Chapitre 6 - harcadis34500.free.frharcadis34500.free.fr/Files/38_anatomie_fonctionnelle_du_cerveau.pdf · Formation embryonnaire du système nerveux Le système nerveux se forme au

Chapitre 6 Anatomie fonctionnelle du système nerveux

1. Formation embryonnaire 2. Les ventricules cérébraux 3. Les protections du système ner-veux central

3.1 Les méninges 3.2 Le liquide céphalo-rachidien 3.3 La barrière hémato-encéphalique

4. La moelle épinière et l’arc réflexe 5. Le tronc cérébral

5.1 La matière blanche 5.2 La matière grise

6. Le diencéphale

6.1 Le thalamus 6.2 L’hypothalamus

7. Le télencéphale (le cerveau)

7.1 Le cortex 7.2 Les noyaux gris centraux 7.3 La latéralisation du cerveau

8. Le cervelet 9. L’éveil et le sommeil 10. Le système nerveux autonome

Gilles Bourbonnais / Université Laval

Chapitre 6

Objectifs À la fin de ce chapitre, vous serez en mesure de : 1. Décrire les grandes divisions du système nerveux.

2. Expliquer comment se forme le liquide céphalo-rachidien et comment il se déplace.

3. Décrire les structures protégeant le système nerveux central.

4. Expliquer en quoi consiste la barrière hémato-encéphalique.

5. Définir : ponction lombaire et épidurale.

6. Décrire la structure de la moelle épinière.

7. Expliquer et décrire le circuit nerveux responsable de l’arc réflexe.

8. Énoncer les structures formant le tronc cérébral.

9. Énoncer les fonctions remplies par le tronc cérébral.

10. Énoncer les structures du diencéphale.

11. Expliquer la fonction du thalamus et de l’hypothalamus.

12. Décrire la répartition de la matière blanche et de la matière grise au niveau du télen-céphale.

13. Expliquer les fonctions du télencéphale.

14. Énoncer la fonction principale des noyaux gris centraux.

15. Décrire les différences observées entre l’hémisphère droit et le gauche.

16. Expliquer le mode de fonctionnement du cervelet.

17. Énoncer les caractéristiques principales du sommeil lent et du sommeil paradoxal.

18. Discuter de la fonction du sommeil et du rêve.

19. Décrire l’anatomie du système nerveux autonome. Préciser les neurotransmetteurs qui interviennent au niveau des organes innervés.

20. Énoncer, pour les principaux organes, les effets respectifs de l’activité du système sympathique et du système parasympathique.

6-2 Gilles Bourbonnais / Université Laval

1. Formation embryonnaire du système nerveux Le système nerveux se forme au début de la troisième semaine de vie embryonnaire. L’embryon ressemble alors à un petit disque al-longé mesurant moins de 2 mm de longueur. À ce stade de dévelop-pement, il n’est formé que de trois couches de cellules : l’endoderme, le mésoderme et l’ectoderme. La majorité des organes internes (les viscères) se forment à partir de l’endoderme ; le méso-derme donnera naissance aux os du squelette et aux muscles ; l’ectoderme se développera pour former le système nerveux et la peau. Gouttière

neurale Le système nerveux se forme par un repli d’une zone du dos appe-lée plaque neurale. La plaque neurale se replie vers l’intérieur et forme une gouttière qui finit par se refermer formant ainsi un tube, le tube neural. C’est à partir de ce tube que se formeront toutes les structures du système nerveux.

19 jours 20 jours 22 jours 26 jours

EctodermePlaque neurale

Tube neural

Crête neuraleGouttière neurale

Vers la quatrième semaine de gestation, la partie antérieure du tube neural s’épaissit localement et forme trois renflements distincts ap-pelés, d’avant en arrière, le cerveau antérieur (ou prosencéphale, le cerveau moyen (ou mésencéphale) et le cerveau postérieur (ou rhombencéphale). Le reste du tube formera la moelle épinière.

Tube neural cerveau antérieur (prosencéphale) cerveau moyen (mésencéphale) cerveau postérieur (rhombencéphale


Chapitre 6

Télencéphale(cerveau)



Diencéphale

Diencéphale

Diencéphale

Mésencéphale

Mésencéphale

Mésencéphale

Métencéphale

Métencéphale

Métencéphale

Myélencéphale

Myélencéphale

Myélencéphale

Cerveau antérieur(prosencéphale)

Cerveau moyen(mésencéphale)

Cerveau postérieur(rhombencéphale)

Moelle épinière

Bulbe rachidien

Tube neural

Gilles Bourbonnais

• Le cerveau antérieur (ou prosencéphale)

Le cerveau antérieur se différencie en deux parties distinctes. La partie la plus avant forme le télencéphale qui se divise longitu-dinalement en deux masses latérales qui formeront les deux hé-misphères cérébraux. Chez les animaux supérieurs, particuliè-rement chez l’humain, le télencéphale prend des proportions énormes. Il devient si gros, qu’il finit par recouvrir, en se re-pliant vers l’arrière, presque tout l’encéphale. À la naissance, presque toute la cavité crânienne est occupée par le télencéphale (les deux hémisphères cérébraux). C’est cette partie de l’encéphale qu’on appelle le cerveau.

Cerveau antérieur : • Télencéphale (cerveau) • Diencéphale

Ne confondez pas « cerveau » et « encéphale ». L’encéphale com-prend toute la matière nerveuse enfermée dans la boîte crânienne alors que le cerveau ne comprend que les hémisphères cérébraux. Remarquez que le cerveau consti-tue tout de même plus de 80 % de la masse de l’encéphale.

Le reste du cerveau antérieur forme le diencéphale. Cette partie se différencie en trois structures : le thalamus, l’hypothalamus et l’épithalamus.


Anatomie fonctionnelle du système nerveux

• Le cerveau médian (ou mésencéphale) :

Cette partie de l’encéphale ne se modifie que très peu au cours du reste du développement embryonnaire.

• Le cerveau postérieur (ou rhombencéphale) :

Le cerveau se différencie en deux structures : le métencéphale et le myélencéphale. La partie ventrale du métencéphale s’épaissit et forme une structure renflée appelée pont (ou encore protubérance annu-laire). La partie dorsale du métencéphale se développe en une grosse structure ayant l’apparence d’un chou-fleur : le cervelet.

Le myélencéphale, pour sa part, formera une structure renflée et allongée, le bulbe rachidien. Le reste du tube neural formera la moelle épinière.

Le mésencéphale, le pont et le bulbe rachidien forment ce qu’on appelle le tronc cérébral.

Cerveau = hémisphères cérébraux

Tronc cérébral = mésencéphale + pont + bulbe rachidien

• Cerveau antérieur

(prosencéphale) → Télencéphale →Cerveau

→ Diencéphale →Thalamus → Hypothalamus → Épiphyse

• Cerveau moyen (mésencéphale)

→ Mésencéphale

• Cerveau postérieur(rhombencéphale)

→ Métencéphale → Pont → Cervelet

→ Myélencéphale → Bulbe rachidien


Chapitre 6

Cerveau(hémisphèregauche)

Cervelet

Bulbe rachidien

Pont

Moelle épinière

Devant dela tête

Derrière dela tête

EncéphaleVue externe

Pont

Moelle

Hémisphèregauche

Hémisphèredroit

CerveletBulberachidien

Cerveau(hémisphèredroit)

CerveletBulbe rachidien

Pont

Moelle épinière

Thalamus

Hypothalamus

Épiphyse

Hémisphèregauche

EncéphaleVue du dessus

Hémisphèredroit

Gill

es B

ourb

onna

is, C

orel

8

Nerfscrâniens

Corps calleux

EncéphaleVue du dessous

EncéphaleVue en coupe

Mésencéphale



2. Les ventricules cérébraux Le tube nerveux à l’origine du système nerveux est « creux ». Au cours du développement embryonnaire, la cavité de la partie anté-rieure s’élargit par endroits et forme quatre cavités appelées « ven-tricules cérébraux ».

