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Denis Combes quel est le problème soulevé par la locomotion et le regard du vertébré ?
Chez la plupart des animaux, et notamment chez l'homme, les mouvements oculaires ont une importance considérable puisque l'acuité visuelle nécessite la formation d'une image sur une partie bien précise de la rétine (la fovéa). En particulier, dès que notre tête bouge, par exemple lorsque nous nous déplaçons, des mouvements correctifs doivent instantanément être opérés pour maintenir le regard dans la direction choisie et donc maintenir une image rétinienne stable. Jusqu'à présent, en simplifiant un peu, on connaissait deux mécanismes coopératifs responsables des mouvements oculaires compensatoires : les réflexes opticinétiques et vestibulo-oculaires. Les premiers sont tout simplement dus aux informations visuelles : on peut en effet maintenir volontairement le regard sur un objet même si la tête bouge. Les seconds sont orchestrés par le système vestibulaire : dans ce cas, les mouvements de la tête dans les 3 plans sont détectés par les canaux semi-circulaires de l'oreille interne et les informations sensorielles correspondantes activent les motoneurones extra-oculaires pour orienter les yeux dans la direction appropriée et ainsi compenser les mouvements de la tête.
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"Neurobiologie Adaptative des Systèmes Moteurs" (dirigé par John Simmers)
(HDR depuis 2005)
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Quelle est l'hypothèse de base de ce travail ?
Dans cet article, nous émettons l’hypothèse originale selon laquelle un troisième mécanisme intervient : les réseaux spinaux, ceux-là mêmes qui sont directement responsables des mouvements locomoteurs de l'animal, exercent eux-mêmes un contrôle sur les centres oculomoteurs et participent ainsi à l’ajustement anticipatoire du regard pendant le déplacement de l’animal.
Quelle est votre approche expérimentale ?
Dans notre étude nous utilisons le têtard de xénope dont l'activité locomotrice est très simple et consiste en des flexions alternées à droite et à gauche dans le plan horizontal. Sur des préparations de système nerveux central isolé in vitro, c'est-à-dire pour laquelle aucune information sensorielle (visuelle, vestibulaire, proprioceptive) n'est plus présente, nous montrons que l'activité de certains motoneurones extra-oculaires est strictement coordonnée à celle des nerfs moteurs contrôlant les muscles locomoteurs axiaux. Cette coordination ne se fait pas au hasard, car elle met strictement en jeu les motoneurones innervant les muscles rectus médian et latéral responsables des mouvements des yeux dans le plan horizontal (et non vertical ou oblique), plan dans lequel la tête de l'animal oscille pendant la nage.
Par conséquent, une copie efférente centrale* de la commande locomotrice spinale est donc envoyée aux centres oculomoteurs pour assister l’ajustement compensatoire du regard pendant la propulsion de l’animal.
D'où est née l'idée de travailler sur le xénope et quelles perspectives cette nouvelle préparation apporte t-elle ?
D'une part, ce projet associe les compétences complémentaires de deux groupes de recherche : l'un (UMR 7060, Paris V) expert du système vestibulo-oculaire et le notre (UMR 5227, Bordeaux) travaillant sur la locomotion chez le même animal. D'autre part, la simplicité du comportement locomoteur et des réseaux sous-jacents étudiés permettra une approche allant du comportement au niveau cellulaire. Enfin et surtout, cet animal subit une métamorphose et les mouvements locomoteurs de flexions alternées droite/gauche du corps chez le têtard vont progressivement laisser la place à une locomotion appendiculaire consistant en des accélérations/décélérations horizontales dans l'axe de déplacement chez l'adulte. Par conséquent, la pousse des membres va nécessiter une plasticité adaptative des systèmes locomoteurs et extra-oculaires pour maintenir efficace la stabilisation du regard pendant le changement de stratégie locomotrice. Ce sont les mécanismes cellulaires et synaptiques de ces réorganisations développementales des interactions entre les systèmes locomoteur, vestibulaire et oculomoteur et leur rôle dans l'ajustement du regard que nous souhaitons aborder dans l'avenir.
Ainsi, par analogie avec d’autres Vertébrés, nous devrions dégager des principes généraux démontrant comment une copie efférente centrale de la commande motrice spinale nouvellement mise en évidence interagit avec les informations sensorielles (notamment vestibulaires) générées par le mouvement pour stabiliser le regard pendant un acte locomoteur. De nombreuses techniques complémentaires seront mises en œuvre en utilisant une plateforme de mouvement, des méthodes de stimulation spécifique des canaux semi-circulaires, le contrôle des activités locomotrice et vestibulaire et leur enregistrement électrophysiologique, sans oublier des approches neuroanatomiques et d'imagerie fonctionnelle.
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