Niveau : collège, 4e et 3e. Durée estimée : 45 min. 8 exercices avec corrections détaillées.
Rappel des notions clés
Pour décrypter un réflexe, suis le trajet du message nerveux dans l'ordre : récepteur, nerf, centre nerveux, nerf, effecteur. Tu touches une plaque chaude : les récepteurs de ta peau détectent la chaleur, un message sensitif file dans un nerf jusqu'à la moelle épinière, qui renvoie aussitôt un message moteur aux muscles du bras, et ta main se retire. Ce retrait est un réflexe : une réponse involontaire et très rapide, toujours la même face au même stimulus (ce qui la déclenche, ici la chaleur).
Le message sensitif part d'un récepteur ; le message moteur commande un effecteur, l'organe qui réagit, souvent un muscle. Les centres nerveux sont l'encéphale (cerveau, cervelet, tronc cérébral) et la moelle épinière ; les nerfs les relient au reste du corps. Un mouvement volontaire, lui, est décidé par le cerveau.
Le message nerveux est un signal électrique porté par les neurones (cellules nerveuses). Un neurone a un corps cellulaire, avec le noyau, et des prolongements : les dendrites reçoivent le message, l'axone l'emporte. Un nerf est un faisceau de prolongements de très nombreux neurones, les fibres nerveuses. D'un neurone à la cellule suivante, le message franchit une synapse : un messager chimique, le neurotransmetteur, y est libéré et se fixe sur la cellule suivante.
À retenir :
- Trajet d'un réflexe : récepteur → nerf (message sensitif) → centre nerveux → nerf (message moteur) → effecteur.
- Dans un neurone : dendrites → corps cellulaire → axone.
- Durée d'un trajet : $t = \dfrac{d}{v}$ ($d$ en m, $v$ en m/s, $t$ en s).
Piège classique : croire que tout passe par le cerveau. Pour le retrait de la main comme pour le réflexe du genou, le centre nerveux est la moelle épinière. Le cerveau reçoit l'information et te fait ressentir la douleur, mais il ne commande pas le retrait.
Exercices : niveau facile
Exercice 1 : Classe chaque élément dans la bonne catégorie (récepteur, nerf, centre nerveux ou effecteur) : le cerveau, la moelle épinière, la peau du doigt, le nerf sciatique (le gros nerf de la jambe), le cervelet, le muscle de la cuisse.
Correction :
Pour chacun, demande-toi s'il détecte, transporte, traite ou réagit.
Centres nerveux : le cerveau, le cervelet et la moelle épinière. Nerf : le nerf sciatique. Récepteur : la peau du doigt (elle contient des récepteurs). Effecteur : le muscle de la cuisse.
Erreur à éviter : la moelle épinière n'est pas un nerf, c'est un centre nerveux.
Exercice 2 : a) Nomme les trois parties d'un neurone et indique celle qui contient le noyau. b) Dans quel ordre le message nerveux les parcourt-il ? c) Un élève écrit : « Un nerf, c'est un neurone très long. » Corrige sa phrase.
Correction :
Pense au sens du message : il entre par les dendrites.
a) Corps cellulaire (il contient le noyau), dendrites et axone.
b) Dendrites, puis corps cellulaire, puis axone.
c) Un nerf est un faisceau de fibres nerveuses, les prolongements de très nombreux neurones : ce n'est pas un seul neurone.
Exercice 3 : Pour chaque situation, dis s'il s'agit d'un réflexe ou d'un mouvement volontaire, puis donne deux différences entre les deux. a) Ta main se retire d'une casserole brûlante. b) Tu lèves la main pour répondre au professeur. c) Ta jambe se soulève quand le médecin tape sous ton genou. d) Tu tires un penalty.
Correction :
Pose-toi une seule question : as-tu décidé ce mouvement ?
Réflexes : a et c. Mouvements volontaires : b et d.
Le réflexe est involontaire, le mouvement volontaire est décidé ; le centre nerveux des réflexes a et c est la moelle épinière, celui des mouvements b et d est le cerveau.
Erreur à éviter : croire qu'un geste rapide est un réflexe. Un penalty est très rapide, mais tu l'as décidé.
Exercices : niveau moyen
Exercice 4 : Remets dans l'ordre les étapes du retrait de la main posée sur une plaque chaude, puis nomme le récepteur, le centre nerveux et l'effecteur.
A. Des muscles du bras se contractent et la main se retire.
B. Un message moteur part de la moelle épinière dans un nerf.
C. Des récepteurs de la peau du doigt détectent la chaleur.
D. La moelle épinière élabore une réponse.
E. Un message sensitif circule dans un nerf jusqu'à la moelle épinière.
Correction :
Pars du récepteur et finis par l'effecteur.
Ordre : C, E, D, B, A. Récepteur : les récepteurs de la peau du doigt. Centre nerveux : la moelle épinière. Effecteur : les muscles du bras.