1 2

3

4

• Ventricules 1 et 2 : Dans les hémisphères cérébraux; • Ventricule 3 : Dans le diencéphale • Ventricule 4 : Sous le cervelet

Les ventricules 1 et deux communiquent par de petits conduits avec le troisième ventricule. Un long conduit, l’aqueduc de Sylvius tra-verse le mésencéphale et fait communiquer le troisième ventricule avec le quatrième situé sous le cervelet. Enfin, du quatrième ventri-cule, un long et mince conduit, le canal de l’épendyme, se continue sur toute la longueur de la moelle épinière. Ces cavités contiennent un liquide clair, le liquide céphalo-rachidien.

Ventriculeslatéraux (1 et 2)

Troisièmeventricule

Quatrième ventricule

Aqueduc deSylvius

Les ventricules cérébraux Le liquide céphalo-rachidien se forme à partir de structures spécia-les tapissant le plafond des ventricules : les plexus choroïdes. Ces plexus sont riches en petits vaisseaux sanguins qui laissent conti-nuellement filtrer à travers leurs parois une partie du liquide for-mant le sang. Des cellules spéciales recouvrant ces petits vaisseaux


Chapitre 6

sanguins filtrent le liquide et ne laissent passer dans les ventricules que l’eau et certaines substances chimiques bien précises. C’est ainsi que se forme continuellement le liquide céphalo-rachidien emplissant toutes les cavités de l’encéphale. Au niveau du quatrième ventricule, trois petits conduits permettent au liquide de s’écouler à la surface de l’encéphale et de la moelle épinière où il sera réabsorbé par le sang qui irrigue les méninges (voir page suivante).

Le système nerveux central est recou-vert des méninges, trois membranes richement vascularisées.

Une obstruction de l’un des canaux permettant la circulation du liquide céphalo-rachidien peut causer l’hydrocéphalie. Si la chose se produit avant la naissance, alors que les os du crâne ne sont pas encore soudés entre eux, la pression du li-quide qui s’accumule dans les ventricules fera grossir anorma-lement la tête en comprimant le tissu nerveux sur la boîte crâ-nienne. L’enfant peut alors souffrir de séquelles plus ou moins graves (cela va d’aucune séquelle à un coma profond et irré-versible).


Le système nerveux central contient environ 150 ml de liquide céphalo-rachidien. Le liquide est produit par les plexus choroïdes au même rythme qu’il est réabsorbé au ni-veau des méninges. Comme les plexus choroïdes produisent envi-ron un litre de liquide par jour, tout le liquide est donc renouvelé en approximativement trois à quatre heures.


3. Les protections du système nerveux central L’encéphale est protégé par une boîte osseuse, la boîte crânienne, par des membranes, les méninges et par un coussin liquide formé du liquide céphalo-rachidien. Il est également protégé des subs-tances chimiques nocives et des variations de la composition chimi-que du sang par ce qu’on appelle la barrière hémato-encéphalique.

3.1. Les méninges Les méninges (de mênigx = recouvrir) sont constituées de trois membranes fibreuses superposées recouvrant l’encéphale et la moelle épinière : la dure-mère, l’arachnoïde et la pie-mère. La méningite, l’inflammation des

méninges, est le plus souvent causée par une infection virale ou

bactérienne. Cette infection peut dégénérer en encéphalite,

l’infection de l’encéphale.

• La dure-mère, accolée à la boîte crânienne, est épaisse et fi-

breuse. Elle a une consistance semblable à celle du cuir. • L’arachnoïde, fine et élastique est située entre la dure-mère et

la pie-mère. Elle est séparée de la troisième méninge, la pie-mère, par un espace appelé espace sous-arachnoïdien.

Les méninges contiennent de nombreux récepteurs nerveux

responsables de la douleur. La céphalée (le mal de tête) est une douleur provenant des méninges et non de l’encéphale qui, lui, ne

contient aucun récepteur de la douleur.

• La pie-mère est intimement accolée à l’encéphale. Elle en suit

tous les contours, pénétrant dans les moindres replis de la sur-face.

3.2. Le liquide céphalo-rachidien Le liquide céphalo-rachidien présent dans l’espace sous-arachnoïdien constitue un coussin liquide protégeant l’encéphale et la moelle épinière contre les coups et autres traumatismes. De plus, l’encéphale « flotte » dans le liquide qui l’entoure, ce qui l’empêche de s’écraser sous son propre poids.

L’encéphale perd 47 % de son poids grâce au liquide céphalo-rachidien.

Le liquide céphalo-rachidien permet également l’élimination des déchets rejetés par les cellules du système nerveux.


Chapitre 6

3.3. La barrière hémato-encéphalique Comme toutes les cellules, les neurones baignent dans un liquide, le liquide interstitiel, qui se forme à partir du sang au niveau des plus petits vaisseaux sanguins (les capillaires). Cependant, les capillaires sanguins du SNC sont beaucoup plus étanches que les autres capil-laires du corps. Ils agissent comme un puissant filtre ne laissant passer dans le liquide interstitiel des neurones que certaines subs-tances bien précises.

La paroi des capillaires sanguins n’est formée que d’une seule cou-che de cellules aplaties. Ces cellu-les ne sont pas jointes les unes aux autres sur tout leur pourtour. Il y a, entre les cellules, de petits espaces vides par où les substances du sang peuvent passer dans le liquide interstitiel. Les cellules formant les capillaires de l’encéphale sont beaucoup mieux jointes entre elles. Il n’y a pas de ces petits espaces vides que l’on trouve dans les autres capillaires.

Liquide interstitiel

CelluleCapillairesanguin

L’eau, les éléments nutritifs comme le glucose ou les acides aminés et certains électrolytes traversent aisément la paroi de ces capillaires alors que les déchets du sang, les protéines, certaines toxines et la plupart des médicaments ne peuvent la traverser. Cette barrière en-tre le sang et le liquide interstitiel permet de maintenir stable la composition chimique du liquide interstitiel du système nerveux central malgré les modifications chimiques qui pourraient se pro-duire dans le sang. Puisque la moindre modification de l’environnement chimique des neurones peut en perturber le fonc-tionnement, il est essentiel que le liquide interstitiel dans lequel ils baignent soit le plus stable possible.

Cependant, deux petites structures de l’encéphale ne sont pas pourvues de cette barrière. Les capillaires qu’on y trouve sont aussi perméables que ceux du reste du corps. C’est le cas du centre du vomissement, un petit centre nerveux du tronc cérébral dé-clenchant la nausée et le vomissement lorsqu’il est soumis à des substances toxiques amenées par le sang. C’est également le cas de l’hypothalamus, un petit centre nerveux qui, comme nous le verrons plus loin, intervient dans de nombreuses fonctions liées au maintien de l’homéostasie de tout l’organisme. Pour effectuer correcte-ment leurs fonctions respectives, ces centres nerveux doivent pouvoir être informés en tout temps des substances chimiques présentes dans le sang. C’est pourquoi il n’y a pas de barrière hémato-encéphalique à leur niveau.

C’est cette perméabilité très sélective des capillaires de l’encéphale que l’on appelle la barrière hémato-encéphalique. En médecine, la barrière hémato-encéphalique peut être nuisible en empêchant certains médicaments de parvenir aux cellules de l’encéphale. C’est le cas, par exemple, lors du traitement de certains cancers. Les médicaments anticancéreux ne peuvent franchir la bar-rière et atteindre la ou les tumeurs cérébrales.



Ponction lombaire eut prélever, à l’aide d’une grande aiguille introduite entre deux vertè-bres du dos, un peu du liquide céphalo-rachidien de l’espace sous-arachnoïdien (5 à 10 ml, en général). Cette opération, appelée ponc-tion lombaire, permet de diagnostiquer d’éventuelles infections des méninges (méningite) ou de l’encéphale (encéphalite). On peut aussi l’utiliser pour injecter un liquide opaque aux rayons X, ce qui permet d’effectuer une radiographie du canal rachidien (myélographie). Après le retrait de l’aiguille, le liquide céphalo-rachidien peut continuer à s’écouler au point où la ponction a été effectuée. Cette perte de li-quide provoque de violents maux de tête qui obligent le patient à de-meurer allongé de 8 à 24 heures après le prélèvement. Les maux de tête sont causés par l’étirement des méninges sous le poids de l’encéphale (rappelez-vous, l’encéphale « flotte » dans le liquide cé-phalo-rachidien, si on retire une partie de celui-ci, l’encéphale « s’écrase » sous son propre poids). Épidurale Notez, sur la figure ci-dessous, la cavité épidurale, cette cavité em-plie de tissu graisseux richement vascularisé formant un coussin pro-tecteur entre les vertèbres et la dure-mère de la moelle épinière. La technique couramment utilisée en anesthésie qu’on appelle une « épidurale » consiste à injecter un anesthésique dans cet espace. Cette technique est couramment utilisée pour atténuer les douleurs lors de l’accouchement. L’anesthésiste introduit avec une grosse se-ringue un fin cathéter jusque dans l’espace épidural. Par ce cathéter qui est laissé en place tout au long de l’intervention, il peut injecter la quantité d’anesthésique nécessaire pour atténuer la douleur.

