Vidéo: Système vestibulaire

Waouh ! Vous vous êtes déjà demandé comment votre corps sait quand vous êtes en mouvement, quand vous inclinez la tête ou quand vous restez immobile ? Lorsque vous déplacez votre poids ou tournez votre tête, c’est votre corps qui parvient à vous tenir en équilibre, sans la moindre trace de chute. Comment fait-il ? C’est grâce à votre oreille interne et à son équipe de surf plus connue sous le nom de système vestibulaire. Les différentes parties de notre système vestibulaire sont capables de détecter chaque virage et chaque inclinaison afin de vous naviguer sur les vagues de la vie.

Plongeons alors dans l’exploration de notre système vestibulaire.

Le système vestibulaire nous aide à garder l’équilibre et l’orientation spatiale grâce aux différentes structures qui le constituent et qui sont la source des sensations vestibulaires. Ce système, situé dans l’oreille interne, fait partie du labyrinthe membraneux. Il est composé de deux structures principales : les canaux semi-circulaires et les organes otolithiques. Ensemble, ils détectent les changements de position et les mouvements de la tête, et nous permettent ainsi de garder l’équilibre et l’orientation spatiale.

En termes plus techniques, les sensations vestibulaires nous aident à maintenir à la fois un équilibre statique et un équilibre dynamique. Examinons d’abord l’équilibre statique.

L’équilibre statique est le processus qui nous permet de garder l’équilibre lorsque nous ne sommes pas en mouvement. Ainsi, il nous permet de rester debout même lorsque notre tête est inclinée ! Ce sont les organes otolithiques qui sont impliqués dans ce mécanisme et je parle bien sûr de l’utricule et du saccule. Ces organes otolithiques sont des cavités membraneuses remplies d’un liquide appelé endolymphe. Ils sont situés dans le vestibule osseux de l’oreille interne.

Les parois épithéliales à l’intérieur des deux organes otolithiques sont recouvertes par une structure appelée macule. Cette macule contient des cellules sensorielles, à savoir les cellules ciliées, qui détectent la position de la tête par rapport à la gravité, ce qui est essentiel pour maintenir l’équilibre.

À l’extrémité des cellules ciliées se trouvent, comme le nom l’indique, des cils, notamment plusieurs stéréocils, qui sont comme des extensions en forme de poils ainsi qu’un kinocil, qui est plus long que les stéréocils. Les stéréocils et le kinocil sont englobés dans la membrane otolithique, une couche gélatineuse qui contient des cristaux de carbonate de calcium. Ces cristaux sont également connus sous le nom d’otolithes, d’où vient le nom des organes otolithiques.

Mais comment ces organes otolithiques peuvent-ils détecter la position de la tête en relation à la force de la gravité ?

En inclinant la tête, les cristaux otolithiques se déplacent sous l’effet de la gravité, tirant la masse gélatineuse ce qui plie alors les cellules ciliées situées en dessous. Des signaux électriques sont alors générés et envoyés à l’encéphale afin de nous permettre de détecter la position et l’orientation de notre tête.

Il est important de comprendre que les informations sur la position de notre tête sont constamment envoyées à l'encéphale, que nous soyons en mouvement ou non. Ceci est dû au fait que les cellules ciliées libèrent en permanence le neurotransmetteur glutamate qui entraîne des potentiels d’actions au niveau du nerf vestibulocochléaire, qui est le 8e nerf crânien.

Lorsque les stéréocils sont fléchis en raison d’un changement d’orientation de la tête, la quantité de glutamate libérée varie en fonction de la direction dans laquelle les cellules ciliées sont penchées. Lorsque les stéréocils se courbent vers le kinocil, les cellules ciliées se dépolarisent et davantage de glutamate est libéré, ce qui entraîne une augmentation des signaux envoyés à travers le nerf vestibulocochléaire. Inversément, s'ils s’éloignent du kinocil, alors les cellules ciliées subissent une hyperpolarisation et moins de glutamate est libéré, entraînant une diminution de l’activité du nerf vestibulocochléaire.

Comme la macule est une structure paire présente dans les oreilles droite et gauche, une inclinaison de la tête dans une direction entraînera une dépolarisation des cellules ciliées dans un oreille et une hyperpolarisation des celles de l’oreille opposée. Ainsi l’encéphale peut distinguer dans quelle direction notre tête est penchée.

Les cellules ciliées du saccule et de l’utricule nous permettent d’identifier la posture de la tête, cependant, il y a une légère différence entre ce que les deux structures détectent. En position verticale, la macule de l’utricule est orientée horizontalement et les stéréocils pointent en direction verticale. Ceci permet la détection des inclinaisons latérales, vers l’avant ou vers l’arrière de la tête. Dans le saccule, la macule est orientée verticalement et les stéréocils pointent dans la direction horizontale.

En ce qui concerne l’équilibre statique en position verticale, les cellules ciliées du saccule enregistrent la position verticale de la tête par rapport à la gravité. En revanche, le saccule fournit plus d’informations sur l’orientation de la tête lorsque celle-ci n’est pas en position verticale, par exemple lorsque nous sommes allongés.

Examinons maintenant de plus près l’équilibre dynamique.

