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Professeur: Michel Désilet...

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5.2 ANATOMIE DU SYSTÈME NERVEUX CENTRAL (Chapitre 12) SNC = encéphale + moelle épinière L’encéphale, région du SNC dans la cavité crânienne, est composé de plus de 100 milliards de neurones et de 1000 milliards de gliocytes. Il est divisé en 4 parties principales (Fig. 12.2c [12.3d]*): ▪ Cerveau: constitué de deux hémisphères cérébraux ▪ Diencéphale ▪ Tronc cérébral ▪ Cervelet

• Ventricules cérébraux (Fig. 12.3 [12.5]*)

4 cavités remplies de liquide cérébro-spinal et tapissées d’épendymocytes. Les ventricules communiquent entre eux et avec le canal central de la moelle épinière.  2 ventricules latéraux : dans les hémisphères cérébraux, séparés à l’avant par le septum pellucidum.  Troisième ventricule : cavité étroite qui s’étend le long de la ligne médiane dans le diencéphale; communique avec chacun des deux ventricules latéraux via leur foramen interventriculaire respectif.  Quatrième ventricule : entre le tronc cérébral et le cervelet; communique avec le troisième ventricule via l’aqueduc du mésencéphale; en continuité avec le canal central de la moelle épinière. Trois ouvertures connectent le quatrième ventricule à l’espace subarachnoïdien (espace qui entoure le SNC): les deux ouvertures latérales et l’ouverture médiane du quatrième ventricule.

5.2.1 CERVEAU − Forme la partie supérieure de l’encéphale (≈ 83% de la masse totale); constitué de deux hémisphères cérébraux. − Chaque hémisphère cérébral est divisé en 5 lobes. Les lobes frontal, pariétal, temporal et occipital sont nommés d’après les os qui les recouvrent. Le cinquième lobe, le lobe insulaire (ou insula), est enfoui profondément dans le "sillon latéral" et recouvert par les lobes temporal, pariétal et frontal. − La surface de chaque hémisphère est parcourue de replis saillants séparés par des rainures (Fig. 12.4 [12.6]*):

• Gyrus: un repli saillant. Deux gyrus ont une importance particulière: le gyrus précentral et le gyrus postcentral.

• Sillons: rainures superficielles entre les gyrus. 

 

Sillon central de l’hémisphère cérébral : sépare le lobe frontal du lobe pariétal. (Les gyrus précentral et postcentral sont situés de part et d’autre de ce sillon) Sillon pariéto-occipital : sépare le lobe pariétal du lobe occipital. Sillon latéral : sépare le lobe temporal des lobes pariétal et frontal.

• Fissures : rainures profondes qui séparent de larges régions du cerveau.  

Fissure longitudinale du cerveau : sépare les deux hémisphères cérébraux. Fissure transverse du cerveau : sépare les hémisphères cérébraux du cervelet.

* Les figures et pages entre crochets font référence à la 4ème édition de Marieb. 5.2 - 1

Chaque hémisphère cérébral est constitué de 3 régions : i) Cortex cérébral ii) Substance blanche iii) Noyaux basaux

i) Cortex cérébral

(Fig. 12.6 [12.8])

− Couche superficielle du cerveau (3 à 6 couches de cellules; 2-4 mm d’épaisseur; 40% de la masse de l’encéphale), composée de substance grise. − Siège de “l’esprit conscient”. − Caractéristiques générales du cortex cérébral: − Chaque hémisphère est associé principalement aux fonctions motrices et sensorielles du côté opposé (controlatéral) du corps. − Quoique symétriques en général, les deux hémisphères présentent des différences anatomiques subtiles. De plus, chaque hémisphère assure des fonctions spécialisées; c’est le concept de latéralisation fonctionnelle des hémisphères cérébraux. − Il contient trois types de régions fonctionnelles : régions motrices, régions sensitives et régions associatives. − Aucune région fonctionnelle n’agit seule; le comportement conscient fait intervenir l’ensemble du cortex.