Ne confondez surtout pas, comme le font souvent les journalistes,

moelle épinière et moelle osseuse. La moelle osseuse ne fait pas partie du système nerveux. Sa

fonction principale est d’élaborer les différentes cellules sanguines.

On peut faire des greffes de moelle osseuse (en cas de leucémie, par exemple) mais on ne peut pas du tout faire de greffe de moelle épi-

nière (comme on peut parfois le lire dans les journaux).


Chapitre 6

4. La moelle épinière et l’arc réflexe Les vertèbres superposées forment un canal osseux protecteur, le canal rachidien, dans lequel passe la moelle épinière. Celle-ci est également protégée par les trois méninges et le coussin de liquide céphalo-rachidien situé dans l’espace sous-arachnoïdien ainsi que par une couche de matière graisseuse emplissant l’espace épidural (ou cavité épidurale), c’est-à-dire l’espace entre la dure-mère et les vertèbres. La moelle épinière mesure environ 42 cm de longueur par 1,8 cm de largeur. Elle est formée de matière blanche entourant une zone centrale de matière grise. • Matière blanche : formée de fibres myélinisées

fibres « ascendantes » : fibres acheminant les influx sensi-tifs vers l’encéphale (les influx « montent » vers l’encéphale) ;

fibres « descendantes » : fibres provenant de l’encéphale et

acheminant des influx moteurs vers les fibres motrices des nerfs rachidiens (les influx « descendent » de l’encéphale vers les muscles);

Une lésion grave ou une section de la moelle épinière au niveau du dos peut causer la paraplégie, la perte de motricité (paralysie) et de sensi-bilité (paresthésie) des membres inférieurs. Une lésion grave au niveau du cou peut provoquer la quadriplégie, la perte de motricité et de sensibilité des membres supé-rieurs, du tronc et des membres inférieurs. Il y a toujours danger grave de lésion à la moelle épinière lorsqu’il y a fracture des vertèbres. Les fragments d’os peuvent alors endommager la moelle. C’est pour-quoi il est toujours important, avant de déplacer un blessé, d’immobiliser son dos lorsque l’on soupçonne qu’il pourrait y avoir fracture d’une vertè-bre.

La moelle épinière constitue donc une voie importante de com-munication entre l’encéphale et presque tout le corps (sauf la tête qui est surtout innervée par les nerfs crâniens).

• Matière grise : formée de corps cellulaires de neurones et de

leurs prolongements non myélinisés ainsi que de cellules gliales. Sur une coupe de moelle épinière, la matière grise au centre a une forme ressemblant vaguement à un papillon aux ailes dé-ployées. L’extrémité des ailes est appelée « corne » : cornes postérieures pour les extrémités du côté dorsal de la moelle et cornes antérieures pour les extrémités de la portion ventrale.



La moelle épinière

Espace épiduralEspacesous-arachnoïdien

Nerf rachidien

DOS

VENTRE

Nerf rachidien

DOS

VENTRE

Corne postérieure

Corne antérieure

Matière grise

Matière blanche

Vertèbre

Racine dorsaledu nerf rachidien

Racine ventraledu nerf rachidien

Gill

es B

ourb

onna

is, C

orel

8


Chapitre 6

NerfscervicauxC à C

1 8

NerfsthoraciquesT à T

1 12

NerfslombairesL à L

1 5

NerfssacrésS à S

1 5

Nerfsintercostaux

Plexuslombaire

Plexus sacré

Queuede cheval Nerf

coccygien

PlexuscervicalPlexusbrachial

31 paires de nerfs rachidiens émergent. de la moelle épinière. Ces nerfs sont formés de fibres motrices et de fibres sensitives. Les nerfs rachidiens se divisent en deux lorsqu’ils parviennent à la moelle épinière. Une branche, la racine postérieure, se dirige alors vers la partie dorsale de la moelle et l’autre, la racine antérieure, vers la partie ventrale. La branche dorsale est formée des fibres sensitives du nerf alors que la branche ventrale est formée des fi-bres motrices.

Nerfrachidien

Ganglion spinal

Racineantérieure

Racinepostérieure

Certains comportements simples involontaires sont élaborés au ni-veau de la moelle épinière. Seule la moelle épinière intervient dans l’élaboration de ces réflexes spinaux, les centres supérieurs n’interviennent presque pas. Réflexe = comportement simple et involontaire en réponse à un

stimulus particulier.

Ex. Retrait de la main suite à un stimulus douloureux. Ce comportement est involontaire et invariable. Tous les neuro-nes qui programment ce geste réflexe sont situés dans la moelle épinière (voir figure à la page suivante).

Remarquez qu’un seul neurone moteur ne peut suffire à provoquer un mouvement complet du bras. En réalité, lors du stimulus, ce n’est pas un mais bien des dizaines de neu-rones sensitifs qui sont stimulés. Ceux-ci font synapse avec plusieurs neurones d’associations qui font à leur tour synapse avec plusieurs neurones moteurs. Enfin, chaque neurone moteur fait synapse avec des centaines de cellules musculai-res.

Trois neurones différents, c’est tout ce qu’il faut pour programmer ce comportement d’évitement. L’influx passe du neurone sensitif au neurone d’association qui le transmet au neurone moteur qui l’achemine au muscle qui se contracte. Le parcours complet de l’influx nerveux forme un arc de cercle, d’où le nom « d’arc ré-flexe » que l’on donne à ce circuit.



Récepteur

Muscle fléchisseur

Neurone sensitif

Neurone moteur

Neurone d’association

Muscle

L’arc réflexe

Ganglion rachidien

Racine dorsale

Racine ventrale

Nerf rachidien

Substance blancheSubstance grise

Corps cellulairedu neurone sensitif

Neuronesensitif

Neuronemoteur

Nerf rachidien

Racine dorsaledu nerf rachidien

Racine ventraledu nerf rachidien

Ganglionrachidien

Stimulus

Réponse

Gilles

Bour

bonnais


Chapitre 6

Ce réflexe ne fait intervenir aucun neurone des centres supérieurs. Tout se passe dans la moelle épinière. Les centres supérieurs seront tout de même informés de ce qui s’est passé. En effet, au niveau de la matière grise de la moelle, des branches de l’axone du neurone sensitif font synapse avec des neurones dont l’axone remonte sur toute la longueur de la moelle jusque dans l’encéphale. L’encéphale sera donc informé de ce qui s’est passé. Une multitude de réflexes semblables nous permettent de nous maintenir en équilibre et de ne pas tomber. Lorsqu’on penche d’un côté, certains muscles sont étirés et des récepteurs nerveux qui y sont associés envoient alors des influx vers la moelle épinière. Ces influx seront relayés à des neurones moteurs qui rétablissent rapi-dement la posture en contractant les muscles nécessaires pour re-dresser la posture. Certains réflexes n’impliquent que deux neurones (un neurone sen-sitif faisant synapse sur un neurone moteur) alors que d’autres im-pliquent un grand nombre de neurones d’associations. Exemple : Pouvez-vous deviner le but de ce réflexe?

Récepteur(nocicepteur)

Muscle fléchisseurde la jambe

Musclefléchisseur

Neurone sensitif

Muscle extenseur

Muscleextenseur

Neurone inhibiteur

Neurone excitateur



5. Le tronc cérébral Le tronc cérébral est formé :

• du bulbe rachidien • du pont (ou protubérance annulaire) • du mésencéphale.

C’est au niveau du tronc cérébral que prennent naissance la plupart des nerfs crâniens.