Alors que l’équilibre statique nous permet de rester en équilibre lorsque nous sommes immobiles, l’équilibre dynamique fait référence au maintien de l'équilibre lorsque la tête ou le corps sont soumis à des mouvements. Les mouvements qui peuvent être détectés sont de nature rotatoire, comme lorsque nous secouons la tête en disant non, ou bien des accélérations linéaires, comme lorsque nous sommes dans une voiture ou dans un ascenseur.

Pour maintenir l’équilibre dynamique, notre système vestibulaire mesure à la fois les accélérations linéaires et angulaires.

Comme nous l’avons vu pour l’équilibre statique, l’accélération linéaire est détectée par l’utricule et le saccule. Au début d’une accélération, les cellules ciliées se déplacent ensemble avec le reste du corps. Cependant, en raison de l’inertie, la membrane otolithique et les otolithes sont à la traîne. Ce décalage entraîne la flexion des stéréocils qui se plient en direction opposée, modifiant ainsi l’activité du nerf vestibulocochléaire.

Lorsque l’accélération se termine, les cellules ciliées s’arrêtent en même temps que le corps, tandis que la membrane otolithique continue de se déplacer brièvement jusqu’à ce qu’elle rattrape les cellules ciliées. Les stéréocils retournent alors dans leur position initiale, qui est en direction opposée. Maintenant l’activité du nerf vestibulocochléaire retourne également à son niveau de départ, ce qui est interprété par l’encéphale et vous percevez qu’il n’y a plus de mouvement. Cela explique pourquoi, si vous êtes dans une voiture et que vous avez les yeux fermés, vous êtes capable de sentir la voiture démarrer ou freiner, mais il est difficile de percevoir si elle est en mouvement lorsqu’elle roule à une vitesse constante.

L’accélération angulaire, ou le mouvement rotatoire, est détectée par les canaux semi-circulaires. Il y en a trois, chacun étant orienté dans un plan différent, à environ 90 degrés l’un de l’autre. Ces différences d’orientation permettent de détecter les rotations de la tête dans n’importe quelle direction.

Le canal semi-circulaire antérieur, également appelé canal semi-circulaire supérieur, détecte les rotations dans le plan sagittal, comme lorsque vous hochez la tête de haut en bas pour dire oui. Le canal semi-circulaire latéral, ou canal semi-circulaire horizontal, enregistre les rotations dans le plan transversal, comme lorsque vous secouez la tête pour dire non. Le dernier, à savoir le canal semi-circulaire postérieur, également appelé canal semi-circulaire inférieur, est responsable de la détection des rotations dans le plan coronal, c’est-à-dire des mouvements comme lorsque vous inclinez la tête vers votre épaule.

Pour mieux comprendre le rôle de ces canaux, jetons un coup d'œil à leur structure.

Au bout de chaque canal se trouve une structure appelée ampoule. À sa base se situe une région sensorielle appelée crête ampullaire qui est similaire aux macules que nous avons observées dans les organes otolithiques.

De même, la crête ampullaire contient des cellules ciliées sensorielles qui sont également situées dans une structure gélatineuse appelée cupule, tandis que les canaux sont remplis d’endolymphe.

Alors, comment fonctionnent les canaux semi-circulaires ? Eh bien, le mécanisme est à peu près le même que pour l’utricule et le saccule. La différence principale concerne la façon dont le mouvement de la tête est transmis aux cils. Lorsque la tête tourne, l’inertie provoque un décalage de mouvement dans l’endolymphe par rapport à celui du canal semi-circulaire. Ce retard crée un mouvement relatif de l’endolymphe qui fléchit la cupule et déplace les cellules ciliées.

Selon la direction de la déviation des stéréocils par rapport au kinocil, les cellules ciliées augmentent ou diminuent la libération de glutamate, modifiant ainsi l’activité du nerf vestibulaire et transmettant des informations sur la direction, le sens et la vitesse de la rotation. Lorsque la rotation s’arrête, le mouvement continu de l’endolymphe dévie la cupule à nouveau dans la direction opposée, signalant à l’encéphale que la tête n’est plus en rotation.

Maintenant nous aborderons le processus de transmission des informations à l’encéphale.

Nous avons vu que les organes otolithiques et les canaux semi-circulaires possèdent tous les deux des cellules ciliées qui jouent le rôle de récepteurs sensoriels. Lorsque ces cellules se plient, la quantité de glutamate libérée est modifiée, ce qui transforme le mouvement physique en signaux électriques. Ces signaux nerveux sont ensuite envoyés par le nerf vestibulaire vers les noyaux vestibulaires du tronc cérébral.

À partir de ces noyaux vestibulaires, les informations sont transmises à différentes régions du système nerveux central : au thalamus et au cortex pariétal pour la conscience ; au cervelet et à la moelle spinale, qui contrôlent l’équilibre et les ajustements de la posture ; et aux muscles contrôlant les mouvements oculaires.

En intégrant les signaux provenant du système vestibulaire à ceux de la vision et de la proprioception, les sensations vestibulaires nous permettent de marcher, de courir et de rester debout sans perdre l’équilibre. C’est également grâce à lui que nous pouvons garder nos yeux fixés sur un point, même en tournant la tête, et ajuster notre posture en réponse à des mouvements.

Eh voilà, nous sommes déjà arrivés à la fin de ce tutoriel sur le système vestibulaire. Je vous invite à consulter nos unités d’étude et autres ressources sur la neurophysiologie et je vous souhaite une bonne continuation dans votre apprentissage !