe à de nombreuses fonctions cognitives, comme l’attention, le langage et les émotions.
Aussi appelées noyaux gris centraux, les ganglions de la base sont un système constitué de plusieurs noyaux de substance grise interconnectés et situés dans la profondeur du cerveau. Ces structures extraient les informations du cortex pour être sélectionnées, renforcées, apprises et automatisées.
La motricité à l’Institut du Cerveau
À l’Institut du Cerveau, l’objectif du projet collaboratif FORT[É] est d’identifier et de caractériser les circuits cérébraux mis en jeu dans l’apprentissage moteur des mouvements complexes. Les chercheurs visent à établir un lien de cause à effet entre l’acquisition de la motricité fine et la connectivité entre le cervelet et les aires motrices grâce à des enregistrements d’électroencéphalographie (EEG) et à l’IRM fonctionnelle. Les résultats de ce projet pourront permettre d’optimiser les programmes de rééducation des patients cérébrolésés suite à un AVC ou à un traumatisme crânien en modulant les circuits neuronaux impliqués dans les mouvements par stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Les avancées méthodologiques et théoriques générées par cette recherche pourraient être également appliquées à des patients souffrant de dystonie, de la maladie de Parkinson ou d’épilepsies après chirurgie du foyer épileptogène. Pour comprendre pleinement la dynamique et l’issue de la récupération motrice, il est primordial de prendre en compte les processus physiologiques de l’apprentissage moteur dans la planification de programmes d’entraînement personnalisés des patients souffrant de troubles neurologiques.