Corps calleux

Cervelet

Épiphyse

Bulberachidien

Moelle épinière

Hypophyse

Hypothalamus

Thalamus

Commissureinterthalamique

Pont (protubéranceannulaire)

Mésencéphale

Le tronc cérébral est surtout formé de matière blanche, donc de fibres nerveuses myélinisées. On retrouve aussi, noyé dans cette matière blanche, de petits amas de matière grise appelés « noyaux ». Les noyaux ne sont visibles que si on pratique des cou-pes dans le tronc cérébral. De l’extérieur, on ne peut voir que la matière blanche.


Chapitre 6

5.1. La matière blanche du tronc cérébral : La substance blanche du tronc est formée de faisceaux de fibres myélinisées reliant les centres nerveux supérieurs placés au-dessus du tronc à la moelle épinière.

La plupart des fibres reliant le cerveau à la moelle épinière se croisent au niveau du tronc cérébral (celles qui ne se croi-sent pas à ce niveau le font au niveau de la moelle épinière). Le cerveau droit est donc relié au côté gauche du corps et le gauche au côté droit du corps.

fibres descendantes : fibres relayant des influx moteurs prove-nant du cerveau vers les neurones moteurs de la moelle épinière.

•

• fibres ascendantes : fibres relayant au cerveau des influx pro-venant des neurones sensitifs.

Des faisceaux de substance blanche relient également le tronc céré-bral au cervelet placé juste au-dessus. Ces faisceaux communiquant avec le cervelet sont appelés « pédoncules cérébelleux ».

5.2. Les noyaux du tronc cérébral : Les petits noyaux de matière grise du tronc cérébral remplissent des fonctions variées : • Relais entre les centres supérieurs de l’encéphale et la moelle

épinière :

Ces noyaux sont formés de synapses reliant des neurones des centres supérieurs à des neurones de la moelle épinière ou à des neurones des nerfs crâniens.

• Centre cardio-vasculaire :

Les circuits de neurones de ces noyaux règlent la fréquence et la force des battements cardiaques ainsi que le diamètre des vais-seaux sanguins. Le centre cardio-vasculaire est lui-même con-trôlé par des influx provenant du diencéphale (de l’hypothalamus pour être plus précis, nous en reparlerons).

• Centres respiratoires :

Ces noyaux sont responsables des mouvements respiratoires. Ils contrôlent la fréquence respiratoire et l’amplitude de chaque respiration. Toute atteinte grave à ces noyaux provoque l’arrêt respiratoire.



À très forte dose, ces médica-ments peuvent même provoquer un arrêt respiratoire. C’est ce qui peut se produire, par exemple, si un enfant avale une bouteille complète de sirop contre la toux.

Certains de ces noyaux contrôlent également les réflexes respi-ratoires comme la toux, l’éternuement et le hoquet. Plusieurs médicaments contre la toux agissent en inhibant les neurones du centre de la toux.

• Centres de la déglutition et du vomissement :

Les différents mouvements nécessaires pour déglutir sont pro-grammés par le centre de la déglutition. Le centre du vomissement peut être activé lorsque ses neurones entrent en contact avec des substances toxiques du sang ou lors-qu’il est stimulé par des influx des centres supérieurs (la vue de quelque chose de dégoûtant, par exemple, peut provoquer cette stimulation).

• Noyaux du système modulateur diffus :

Le système modulateur diffus est formé de noyaux constitués de neurones caractérisés par de longs axones pouvant se diviser en des dizaines, voire des centaines de milliers de terminaisons fai-sant synapse sur un très grand nombre de neurones du cerveau dont ils « modulent » le fonctionnement. Ces synapses ont une structure telle, qu’une partie importante du neurotransmetteur relâché diffuse dans le milieu interstitiel et atteint ainsi d’autres neurones que celui sur lequel se fait la synapse. Le système mo-dulateur diffus agit un peu comme les boutons contrôlant le vo-lume, les basses et les aigus sur un appareil radio.

Quelques-uns de ces noyaux situés dans le tronc cérébral, for-ment ce qu’on appelle le système réticulaire activateur (ou SRA). L’axone de certains des neurones de ce système peut se diviser en au-delà de 250,000 branches atteignant presque toutes les régions du cerveau. Certains de ces neurones relâchent de la noradrénaline alors que d’autres relâchent de la sérotonine, deux neurotransmetteurs auxquels sont sensibles un grand nom-bre de neurones du cerveau. L’activité de ces noyaux peut donc faire varier de façon importante l’activité de tout le cerveau. La destruction de ces noyaux provoque un coma profond, sans eux le cerveau « s’éteint ». Inversement, une augmentation de leur


Chapitre 6

activité se manifeste par une augmentation de l’attention et de la vigilance.

Un autre de ces noyaux, la substance noire (ou locus niger) est formé de neurones à dopamine jouant un rôle important dans le contrôle des centres nerveux responsables des mouvements.

D’autres noyaux formés également de neurones à dopamine jouent un rôle important dans le contrôle des centres nerveux responsables des émotions. Plusieurs drogues, comme la co-caïne ou les amphétamines, agissent sur ces noyaux.

Les noyaux du tronc cérébral : • • • • •

Relais (synapses) Centre cardio-vasculaire Centres respiratoires Déglutition et vomissement Systèmes modulateurs diffus



6. Le diencéphale Le diencéphale est situé immédiatement au-dessus du tronc céré-bral, sous le cerveau qui le recouvre complètement. Les trois prin-cipales structures qui le constituent sont : le thalamus, l’hypothalamus et l’épithalamus. L’épithalamus est formé d’une petite glande appelée épiphyse (ou glande pinéale). L’épiphyse sécrète une hormone, la mélatonine, qui jouerait un rôle important dans le cycle.

Circadien, de circa = au-tour et diem = le jour

Le thalamus est un important relais de l’information entre les orga-nes des sens et le cerveau. L’hypothalamus, comme nous le verrons, joue un rôle prépondé-rant dans la régulation du fonctionnement des organes internes et dans le maintien de l’homéostasie.

Oeil Oreille Peau

Thalamus

Cerveau

6.1. Le thalamus Le thalamus constitue environ 80% de la masse du diencéphale. Il est formé de deux masses ovoïdes d’environ 3 cm de longueur re-liées entre elles par un petit faisceau de fibres, la commissure inter-thalamique. Le thalamus est surtout formé de matière grise regrou-pée en de nombreux petits noyaux (les noyaux thalamiques). On considère le thalamus comme la porte d’entrée du cerveau. En effet, pratiquement toutes les fibres nerveuses ascendantes (trans-portant les influx sensitifs) font synapse, au niveau du thalamus, avec les neurones qui acheminent ces informations vers les zones du cerveau chargées de les traiter. Le thalamus est donc un impor-tant centre de relais. Mais plus qu’un simple relais, il effectue aussi certaines tâches. Les informations qui parviennent au thalamus sont triées, regroupées et acheminées vers les zones appropriées du cer-veau. Il permet également d’apprécier (assez vaguement toutefois) la valeur agréable ou désagréable des sensations qui y parviennent. Un individu à qui on enlèverait tout le cerveau en laissant le thala-mus intact pourrait ressentir vaguement la douleur et le plaisir, mais il ne pourrait avoir connaissance de la nature des sensations perçues et de l’endroit du corps d’où elles proviennent.


Chapitre 6

Ventricules

Thalamus

Hypothalamus

Cerveau(hémisphère gauche)

Cerveau(hémisphère gauche)

Cerveau(hémisphère droit)

Thalamus

Hypothalamus

ÉpiphyseCommissureinterthalamique

Pont

Bulberachidien

Hypophyse

Gilles

Bour

bonnais



6.2. L’hypothalamus De la taille d’une olive, cette structure tient son nom du fait qu’elle est située immédiatement sous le thalamus (hypo = dessous). Une petite tige, la tige de l’hypophyse, la relie à une des plus importan-tes glandes endocrines de l’organisme, l’hypophyse. L’hypothalamus est formé d’environ une douzaine de noyaux de matière grise remplissant de nombreuses fonctions reliées au main-tien de l’homéostasie de l’ensemble de l’organisme : 1. Régulation du fonctionnement de la plupart des organes du

corps :

L’hypothalamus est le chef d’orchestre de ce qu’on appelle le système nerveux autonome (ou SNA). Ce système est formé d’un ensemble de fibres nerveuses innervant la plupart des or-ganes végétatifs, c’est-à-dire les organes qui sont hors de portée de notre volonté comme, par exemple, le cœur, les vaisseaux sanguins, les intestins, etc. En cas d’urgence, par exemple, c’est l’hypothalamus qui, via les fibres nerveuses du SNA, sera res-ponsable de l’augmentation de la fréquence cardiaque, de la di-latation de la pupille de l’œil, du ralentissement du système di-gestif, etc.

