L’activité du cortex moteur pendant les mouvements de sommeil et d’éveil se précise au cours du développement mais reste en retard sur le noyau rouge

Comment les bébés apprennent à bouger

Quiconque a observé un nouveau-né endormi a vu ces petits mouvements saccadés des pattes ou des doigts. Ces mouvements apparemment aléatoires se révèlent être une pratique essentielle pour le cerveau. Cette étude chez de jeunes rats pose une question simple mais fondamentale : à mesure que le cerveau grandit, comment le contrôle du mouvement passe-t-il des centres profonds et primitifs vers la couche externe plus sophistiquée qu’est le cortex ? En suivant l’activité cérébrale pendant le sommeil et l’éveil, les auteurs dévoilent comment ce transfert s’opère — et pourquoi les tics du sommeil pourraient être indispensables pour apprendre à bouger de façon fluide.

Deux centres moteurs dans un cerveau en développement

Au début de la vie, la structure principale qui génère effectivement les mouvements des membres est un centre profond appelé le noyau rouge, tandis que le cortex moteur reste « en amont », pas encore aux commandes. Pourtant, le cortex est très actif chaque fois que les membres bougent, notamment lors des tics pendant le sommeil paradoxal (REM). Les chercheurs voulaient savoir quels mouvements précis sont liés à cette activité, à quel point le cortex les suit dans le temps, et si le cortex s’active parfois avant le début du mouvement — un signe clé qu’il commence à envoyer des commandes plutôt que de se contenter d’écouter.

Pour répondre à ces questions, ils ont enregistré l’activité électrique de cellules cérébrales individuelles dans la zone du cortex moteur dédiée aux membres antérieurs chez des ratons âgés de 12 à 24 jours. Les animaux avaient la tête immobilisée mais pouvaient marcher, se toiletter et dormir dans une « Mobile HomeCage » flottante, pendant que des caméras captaient les minuscules tics des membres et les mouvements plus larges de l’éveil. À l’âge le plus avancé, l’équipe a aussi enregistré simultanément le noyau rouge, permettant une comparaison directe entre ce moteur sous-cortical et le cortex encore en développement.

Ce que le cortex sait — et quand il le sait

À tous les âges étudiés, plus de la moitié des neurones enregistrés dans le cortex moteur s’activaient à la fois lors des tics du sommeil paradoxal et lors des mouvements volontaires d’éveil des membres antérieurs. Profitant du fait que les tics sont brefs et n’impliquent souvent qu’une seule partie du corps, l’équipe a pu tester la spécificité des réponses corticales. Ils ont constaté que les cellules de la région des membres antérieurs répondaient fortement aux tics de ces mêmes membres, mais pas aux tics des membres postérieurs, des moustaches ou de la queue. Cette cartographie corporelle précise — essentiellement une « carte de la patte » — était déjà présente dès le 12e jour de vie.

À mesure que les ratons mûrissaient, la temporalité des réponses corticales s’est affinée. Les rafales d’activité associées à chaque tic sont devenues plus brèves et se sont rapprochées du moment du mouvement, ce qui témoigne d’un traitement plus fin. Fait important, la fraction de décharges corticales survenant juste avant le tic a progressivement augmenté pour atteindre environ un cinquième vers les jours 20–24. Cette activité prémotrice suggère que le cortex commence à participer à la planification ou à l’initiation du mouvement, et pas seulement à enregistrer le feedback sensoriel après que le membre a bougé.

Le noyau rouge garde néanmoins la main

Lorsque les chercheurs ont comparé le cortex moteur et le noyau rouge au jour 24, un tableau différent est apparu. Les neurones du noyau rouge s’activaient plus tôt que ceux du cortex autour des tics du sommeil et des mouvements d’éveil, et une part bien plus importante de leur activité survenait avant le début du mouvement. L’activité du noyau rouge avait aussi tendance à durer plus longtemps, ce qui suggère un signal de commande plus fort et plus soutenu. Certains neurones du noyau rouge étaient très sélectifs, s’activant principalement lors de comportements d’éveil particuliers, comme des mouvements de toilettage vers le visage, et modulant leur décharge en fonction de la direction et de l’amplitude du mouvement. En revanche, les neurones corticaux étaient généralement moins pointus : la plupart s’activaient davantage lorsque les mouvements étaient plus importants, indépendamment de la direction précise ou de l’action spécifique.

Pourquoi les tics du sommeil continuent d’importer

Fait intéressant, bien que la proportion de cellules corticales entraînées par les tics du sommeil diminue avec l’âge, un sous‑ensemble significatif demeurait réactif aux tics même au jour 24. Cela suggère que les tics continuent d’apporter des informations utiles au cortex pendant la période précédant immédiatement sa prise de contrôle directe des membres. Les auteurs proposent que le noyau rouge génère des motifs de mouvement structurés, pendant le sommeil comme l’éveil, qui sont ensuite « vus » par le cortex via les signaux sensoriels entrants. Au fil du temps, cet appariement répété permettrait aux circuits corticaux de s’ajuster à la cinématique détaillée des membres.

Un cerveau en formation, pas encore aux commandes

En termes quotidiens, ce travail montre que chez les jeunes animaux le noyau rouge profond agit comme un moniteur au volant, tandis que le cortex moteur reste sur le siège passager, observant chaque virage. Vers l’âge d’environ trois semaines, le cortex devient plus attentif et tente parfois de prendre le volant — comme l’indique son activité prémotrice croissante — mais il reste en retard sur le noyau rouge en termes de timing et de précision. Les retours continus provenant des tics du sommeil et des mouvements d’éveil semblent entraîner le cortex jusqu’à ce qu’il puisse, à terme, prendre davantage le contrôle. Comprendre ce transfert développemental aide à expliquer pourquoi le sommeil et les mouvements spontanés en début de vie sont si essentiels à la construction du contrôle moteur des actions habiles.

Citation: Reid, M.R., Sattler, N.J. & Dooley, J.C. Motor cortex activity during sleep and wake movements sharpens across development but continues to lag the red nucleus. Sci Rep 16, 12872 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41754-2

Mots-clés: développement du cortex moteur, tics pendant le sommeil, noyau rouge, contrôle moteur du nourrisson, maturation sensori-motrice