•

Régions motrices du cortex cérébral − Contrôlent les mouvements volontaires. − Situées essentiellement dans la partie postérieure des lobes frontaux. − Principales régions motrices: 

Cortex moteur primaire (somatique) − Situé dans le gyrus précentral du lobe frontal. − Contrôle les mouvements volontaires et controlatéraux de muscles (ou groupes de

muscles) spécifiques. − Contient de larges neurones (neurones pyramidaux) avec de longs axones qui projettent jusqu’à la moelle épinière et forment une partie des tractus corticospinaux (voies pyramidales). − Homoncule moteur (carte motrice du gyrus précentral): (Fig. 12.7 [12.9]) Représentation topographique des muscles du corps régis par des régions spécifiques du cortex moteur primaire.  Notons que plus de 50% du cortex moteur primaire est associé au contrôle des muscles de la main et de la parole. La raison est que ces muscles sont constitués de nombreuses unités motrices qui permettent un contrôle précis de leurs contractions. À l’opposé, les muscles tels que ceux de la cuisse et de la jambe ont peu d’unités motrices (mais un grand nombre de fibres musculaires par unité motrice), et sont donc contrôlés par des régions relativement petites du gyrus précentral. 

Cortex prémoteur − Situé tout juste en avant du cortex moteur primaire. − Régit des mouvements beaucoup plus complexes que ceux assurés par le cortex moteur primaire. → Coordonne plusieurs groupes de muscles simultanément ou en séquence. → Aire de préparation dans laquelle des fonctions motrices complexes sont organisées avant qu’elles ne soient déclenchées dans le cortex moteur primaire.

5.2 - 2





Aire de Broca (aire motrice du langage) − Antéro-inférieure par rapport au cortex prémoteur, au-dessus du sillon latéral. − Régit les muscles qui assurent la production de la parole (larynx, pharynx, bouche, respiration). Aire oculomotrice frontale − Située tout juste au-dessus de l’aire de Broca. − Effectue les mouvements volontaires des yeux.

•

Régions sensitives du cortex cérébral − Reçoivent et interprètent les signaux sensoriels; impliquées dans la perception consciente

des sensations. − Présentes dans tous les lobes à l’exception du lobe frontal. − Principales régions sensitives: 

Cortex somesthésique primaire − Situé dans le gyrus postcentral du lobe pariétal. − Reçoit l’information des récepteurs somatiques: tactiles (toucher), température,

douleur, propriocepteurs (position des muscles et des articulations). Permet de détecter consciemment ces sensations et de déterminer précisément leur origine. − Chaque hémisphère reçoit l’information sensorielle qui provient du côté opposé du corps. − Homoncule somesthésique (carte sensitive du gyrus postcentral) : (Fig. 12.7 [12.9]) Représentation topographique du cortex somesthésique primaire.  Certaines régions du corps sont associées à de grandes surfaces du gyrus postcentral: lèvres, visage, langue et pouce. Leurs grandes dimensions reflètent directement le grand nombre de récepteurs sensoriels dans ces régions du corps.



Cortex visuel primaire − Situé à l’extrémité postérieure du lobe occipital, principalement sur sa face médiale. − « Terminus » des signaux visuels en provenance des yeux.



Cortex auditif primaire − Situé dans la partie supérieure du lobe temporal, près du sillon latéral. − Reçoit l’information sonore et contribue à décoder ses caractéristiques de base tels

l’intensité, la hauteur et le rythme des ondes sonores.



Cortex olfactif primaire − Situé profondément dans le lobe temporal, sur la face médiale. − Contribue à l’analyse consciente des odeurs.



Cortex gustatif primaire − Situé dans la portion antérieure du lobe insulaire. − Reçoit les influx liés au goût et contribue à l’analyse des sensations gustatives.