2. Rôle dans les émotions :

L’hypothalamus joue un rôle dans l’élaboration des émotions comme la peur, le chagrin, l’agressivité, la joie, etc. En effet, certains noyaux de l’hypothalamus appartiennent au système limbique, un ensemble de structures nerveuses responsables de la genèse des émotions. Notez bien que l’hypothalamus n’est pas, à lui seul, la source des réactions émotionnelles, il ne cons-titue qu’une structure, parmi plusieurs autres du système limbi-que, intervenant dans l’élaboration des émotions, nous en repar-lerons. Cependant, c’est l’hypothalamus qui, via le système nerveux au-tonome, déclenche les réponses physiques aux émotions comme, par exemple, les palpitations cardiaques liées à la peur ou à la colère.


Chapitre 6

3. Contrôle de la température corporelle :

Certains neurones de l’hypothalamus détectent les moindres va-riations de température du sang et organisent la réponse appro-priée afin de ramener la température à sa valeur normale. Si la température est trop élevée, l’hypothalamus réagira en activant les mécanismes nécessaires pour la faire baisser (transpiration, dilatation des vaisseaux sanguins de la peau). Inversement, si la température est trop basse, l’hypothalamus réagira en activant les mécanismes responsables des frissons (l’activité musculaire produit de la chaleur), de la «chair de poule » et de la constric-tion (le resserrement) des vaisseaux sanguins de la peau (le diamètre des vaisseaux diminue et le sang se retire de la peau où il se refroidit trop pour se concentrer dans les zones les plus chaudes au centre de l’organisme).

La « chair de poule » correspond à un mécanisme qui, chez les ani-maux à fourrure, provoque le re-dressement des poils. Ce méca-nisme permet d’augmenter l’épaisseur de la fourrure et donc d’en augmenter les qualités isolan-tes. Au cours de l’évolution, les humains ont perdu leur fourrure (il ne nous reste que les cheveux et quelques poils épars). Cependant, le mécanisme de redressement des poils est toujours présent même s’il n’a plus aucune utilité pour lutter contre le froid.

Dans certaines circonstances, en réponse à une infection par exemple, l’hypothalamus peut « décider » de faire monter la température du corps, on devient fiévreux. Ce mécanisme per-met d’augmenter l’activité du système immunitaire tout en ré-duisant le taux de reproduction de certains microbes sensibles à toute élévation de température au-delà de la température nor-male du corps.

4. Régulation de l’appétit : Il y a quelques années, on a décou-

vert dans l’hypothalamus deux petits centres nerveux situés tout près l’un de l’autre. Le premier déclenche la faim lorsqu’il s’active et le second, au contraire, déclenche la sensation de satiété lorsqu’il devient à son tour actif. Si on enlève à un animal son centre de la satiété, celui-ci, souffrant d’une faim jamais assou-vie, ne s’arrête plus de manger.

C’est l’hypothalamus qui, en réponse à de nombreux signaux variés, comme par exemple le taux de glucose sanguin, la vue ou simplement l’évocation d’aliments appétissants ou le taux de certaines hormones, déclenche la sensation de faim. De même, c’est l’hypothalamus qui, en réponse à d’autres signaux, est res-ponsable de la sensation de satiété. On ne connaît pas encore tous les signaux auxquels l’hypothalamus est sensible dans sa fonction de régulation de l’appétit.

5. Régulation de la soif

L’hypothalamus possède des neurones, appelés « osmorécep-teurs » très sensibles à toute augmentation de la concentration en soluté du sang. Ceux-ci sont « excités » dès qu’ils perdent de l’eau par osmose, chose qui ne manquera pas de se produire si leur milieu interstitiel devient plus concentré en soluté que leur milieu intérieur. L’activation de ces osmorécepteurs résulte en



une sensation de plus en plus désagréable de soif qui vous pous-sera à chercher à boire afin de rétablir votre homéostasie. L’hypothalamus agira également sur de nombreux organes, tou-jours via le système nerveux autonome, afin de minimiser au maximum les pertes d’eau. Il y aura, entre autres, modification du fonctionnement des reins afin de minimiser le plus possible la production d’urine, baisse de la transpiration et de la sécrétion des glandes salivaires.

Comme vous pouvez le constater,

l’hypothalamus, malgré sa taille réduite (à peu près la taille d’une olive) con-trôle à peu près toutes les fonctions

nerveuses reliées au maintien de l’homéostasie. Elle constitue en quel-

que sorte le « cerveau » de notre monde intérieur. Remarquez égale-ment comment les fonctions qu’elle accomplit sont toutes reliées entre

elles. À heures fixes (horloge interne), nous avons faim (régulation de

l’appétit), nos systèmes digestif et hormonal s’activent même si nous n’avons pas encore commencé à

manger (gargouillis d’estomac témoi-gnant de l’activité du système nerveux

autonome). La satisfaction de cette faim déclenche une sensation de

plaisir (émotions). Par contre, un déca-lage horaire ou une forte émotion

peuvent couper l’appétit et faire oublier la soif. La fièvre (régulation de la tem-pérature) est toujours associée à une perte d’appétit et à l’augmentation de

la soif.

6. Horloge interne :

C’est cette « horloge » qui déclenche le sommeil le soir et l’éveil le matin (ou le contraire pour les travailleurs de nuit) ou encore qui déclenche l’appétit lorsque l’heure du repas appro-che. Il est bien démontré que cette horloge interne modifiant notre métabolisme selon l’heure du jour est située dans l’hypothalamus.

7. Contrôle des sécrétions hormonales :

L’hypothalamus est directement relié à l’hypophyse, une petite glande contrôlant l’activité de la plupart des autres glandes en-docrines de l’organisme. Tout le fonctionnement de l’hypophyse est contrôlé par l’hypothalamus. Si l’hypophyse est le grand patron de la plupart des glandes endocrines du corps, l’hypothalamus, lui, est le grand patron de l’hypophyse.


Chapitre 6

Un petit truc pour retenir toutes ces fonctions de l’hypothalamus, retenez la petite histoire suivante : Émotions Je tombe en amour, quel plaisir, mais j’ai un peu

peur.

Appétit Je l’invite au restaurant ; je mange, mais je n’ai pas vraiment faim.

Soif On continue à boire du vin même si on n’a plus soif.

Système nerveux autonome

Mon cœur bat à tout rompre quand je l’invite à la maison …

Horloge interne … à minuit on se retrouve au lit et on n’a pas du tout sommeil !

Température interne

J’ai chaud, mais qu’est-ce que j’ai chaud!!

Sécrétions hormona-les

Ah les hormones, qu’est-ce que ça ne nous fait pas faire !



7. Le télencéphale (le cerveau) Le télencéphale (ou cerveau) constitue la plus grosse structure de l’encéphale qu’il recouvre presque complètement. Il est formé de deux masses, les hémisphères cérébraux, reliées l’une à l’autre par un pont de matière blanche, le corps calleux

Le cerveau constitue 83 % de la masse de tout l’encéphale.

Comme nous l’avons vu, les fibres nerveuses permettant au cerveau de communiquer avec tout le corps se croisent au niveau de la moelle épinière ou du tronc cérébral. C’est pourquoi chaque hémis-phère est associé au côté du corps qui lui est opposé. L’hémisphère droit, par exemple, reçoit les informations et contrôle les mouve-ments du côté gauche du corps. Le télencéphale est formé d’une mince couche de matière grise de quelques millimètres d’épaisseur, le cortex, recouvrant de la ma-tière blanche. On peut observer, disséminées dans la matière blan-che, de grosses masses de matière grise, les noyaux gris centraux.