Exercice 5 : a) Explique en trois étapes comment le message passe d'un neurone moteur au muscle, à travers leur synapse. b) Une substance X (fictive) empêche le neurotransmetteur de se fixer sur le muscle de la cuisse. Que se passe-t-il quand le médecin tape sous le genou d'une personne qui a reçu cette substance ? Justifie.
Correction :
Suis le message jusqu'au bout et cherche où il est arrêté.
a) Le message électrique arrive au bout de l'axone. Il fait libérer le neurotransmetteur entre le neurone et le muscle. Le neurotransmetteur se fixe sur le muscle, qui se contracte.
b) Le message arrive au bout du neurone moteur, mais ne passe plus au muscle : le muscle ne se contracte pas, la jambe ne se soulève pas.
Erreur à éviter : accuser le nerf. Il fonctionne, c'est la synapse qui est bloquée.
Exercice 6 : Chez le médecin, Tom reçoit un petit coup de marteau sous le genou et sa jambe se soulève. Le message nerveux parcourt $0{,}75\ \text{m}$ du muscle de la cuisse à la moelle épinière, puis autant pour revenir au muscle, à $50\ \text{m/s}$ (données fictives).
a) Calcule la durée du trajet du message, en secondes puis en millisecondes. b) Pour appuyer sur un bouton dès qu'une lumière s'allume, Tom met $0{,}25\ \text{s}$ (donnée fictive). Compare les deux durées et explique la différence.
Correction :
a) Applique $t = \dfrac{d}{v}$ à la distance totale, aller et retour.
$d = 0{,}75 + 0{,}75 = 1{,}5\ \text{m}$, donc $t = \dfrac{1{,}5}{50} = 0{,}03\ \text{s}$.
Le trajet dure $0{,}03\ \text{s}$, soit $30\ \text{ms}$ (car $1\ \text{s} = 1\,000\ \text{ms}$).
b) $\dfrac{0{,}25}{0{,}03} \approx 8$ : la réponse volontaire est environ 8 fois plus longue. Elle passe par le cerveau, qui analyse ce que voit Tom et décide avant d'envoyer la commande. Le réflexe, lui, ne passe pas par le cerveau et ne demande aucune décision.
Exercices : niveau difficile
Exercice 7 : Léa pose la main sur une plaque de cuisson chaude. Sa main se retire, puis elle ressent la brûlure. Elle affirme : « C'est mon cerveau qui a commandé le retrait, puisque j'ai eu mal. » Explique son erreur en nommant le centre nerveux qui commande le retrait et le rôle de son cerveau.
Correction :
Sépare la commande du mouvement et la sensation.
Le message sensitif arrive à la moelle épinière, qui renvoie aussitôt l'ordre de retrait aux muscles du bras. En parallèle, un message monte jusqu'au cerveau, qui produit la sensation de brûlure.
Le retrait est commandé par la moelle épinière ; le cerveau fait ressentir la douleur, mais ne commande pas ce réflexe. Son argument ne tient pas : sa main s'est retirée avant qu'elle ait mal.
Exercice 8 : Après un accident, la moelle épinière d'un patient a été coupée au milieu du dos, au-dessus de la partie de la moelle reliée aux jambes. Des semaines plus tard, il ne sent plus ses jambes et ne peut plus les bouger volontairement. Pourtant, quand le médecin tape sous son genou, sa jambe se soulève.
a) Pourquoi ne sent-il plus ses jambes ? b) Pourquoi ne peut-il plus les bouger volontairement ? c) Pourquoi le réflexe du genou fonctionne-t-il encore ? d) Conclus : où se trouve le centre nerveux de ce réflexe ?
Correction :
Situe chaque trajet par rapport à la coupure.
a) Les messages sensitifs des jambes ne peuvent plus monter jusqu'au cerveau : sans message reçu, pas de sensation.
b) Les commandes du cerveau ne peuvent plus descendre sous la coupure jusqu'aux muscles des jambes.
c) Le trajet du réflexe (muscle de la cuisse, moelle épinière, muscle de la cuisse) est tout entier sous la coupure : il est intact.
d) Le centre nerveux du réflexe du genou est la moelle épinière : ce réflexe fonctionne sans le cerveau. Les médecins l'observent : des semaines après une lésion de la moelle, les réflexes musculaires peuvent même devenir plus forts qu'à l'état normal (Manuel MSD).
Bilan et conseils
Ce sujet relève du programme de SVT du cycle 4 : « message nerveux, centres nerveux, nerfs, cellules nerveuses » (Bulletin officiel n° 31 du 30 juillet 2020). Face à une situation, écris le trajet du message dans l'ordre sans sauter le centre nerveux, puis demande-toi si le cerveau a décidé.
Ce qu'il faut retenir : un réflexe est involontaire ; pour le retrait de la main et le réflexe du genou, son centre nerveux est la moelle épinière. Le cerveau décide des mouvements volontaires et produit les sensations.
Sources
Programme du cycle 4, d'après le Bulletin officiel n° 31 du 30 juillet 2020 (eduscol), partie SVT.
Manuel MSD (grand public), « Lésions de la moelle épinière et des vertèbres », juillet 2025.