Broche musculaire

Fuseaux musculaires sont des organes sensoriels qui appartiennent au groupe des propriocepteurs et reconnaissent l'état d'étirement et le changement d'étirement des muscles squelettiques et délivrent les signaux générés aux fibres nerveuses Ia rapides et afférentes. Les fuseaux musculaires ont également des connexions nerveuses efférentes qui contrôlent leur sensibilité. Via la boucle de fuseau gamma, les fuseaux musculaires sont également utilisés pour contrôler la longueur musculaire et les contractions musculaires associées.

Qu'est-ce qu'un fuseau musculaire?

Les fuseaux musculaires, en leur qualité de capteurs de l'état de tension des muscles squelettiques, appartiennent au groupe des propriocepteurs, à l'aide desquels une image de position de la position des membres individuels et du corps est créée dans les centres cérébraux correspondants.

Dans le même temps, la carte de situation et les fuseaux musculaires sont utilisés pour contrôler les mouvements conscients et inconscients - également pour contrôler les réflexes musculaires. En tant que capteurs, les fuseaux musculaires ont des propriétés proportionnelles et différentielles. Cela signifie qu'ils enregistrent à la fois les états d'étirement statique des muscles individuels et le taux dynamique de changement de leur étirement et les transmettent via les fibres nerveuses afférentes Ia, qui ont la vitesse de conduction la plus élevée du corps humain.

La distribution de fréquence des fuseaux musculaires dans les muscles squelettiques individuels fournit une mesure des possibilités de contrôle de la motricité fine ou globale du muscle. Par exemple, le quadriceps (muscle quadriceps fémoral), qui agit comme un extenseur de jambe à l'avant de la cuisse, a 500 à 1000 fuseaux musculaires. Ils sont noyés entre les fibres musculaires des muscles squelettiques, parallèlement à l'orientation des fibres musculaires et atteignent une longueur de 1 à 3 millimètres.

Anatomie et structure

Le noyau des fuseaux musculaires est un faisceau de cinq à dix fibres musculaires intrafusales striées et enfermé dans une gaine de tissu conjonctif. Les fibres musculaires intrafusales se trouvent exclusivement dans les fuseaux musculaires.

Ce qui les rend spéciaux, c'est qu'ils sont contractiles, c'est-à-dire actifs, à leurs extrémités, tandis que leur partie médiane est extensible et s'adapte passivement à l'état d'étirement du muscle squelettique. La partie médiane passive des fuseaux musculaires se compose de fibres de sac central et de fibres de chaîne centrale. Lorsque le muscle se contracte, le fuseau musculaire se raccourcit également. Les fibres du sac central se gonflent un peu pour que la partie centrale du fuseau musculaire s'épaississe. Pour enregistrer la dynamique du changement, les fibres du sac central sont enveloppées exclusivement de fibres nerveuses Ia afférentes à conductivité rapide qui réagissent à tout changement d'épaisseur.

Les fibres de la chaîne centrale, qui détectent l'état d'étirement plutôt statique du muscle, sont également reliées aux fibres nerveuses Ia, mais aussi en tant qu'innervation secondaire avec des fibres afférentes de classe II. Les fibres de classe II sont moins sensibles et conduisent les impulsions plus lentement que les fibres Ia . Les deux sections terminales contractiles des fibres musculaires intrafusales sont reliées à des neurones gamma efférents, qui contrôlent la sensibilité des fuseaux musculaires et la contraction musculaire cible.

Fonction et tâches

Les fuseaux musculaires remplissent simultanément plusieurs tâches et fonctions pour coordonner les mouvements moteurs globaux et fins, pour établir et maintenir des positions statiques et pour protéger les muscles squelettiques individuels contre les étirements excessifs. Les fuseaux musculaires font donc partie d'un système complexe de contrôle et de régulation.

Pour une séquence coordonnée de mouvements, il est nécessaire que certains muscles adoptent chacun un état d'étirement statique donné ou suivent un changement dynamique donné de l'état d'étirement. Les centres moteurs du cerveau peuvent remplir ces tâches car les fuseaux musculaires remplissent simultanément la fonction passive d'un capteur et le rôle actif d'une valeur cible pour le muscle. Via les embouts contractiles des fibres musculaires intrafusales, les fuseaux musculaires peuvent suivre l'état d'étirement respectif des muscles et être ajustés ou ils peuvent également générer la valeur cible pour le muscle. La longueur du muscle est modifiée par des commandes de contraction appropriées de telle sorte qu'un potentiel 0 apparaît par rapport au fuseau musculaire.

Dans ce cas, le muscle s'adapte au fuseau musculaire et non l'inverse. Pour remplir leur fonction de protection contre les étirements excessifs des muscles, les fuseaux musculaires prennent le contrôle des réflexes d'étirement involontaires. Dès que la condition d'étirement d'un muscle dépasse une certaine valeur de seuil, qui est détectée par les fuseaux musculaires, cela déclenche un signal de contraction involontaire vers le muscle en question, qui est également contrôlé via les fuseaux musculaires.

Un exemple typique d'un tel réflexe de contraction est le réflexe du tendon rotulien. Un coup court avec le marteau réflexe sur le tendon rotulien sous la rotule signale brièvement un étirement excessif du quadriceps, ce qui conduit à un réflexe de contraction dans lequel le bas de la jambe fait une contraction involontaire dans le sens de l'extension de la jambe.

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Maladies

Les maladies morphologiques indépendantes qui affectent explicitement les fuseaux musculaires ne sont pas connues. Cela est probablement dû au fait que les fuseaux musculaires sont des fibres musculaires spécialisées qui sont plus susceptibles de suivre les maladies des muscles dans lesquels ils sont intégrés. Tout d'abord, les atrophies musculaires doivent être mentionnées, qui sont causées par une sous-utilisation des muscles.

Le muscle correspondant recule en raison de la réduction du stress et, en parallèle, les fuseaux musculaires également. L'atrophie musculaire est souvent causée par des troubles nerveux ou par des lésions des motoneurones correspondants, dont le muscle ne peut plus recevoir d'impulsions. La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est un exemple d'atrophie musculaire induite par voie neurogène. C'est une maladie dégénérative incurable du système nerveux moteur. Une autre maladie rare est l'atrophie musculaire spinale, qui est causée par la détérioration progressive des nerfs moteurs dans la corne antérieure de la moelle épinière.

Un certain nombre de maladies qui conduisent à des modifications des plaques d'extrémité motrices dans les fibres musculaires intrafusales des fuseaux musculaires peuvent également être attribuées à des troubles et maladies neurologiques. Il existe un lien croisé entre la lutte contre la maladie d'Alzheimer et le maintien du fonctionnement des fuseaux musculaires.

Un groupe de recherche à Berlin a découvert que l'enzyme bêta-sécrétase, qui est tenue responsable des dépôts de protéines nocifs dans la maladie d'Alzheimer, est évidemment importante pour la fonctionnalité des fuseaux musculaires, de sorte que la suppression de l'enzyme chez les patients atteints d'Alzheimer est susceptible de provoquer des troubles de la coordination dans la séquence de mouvement. aurait.