7.1. Le cortex Le cortex est une mince couche de matière grise (2 à 3 mm d’épaisseur ) dont la surface équivaut à peu près à celle d’une taie d’oreiller. Cette énorme surface se replie à l’intérieur de la boîte crânienne formant ainsi des plis, les sillons, et des bosses, les cir-convolutions (ou gyri). Certains plis plus profonds, les fissures (ou scissures) constituent de bons repères anatomiques. La plus pro-fonde des fissures, la fissure longitudinale, sépare l’hémisphère gauche du droit. Sur chacun des hémisphères, les sillons les plus marqués divisent la surface du cortex en grandes zones appelées lobes : lobes frontal, pariétal, occipital et temporal.

Un cinquième lobe, l’insula, n’est pas visible de l’extérieur car il est

situé en profondeur, tout au fond du sillon séparant le lobe temporal

du reste du cerveau.

C’est au niveau du cortex que se déroule toute l’activité consciente de l’encéphale. Ce sont les neurones du cortex qui nous permettent de percevoir, d’analyser et de mémoriser les sensations perçues par les organes des sens. C’est également au niveau du cortex que sont décidés et programmés les mouvements volontaires. C’est enfin au niveau du cortex que se déroulent les activités supérieures comme la pensée, le raisonnement, le jugement et l’imagination.


Chapitre 6

Ventricules

Thalamus

Hypothalamus

Fissurelongitudinale

Corps calleux

SillonCirconvolution

Cortex

Noyaux griscentraux

Substanceblanche

Hémisphère droit Hémisphère gaucheA

Lobe frontal

Lobe pariétal

Lobe occipital

Cervelet

Bulbe rachidien

Pont

Lobetemporal

Nerf olfactif

B

A. Coupe de l’encéphale montrant les structures du cerveauB. Lobes du cortex (hémisphère gauche)

Insula

Gilles

Bour

bonn

ais



Au point de vue fonctionnel, on peut diviser le cortex en différentes zones assurant chacune des fonctions spécifiques.

• Aires motrices

Ces aires, situées surtout au niveau des lobes frontaux, éla-borent et contrôlent les mouvements musculaires.

• Aires sensitives

Ces aires reçoivent et analysent les informations sensoriel-les. Il y en a plusieurs réparties dans les différents lobes. Le lobe occipital, par exemple, contient toutes les zones de per-ception et d’analyse des informations visuelles provenant des yeux. Une autre aire, dans le lobe temporal, reçoit les in-formations olfactives. Une aire importante du lobe pariétal reçoit toutes les informations sensorielles provenant des ré-cepteurs nerveux de la peau.

• Aires d’association

Ces zones, très étendues chez les humains, ne sont pas direc-tement reliées à des fonctions motrices ou sensorielles. Elles communiquent avec toutes les autres zones du cortex. Ce sont ces zones qui seraient responsables des fonctions supé-rieures (intelligence, raisonnement, imagination, etc.). Si-tuées surtout dans les lobes frontaux et pariétaux, elles n’ont pas de délimitation précise.

Aires motrices

Aires sensitivesAires non spécifiques

Aire visuelle

Aire sensitive somesthésique

Aire motrice

Aire motrice du langage

Aire auditiveAire olfactive(sous le lobe temporal)

Gilles Bourbonnais


Chapitre 6

Utilisons-nous vraiment seulement 10 % de notre cerveau ? On l’entend souvent dire ! Mais rien n’est plus faux. Cette croyance vou-lant qu’on n’utilise que 10 % de nos capacités mentales remonte proba-blement au début du siècle. À cette époque, seules certaines petites zo-nes du cerveau avaient été étudiées (environ 10 % justement !). On igno-rait quelles étaient les fonctions de presque tout le reste. Mais ce n’est pas parce qu’on ignore la fonction d’une structure qu’il faille conclure que celle-ci n’a pas de fonction ! Toutes les recherches effectuées au cours de ce siècle ont bien montré que toutes les parties du cerveau participent à son activité. Il n’y a pas de zones « inutilisées ». Si certains sont plus intelligents ou plus habiles dans certains modes de raisonnement que d’autres, ce n’est certes pas parce qu’ils utilisent des structures cérébrales que d’autres n’utilisent pas. Rien dans les observations faites sur le cerveau ne permet de tirer une telle conclusion.

7.2. Les noyaux gris centraux Les noyaux gris centraux sont des amas de matière grise enfouis dans la matière blanche du cerveau. Les deux plus importants, appe-lés corps striés, sont le noyau caudé et le noyau lenticulaire.

Noyaucaudé

Noyaulenticulaire

Thalamus

Corpsstriés

Queue dunoyau caudé

Amygdale(noyau amygdalien)

Les noyaux gris centraux jouent un rôle important dans le contrôle des mouvements élaborés par le cortex.



7.3. La latéralisation du cerveau Chacun des deux hémisphères cérébraux est relié au côté du corps qui lui est opposé. Le cerveau droit reçoit les sensations et contrôle les mouvements du côté gauche et vice-versa pour le cerveau gau-che. Nous ne sommes pas conscients de cette latéralisation puisque tou-tes les informations perçues par un hémisphère sont communiquées, par les fibres commissurales, particulièrement par le corps calleux, à l’autre hémisphère. Le cerveau droit est constamment informé de ce que perçoit le gauche et vice-versa. On pourrait croire que les deux hémisphères sont parfaitement sy-métriques l’un de l’autre, ce qui n’est pas le cas. On a noté plusieurs différences entre le cerveau gauche et le cerveau droit. • Motricité :

Chez un droitier (90% des gens sont droitiers), les aires motrices de l’hémisphère gauche sont plus développées que les aires cor-respondantes de l’hémisphère droit. Cette domination des habi-letés manuelles d’une main sur l’autre, ou plus précisément d’un hémisphère sur l’autre, est une propriété unique au cerveau hu-main, on ne l’observe pas chez les animaux.

• Langage

Dès le XIXe siècle, le Français Paul Broca avait établi que chez la majorité des gens, l’aire corticale responsable de l’élaboration du langage, l’aire motrice du langage n’existe que dans l’hémisphère gauche. Des lésions graves à cette aire corticale provoquent l’aphasie de Broca, un problème d’élocution carac-térisé par une grande difficulté à parler. La personne peut deve-nir complètement muette ou, si elle arrive à parler, elle ne le fait qu’avec beaucoup de difficultés. Le cerveau gauche peut parler, mais pas le droit. Les centres nerveux responsables de la compréhension du langage sont éga-lement limités à l’hémisphère gauche (aire auditive primaire et aire auditive d’association).


Chapitre 6

Imaginez l’expérience suivante, on place dans votre main gauche un objet que vous ne pouvez voir. On vous demande de dire quel est cet objet. Quel cerveau a identifié l’objet ? Lequel l’a nommé ?

Si on refait ce même test avec une personne dont le corps calleux a été sectionné, que devrait-on observer ?

L’expérience a souvent été tentée avec des patients ayant subi cette opération. Afin de régler certains problèmes grave d’épilepsie, il est en effet parfois nécessaire de sectionner chirur-gicalement le corps calleux réunissant les deux hémisphères

Et si on demande à la personne d’écrire la réponse avec sa main gauche ?

• Mode de pensée :

Le cerveau gauche excelle dans les tâches demandant un raison-nement mathématique, séquentiel, logique. Lors d’une partie d’échec, c’est surtout le cerveau gauche qui travaille (si j’avance mon pion, alors il va déplacer son fou en b4, alors, je pourrai déplacer mon cavalier en c6 ce qui l’obligera à déplacer sa reine….).



L’autre hémisphère, le droit, a une vision plus globale du monde. Il excelle dans la perception des images complexes, dans l’évaluation de la position des objets dans un espace à trois dimensions (évaluer la trajectoire d’une balle de tennis qui vient d’être frappée, par exemple). On n’analyse pas une image point par point comme le ferait un ordinateur, nous en avons plutôt une perception globale. Le cerveau droit raisonne peu, il est plu-tôt intuitif. C’est lui, par exemple, qui domine notre pensée lorsque nous contemplons un tableau ou apprécions un morceau de musique. C’est d’ailleurs lui qui possède les centres nerveux permettant de reconnaître un visage (nous reconnaissons les gens qui nous entourent par une perception globale de tout leur visage et non par une fine analyse logique des caractéristiques de leur nez, de leurs yeux et des autres composantes de leur vi-sage). L’hémisphère droit serait également plus émotif, plus sensible que l’intellectuel de gauche.