Cortex vestibulaire (de l’équilibre) − Partie postérieure du lobe insulaire et de la région adjacente du lobe pariétal. − Permet la perception consciente de l’équilibre (plus précisément la position de la tête

dans l’espace) 5.2 - 3

•

Régions associatives du cortex cérébral − Une région (ou aire) associative est une région du cortex qui n’est pas primaire. − Certaines régions associatives ont des connections directes avec les régions sensitives primaires. Elles communiquent à leur tour avec d’autres aires associatives pour analyser et comparer des formes complexes de stimulus avec des expériences sensorielles passées. Exemples de régions associatives directement reliées à une région primaire spécifique:  Cortex somesthésique associatif: permet entre autres de reconnaître la forme et la texture des objets.  Aire visuelle associative: essentielle pour la reconnaissance et l’évaluation des stimuli visuels.  Aire auditive associative: permet par exemple de déterminer si un stimulus auditif est une parole, de la musique ou un simple bruit. − Plusieurs grandes régions du cortex cérébral reçoivent et analysent des signaux en provenance de multiples régions des aires sensitives ainsi que d’autres structures cérébrales. Ces régions, qui effectuent tout de même des tâches qui leur sont propres, sont dites « multimodales ». Exemples de régions associatives multimodales :  Aire du langage − Une grande région qui entoure le sillon latéral de l’hémisphère gauche (l’hémisphère dominant pour le langage chez 90% des individus). − Nécessaire pour la compréhension du langage (oral et écrit) et pour la prononciation. − Comprend l’aire de Wernicke et l’aire de Broca − Les régions correspondantes de l’hémisphère droit permettent le langage non verbal de même que la compréhension et l’élaboration du contenu émotionnel du langage.  Cortex préfrontal (aire associative antérieure) − Situé dans la partie antérieure du lobe frontal. − Région corticale la plus complexe, souvent décrite comme « importante pour l’élaboration des pensées » ; essentielle pour l’apprentissage de concepts complexes, l’élaboration des idées abstraites, la planification, la conscience, la personnalité… Direction générale de l’information : Neurones sensitifs  Cortex sensitif primaire  Région sensitive associative  Région associative multimodale

•

Latéralisation fonctionnelle des hémisphères cérébraux Chacun des hémisphères assume certaines fonctions spécialisées qui lui sont uniques ou qui prédominent par rapport à l’autre hémisphère. Dominance cérébrale : prépondérance d’un hémisphère par rapport au langage. L’hémisphère gauche est ainsi dominant chez 90% des gens.

→ Quelles sont les fonctions assurées par l’hémisphère gauche chez 90% des gens ? ✓ Habiletés du langage (interprétation du langage oral et écrit, parole): l’aire du langage, incluant les aires de Wernicke et de Broca, est ainsi située dans l’hémisphère gauche de la majorité des gens. ✓ Calculs mathématiques et raisonnement logique. ✓ Manualité droite : la région du cortex prémoteur associée au contrôle des mains est plus développée dans l’hémisphère gauche que dans l’hémisphère droit (d’où la prédominance de la main droite).

→ Quelles sont les fonctions assurées par l’hémisphère droit chez 90% des gens ? ✓ ✓ ✓ ✓

Perception de l’espace et des formes Aptitudes artistiques et musicales. Intuition. C’est le côté « poétique et créatif ». 5.2 - 4

ii) Substance blanche cérébrale

(Fig. 12.8 [12.10])

− Constitue les voies de communication entre les régions cérébrales et entre le cortex cérébral et les centres inférieurs du SNC. − Composée principalement d’axones myélinisés regroupés en faisceaux qui sont classifiés fonctionnellement en trois types :

• Faisceaux d’association (fibres associatives) : relient différentes régions du cortex cérébral à l’intérieur d’un hémisphère.

• Commissures (fibres commissurales) : interconnectent les deux hémisphères cérébraux. Corps calleux : la plus large des commissures (200-300 millions d’axones !), au fond de la fissure longitudinale. o Commissure antérieure du cerveau

o

• Faisceaux de projection (fibres de projection) : relient le cortex cérébral aux autres

régions du SNC (diencéphale, tronc cérébral, cervelet, moelle épinière). o Capsule interne : bande épaisse de fibres de projection située au sommet du tronc cérébral; passe entre le thalamus et certains noyaux basaux. o Corona radiata : prolongement en éventail (corona radiata = « couronne de rayonnement ») des fibres de la capsule interne qui se rendent jusqu’au cortex cérébral.

iii) Noyaux basaux (noyaux gris centraux)

(Fig. 12.9 [12.11])

Groupe de noyaux (masses de substance grise) à l’intérieur des hémisphères cérébraux.