Cerveau gauche Cerveau droit • Contrôle du côté droit • Habileté manuelle • Langage parlé et écrit • Raisonnement logique, mathémati-

que

• Contrôle du côté gauche • Perception de l’espace et des

formes • Intuition • Reconnaissance des visages • Sensibilité musicale et artistique

Chez plusieurs gauchers, les deux cerveaux sont inversés, c’est le droit qui parle et qui raisonne et c’est le gauche qui est visuel et intuitif.


Chapitre 6

8. Le cervelet

Cervelet

Le cervelet représente environ 11 % de la masse cérébrale. Il con-tient cependant près de 50 % des neurones de tout l’encéphale. Comme le cerveau, il est formé d’un mince cortex de matière grise fortement plissé recouvrant des faisceaux de fibres formant de la matière blanche. Même s’il joue un rôle très important dans la mo-tricité volontaire, son activité demeure au niveau de l’inconscient. Le cervelet reçoit des informations en provenance du cortex le pré-venant des mouvements que celui-ci désire effectuer. Il reçoit éga-lement des informations des organes des sens l’informant de la po-sition du corps dans l’espace et de la position de chacune des parties du corps. Ces informations permettent au cervelet de coordonner et synchroniser les mouvements qui seront effectués. Sans lui, les gestes seraient brusques et erratiques et on perdrait l’équilibre. Le travail du cervelet est essentiel au maintien de l’équilibre et de la posture.

Cortex

Arbre de vie(substance blanche)

Le cervelet joue également un rôle essentiel dans l’élaboration des mouvements complexes appris (comme, par exemple, faire de la bicyclette, lancer une balle courbe, effectuer un service au tennis ou, plus simplement, se gratter le bout du nez).

Muscles

Cervelet

Cortexsensitif

Cortexmoteur

Organesdessens

Tout au long de l’action, le cervelet intervient afin de corriger les mouvements en cours en fonction du geste qui a été décidé par le cortex. Chez les personnes souffrant de lésions au cervelet, les gestes sont brusques, saccadés et manquent de précision.



9. L’éveil et le sommeil Au cours d’une journée ordinaire, nous expérimentons deux types de comportements très différents : l’éveil et le sommeil. L’alternance veille-sommeil se fait normalement suivant un cycle de 24 heures, le rythme circadien (de « circa », autour et « die » le jour). Ce cycle est sous le contrôle de l’hypothalamus. Celui-ci agit sur un réseau de noyaux gris du tronc cérébral appelé « sys-tème réticulaire activateur » ou SRA. Comme nous l’avons vu au module précédent, les neurones de ces noyaux gris agissent en sti-mulant continuellement un très grand nombre de neurones des cen-tres supérieurs. Le SRA est responsable de l’état d’éveil du cerveau. Lorsque le SRA diminue son activité, il entraîne une baisse générale de l’activité du cerveau et on plonge finalement dans le sommeil. Les études effectuées sur le sommeil ont démontré qu’il existe en fait deux types de sommeil très différents l’un de l’autre, le som-meil lent et le sommeil paradoxal. Au cours d’une nuit normale, nous passons de l’un à l’autre selon un cycle d’environ 90 minutes. Caractéristiques du sommeil lent :

• Baisse générale de l’activité du cerveau (la consommation d’oxygène baisse et les fréquences générales de décharge des neurones sont à leur plus bas niveau de la journée)

• Électroencéphalogramme (EEG) caractérisé par des ondes

delta. • Perte de sensibilité : les expériences démontrent que la plu-

part des informations sensorielles n’atteignent alors même pas le cortex.

• Baisse générale du métabolisme : baisse de température et

de la consommation d’énergie, baisse des fréquences respi-ratoire et cardiaque, tension musculaire réduite (mais on peut parfois observer des mouvements).

Si on réveille un dormeur en sommeil lent, celui-ci déclare gé-néralement ne se souvenir de rien sinon de quelques vagues pensées. Parfois, mais c’est rare, la personne peut rapporter avoir rêvé.


Chapitre 6

1 2 3 4 5 6 7 8

1234

Sommeil paradoxal

1 2 3 4 5 6 7 8

1234

1 2 3 4 5 6 7 8

1234

Stad

es d

u so

mm

eil

Nombre d’heures de sommeil

Première nuit

Deuxième nuit

Troisième nuit

1 2 3 5 10 20 35 60 90 Âge0

2

4

6

8

10

12

14

16

Paradoxal (REM)

Lent

Dur

ée d

u so

mm

eil (

heur

es p

ar jo

ur)



On divise le sommeil lent en quatre stades. Le stade 1 cor-respond à l’endormissement. Le dormeur est alors facile à éveiller. Puis, le sommeil devient de plus en plus profond. Dans les minutes qui suivent, le dormeur passe aux stades 2, 3 et 4. Puis, le sommeil semble ensuite régresser, le dormeur revient au stade 3, puis au 2 et au 1. C’est à ce moment, en-viron une heure après s’être endormi, que le cerveau modifie radicalement son activité. Le dormeur entre en sommeil pa-radoxal.

Caractéristiques du sommeil paradoxal :

• Intense activité du cerveau : le cerveau est aussi actif (par-fois plus) qu’à l’éveil; sa consommation en oxygène peut même être supérieure à celle pendant un effort intellectuel.

• Ondes alpha et bêta (caractéristiques de l’état éveillé): il

n’y a presque pas de différence entre l’EEG d’une personne éveillée et celui d’une personne en sommeil paradoxal.

• Rêve : 90 à 95 % des personnes que l’on réveille dans cette

phase du sommeil rapportent avoir rêvé.

• Mouvements rapides des yeux : ceux-ci sont agités de ra-pides mouvements saccadés tout au long du sommeil para-doxal (on ignore pourquoi, cela n’a rien à voir avec le con-tenu des rêves). Le sommeil paradoxal est souvent appelé sommeil « REM » (Rapid Eyes Movements).

• Perte du tonus musculaire : de puissants influx inhibiteurs

paralysent complètement tout le système moteur (sauf au ni-veau des yeux).

Selon le spécialiste du sommeil William Dement, le sommeil lent, c’est un cer-veau ralenti dans un corps mobile alors que le sommeil paradoxal, c’est un cerveau actif, halluciné, dans un corps paralysé.

• Augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire.

• Érection du pénis et du clitoris (sans qu’il n’y ait aucun

rapport avec le contenu érotique des rêves).


Chapitre 6

La durée du sommeil paradoxal peut varier de 5 à 50 minutes. Puis le dormeur retombe en sommeil lent (stades 2, 3 et 4). À nouveau, il revient aux stades 3, 2 et 1 et le cycle recommence. Ce cycle dans les phases de sommeil a une durée d’environ 90 minutes. Au cours de la nuit, nous sommes plus souvent en sommeil lent qu’en sommeil paradoxal (environ 75% de lent pour 25% de para-doxal). Le sommeil lent est également plus important au début de la nuit qu’à la fin. Dans la seconde partie de la nuit, les phases de sommeil paradoxal sont plus longues et plus fréquentes alors que le sommeil lent a tendance à devenir moins profond.

En vieillissant, la durée totale de sommeil et la durée du sommeil paradoxal tendent à diminuer. Plus on est jeune, plus on dort et plus on rêve (puisque le sommeil paradoxal semble bien être une phase de rêve).

Le bébé naissant, par exemple, dort près de seize heures par jour. La moitié de son sommeil se déroule en phase paradoxale. Chez l’adulte, la nuit de sommeil est en moyenne de huit heures, six heu-res de sommeil lent et deux heures de sommeil paradoxal. On ignore actuellement pourquoi certaines personnes ont besoin de plus de sommeil que d’autres (chez les adultes, les besoins en sommeil peu-vent varier de quatre à dix heures par jour selon la personne).

Même si on étudie le sommeil depuis des années, on ignore toujours pourquoi on dort et pourquoi on rêve.