• Noyau caudé (« cauda » = queue) : entoure la partie supérieure du diencéphale • Globus pallidus (« globe pâle ») : borde le thalamus • Putamen (« coquille ») : à côté du globus pallidus o Corps strié = noyau caudé + putamen o Noyau lenticulaire = globus pallidus + putamen

− Connections avec tout le cortex cérébral, le diencéphale et le mésencéphale. − Rôle central dans le contrôle subconscient du tonus musculaire et de la coordination des mouvements, en particulier ceux qui sont lents et stéréotypés. Importants aussi dans l’initiation et l’arrêt des mouvements. Exemples de fonctions des noyaux basaux : ✓ Balancement des bras durant la marche. ✓ Stabilisation de l’épaule et du bras lorsqu’on veut prendre un objet avec sa main. ✓ Se lever de la position assise ; commencer à marcher. ✓ Diminution du tonus musculaire au repos.

5.2 - 5

5.2.2 DIENCÉPHALE − Partie centrale entourée des hémisphères cérébraux ; entoure le troisième ventricule. − Constitué de trois paires de structures : i) thalamus, ii) hypothalamus, iii) épithalamus.

i) Thalamus

(Fig. 12.11a [12.13a])

− Constitue ≈ 80% du diencéphale ; entoure le troisième ventricule. − Composé de 2 masses ovales jumelles généralement reliées entre elles par l’adhérence interthalamique − Chacune des masses comprend quelque 12 noyaux, chacun avec une fonction spécifique. − Le thalamus constitue la porte d’entrée du cortex cérébral : il est le relais pour tous les influx sensitifs qui se rendent au cortex cérébral, ainsi que pour la quasi-totalité des autres influx ascendants (provenant des noyaux basaux, du cervelet, de l’hypothalamus, …) − Le thalamus joue un rôle central dans : la transmission des sensations, dans les activités motrices, de même que dans les processus d’apprentissage, de mémorisation et d’émotions.

ii) Hypothalamus (Fig. 12.11b [12.13b]) − Situé sous le thalamus. − En dépit de sa très petite taille (quelques centimètres cubes, < 1% de la masse de l’encéphale), il régit la majorité de nombreuses fonctions physiologiques et constitue l’un des principaux régulateurs de l’homéostasie. ✓ Centre de régulation du système nerveux autonome (SNA) ✓ Contrôle du système endocrinien (via l’hypophyse) ✓ Régulation de la température corporelle ✓ Régulation de l’appétit, de la soif et de l’équilibre hydrique ✓ Régulation des rythmes circadiens (cycle veille-sommeil) ✓ Régulation des émotions et des comportements (l’hypothalamus fait partie du système limbique, la partie émotionnelle de l’encéphale): plaisir, peur, rage, excitation sexuelle… − Régions et structures de l’hypothalamus: Quelque 12 paires de noyaux hypothalamiques, chacun avec des fonctions spécialisées, et répartis dans 4 grandes régions:

• Région mamillaire. Partie postérieure; contient : o Corps mamillaires: paire de noyaux protubérants qui servent de relais pour les réflexes liés à l’odorat. o Noyau hypothalamique postérieur : thermorégulation (frissons), SNA (sympathique)

• Région tubérale. Partie la plus large, à la base de l’hypothalamus; comprend des noyaux

qui contrôlent la libération des hormones par l’hypophyse; aussi impliqués dans la régulation de l’appétit et de la soif. o Noyaux hypothalamiques dorsomédial et ventromédial o Noyau arqué o Infundibulum: tige qui relie l’hypophyse à l’hypothalamus.

• Région supraoptique. Au-dessus du chiasma optique. o Noyaux supraoptique et paraventriculaire (production d’ADH et d’ocytocine) o Noyau suprachiasmatique (notre horloge biologique; reçoit des influx directement du tractus optique) o Noyau hypothalamique antérieur : thermorégulation (sudation)

• Région préoptique. À l’avant de la région supraoptique. o Noyaux préoptiques médial et latéral : SNA (parasympathique), pulsions sexuelles

5.2 - 6

iii) Épithalamus

(Fig. 12.10 [12.12])

Petite région du diencéphale située à l’arrière et au-dessus du thalamus. Il comprend:

• La glande pinéale (ou corps pinéal): glande endocrine qui sécrète la mélatonine, une

hormone impliquée dans les rythmes circadiens; reçoit des influx du noyau suprachiasmatique de l’hypothalamus.

5.2.3 TRONC CÉRÉBRAL − Situé entre le diencéphale et la moelle épinière. − Composé de substance grise profonde entourée de substance blanche. − Principales fonctions: ✓ Voie de communication entre les centres nerveux supérieurs et inférieurs. ✓ Régulation et production de plusieurs activités autonomes. ✓ Associé à l’innervation de la tête (9 des 12 nerfs crâniens émergent du tronc cérébral). − Divisé en trois régions (chaque région mesure environ 2,5 - 3 cm): i) Mésencéphale ii) Pont iii) Bulbe rachidien

i) Mésencéphale

(Fig. 12.13, 12.14a [12.15, 12.16a])

Il est situé entre le diencéphale et le pont, et traversé par l’aqueduc du mésencéphale. Principales structures:

• Pédoncules cérébraux: renflements sur la face antérieure du mésencéphale; formés de

plusieurs tractus dont celui de la voie motrice principale (pyramidale) qui descend vers la moelle épinière.

• Pédoncules cérébelleux supérieurs: relient le cervelet au mésencéphale. • Tectum du mésencéphale: partie postérieure, présente 2 paires de protubérances: o Collicules supérieurs: centres de certains réflexes visuels (par ex. mouvements des yeux, et de la tête en réaction à un stimulus visuel telle l’apparition soudaine d’un objet lumineux). o Collicules inférieurs: stations de relais des influx nerveux auditifs; participent aussi à certains réflexes auditifs tel le réflexe de sursaut (ou de tressaillement) en réponse à un bruit inattendu.

• Substantia nigra (nigra = noir): deux gros noyaux foncés et allongés sous les pédoncules

cérébraux; coloration causée par la présence de mélanine (utilisée comme précurseur de la dopamine); fonctionnellement associés aux noyaux basaux (certains de ces neurones se rendent jusqu’au putamen); participent au contrôle subconscient des activités musculaires. • Noyaux rouges: ce sont les plus gros noyaux de la formation réticulée; apparence rougeâtre causée par une vascularisation riche et par la présence de pigments ferreux dans les corps cellulaires. Servent de relais à certaines voies motrices.

ii) Pont

(Fig. 12.13, 12.14b [12.15, 12.16b])

− Protubérance du tronc cérébral situé à l’avant du cervelet; envoie des influx directement à

celui-ci via les pédoncules cérébelleux moyens. − Principalement composé de tractus qui transmettent l’information entre les centres supérieurs et la moelle épinière, ainsi qu’entre les aires motrices du cortex cérébral et le cervelet. − Le pont contient aussi plusieurs noyaux : • Noyaux de la formation réticulaire • Noyaux de connexion avec certains nerfs crâniens • Noyaux qui participant au contrôle de la respiration • Noyaux du complexe vestibulaire, impliqués dans le maintien de l’équilibre 5.2 - 7

iii) Bulbe rachidien

(Fig. 12.13, 12.14c [12.15, 12.16c])

Prolongement de la moelle épinière qui forme la partie inférieure du tronc cérébral.

• Pyramides : renflements sur la face antérieure; formées par les tractus pyramidaux (corticospinaux) qui vont du cortex cérébral à la moelle épinière.

• Décussation des pyramides : juste au-dessus de la jonction entre la moelle épinière et le

bulbe rachidien; croisement de la majorité (90%) des neurofi...