On s’entend généralement pour dire que le sommeil correspond à une phase de récupération, mais récupération de quoi ? Il ne s’agit pas d’une récupération physique puisque le métabolisme général du corps est à peu près le même à l’éveil (au repos) que pendant le sommeil. Vous pouvez demeurer couché, immobile dans votre lit toute une nuit, vous ne dépen-serez pas alors bien plus d’énergie que si vous dormiez, mais si vous ne dormez pas, vous serez une loque le lendemain. On ignore pourquoi, mais il semble bien que la baisse d’activité du cerveau caractéristique du sommeil lent soit essentielle à son bon fonctionnement. Le cerveau se reposerait pendant le sommeil lent. Mais pourquoi doit-il se reposer ? Pourquoi certains animaux comme les chevaux peuvent-ils se contenter de deux heures de sommeil par jour alors que d’autres comme les chats en ont besoin de seize ? De même pour le rêve, pourquoi rêvons-nous ? Ici, il ne s’agit certaine-ment pas de récupération puisque le cerveau est encore plus actif pen-dant cette phase de sommeil que pendant l’éveil. Tous les mammifères et beaucoup d’oiseaux ont des phases de sommeil paradoxal (et donc de rêve). On sait également que si une personne est privée de sommeil pa-radoxal pendant une nuit, la nuit suivante, les phases de sommeil para-doxal seront plus fréquentes et plus longues, comme si le cerveau cher-chait à rattraper le sommeil paradoxal qu’il a manqué. Cette phase de sommeil doit donc jouer un rôle important dans le fonctionnement du cer-veau. Mais quel rôle ? On l’ignore. Certains croient que le cerveau aurait besoin de cette période de sommeil pour réorganiser sa mémoire, pour faire le tri de ce qui doit être retenu et de ce qui peut être oublié. C’est pourquoi les enfants rêveraient plus que les adultes. Mais alors, pourquoi le bébé de quelques jours rêverait-il autant ? Des études semblent même démontrer que dans l’utérus, le fœtus rêverait à peu près continuellement (rêver à quoi ? On se le de-mande).


Chapitre 6

10. Le système nerveux autonome Le système nerveux autonome (ou SNA) est formé de l’ensemble des fibres nerveuses contrôlant les fonctions végétatives (organes involontaires). L’hypothalamus, comme nous l’avons vu, constitue le « cerveau » du monde intérieur. Elle agit sur presque tous les organes par l’intermédiaire des fibres du SNA. Le système nerveux autonome se divise en deux composantes :

• système sympathique • système parasympathique.

L’action du système sympathique sur un organe donné est toujours contraire à celle du système parasympathique sur ce même organe. Les influx sympathiques, par exemple, augmentent la fréquence des battements cardiaques alors que les influx parasympathiques la ra-lentissent. La plupart des organes reçoivent des terminaisons nerveuses prove-nant des deux systèmes. Le coeur, par exemple, est innervé par des fibres sympathiques et aussi par des fibres parasympathiques. En pratique, les deux systèmes envoient continuellement des impul-sions nerveuses à l'organe qu'ils contrôlent. Cependant, en certaines circonstances, un système peut devenir beaucoup plus actif que l'au-tre.



Les fibres du système nerveux autonome sont toujours formées de deux neurones. Un premier neurone dont le corps cellulaire est situé dans le sys-tème nerveux central fait synapse sur un second neurone dont l’axone se rend jusqu’à l’organe innervé.

• Système nerveux sympathique : le premier neurone est court et il fait synapse avec le second, beaucoup plus long, au niveau d’un petit ganglion généralement situé près de la moelle épinière (l’ensemble de ces ganglions forme ce qu’on appelle la chaîne ganglionnaire sympathique).

• Système nerveux parasympathique : le premier neurone

est très long et il fait synapse au niveau d’un petit ganglion avec le second, beaucoup plus court. Le ganglion où se fait la synapse est généralement situé dans l’organe innervé.

Le neurotransmetteur relâché par le second neurone n’est pas le même pour chacun des systèmes :

• Système nerveux sympathique : noradrénaline (c’est un neurotransmetteur qui a sensiblement les mêmes effets que l’adrénaline).

• Système nerveux parasympathique : acétylcholine

L’effet de chacun de ces neurotransmetteurs sur l’organe où il est sécrété est variable selon le type de récepteur sur lequel il se fixe. La noradrénaline, par exemple, a un effet stimulant sur les cellules cardiaques mais un effet inhibiteur sur les cellules musculaires de l’intestin.

SNC

OrganeParasympathique

SympathiqueNoradrénaline

Acétylcholine


Chapitre 6

Toutes les fibres du système sympathique proviennent de la région centrale de moelle épinière. Elles voyagent jusqu’aux organes qu’elles innervent principalement par les nerfs rachidiens dans lesquels on retrouve aussi les fibres sensitives somatiques et les fibres motrices innervant les muscles. Les fibres parasympathiques proviennent pour la plupart de l’encéphale. Elles font partie des fibres formant certains nerfs crâ-niens, principalement le nerf vague, le dixième des douze nerfs crâniens. Certaines fibres proviennent également de la portion ter-minale de la moelle épinière. Normalement, dans l’organisme, les deux systèmes sont actifs, l’un annulant en quelque sorte, les effets de l’autre. En situation de repos, le système parasympathique domine légère-ment le système sympathique. Par contre, en cas d’urgence, de dan-ger ou de stress intense, le système sympathique devient très actif par rapport au parasympathique. Le système sympathique a pour but de préparer l’organisme à affronter un danger. Il agit en augmentant l’activité des organes pouvant fournir rapidement de l’énergie aux cellules musculaires (cœur, poumons, etc.) et en réduisant l’activité de tous les autres organes qui ne sont pas nécessaires dans l’immédiat. Inversement, le système parasympathique est actif au repos, quand rien ne menace l’organisme. Il réduit l’activité des organes liés aux dépenses d’énergie et active les organes nécessaires à l’entretien et à la réparation de l’organisme (organes digestifs, organes de l’élimination des déchets, etc.).

Notez que certains organes ne sont pas innervés par les fibres parasympathiques. C’est le cas, entre autres, des reins, du foie et de la plupart des vaisseaux sanguins qui ne reçoivent qu’une innervation sympathique.



Glande salivaire

Oeil

Poumons

Coeur

Foie

Estomac

Pancréas

Intestins

Vessie

Organes reproducteurs

Glandessurrénales

Nerf crânien III

Nerf crânien VII

Nerf crânien IX

Nerf crânien X(nerf vague)

Constrictiondes bronches

Stimulation de laproduction de salive

Constriction de la pupille

Baisse de la fréquencecardiaque

Stimulation de la digestion

Stimulation de la digestion et des contractionsmusculaires

Stimulation de la sécrétion

Stimulation de lacontraction de lavessie

Stimulation de l’activité sexuelle

Système parasympathiqueSystème sympathique

Relaxation dela vessie

Stimulation del’orgasme

Inhibition de la digestion

Stimulation de laproduction de glucose

Augmentation dela fréquencecardiaque

Dilatationdes bronches

Inhibition dela salivation

Dilatation dela pupille

Sécrétiond’adrénaline

Chaînesympathique

Gilles

Bour

bonn

ais


Chapitre 6

Tout le système nerveux autonome est sous le contrôle de l’hypothalamus, une structure très primitive de notre encéphale. L’hypothalamus peut réagir à des informations inconscientes qui lui parviennent par le sang ou par la voie nerveuse et, également, à des informations provenant des centres supérieurs conscients (le cor-tex). Suite à une baisse de pression sanguine dans le système circulatoire, l’hypothalamus activera automatiquement le système sympathique afin d’accélérer le cœur et resserrer les vaisseaux sanguins, ce qui aura pour effet de rétablir la pression. Dans cet exemple, l’hypothalamus réagit automatiquement à des informations prove-nant de l’intérieur de l’organisme. Mais l’hypothalamus peut également réagir à des informations conscientes provenant du cortex. Imaginez, par exemple, qu’un po-licier vous arrête pour excès de vitesse. Il s’approche de votre voi-ture, votre cœur bat plus vite, signe que votre système sympathique est plus actif. Que se passe-t-il ? Le cortex analyse la situation, vous êtes conscient que vous rouliez trop vite et que la note risque d’être salée. Vous êtes inquiet (c’est vraiment pas le temps d’avoir une contravention!). L’hypothalamus perçoit votre inquiétude comme un signal de danger et il active le sympathique même si la chose est inutile. En effet, face à cette situation, vous n’allez quand même pas attaquer le policier ou vous enfuir à toutes jambes, il est donc inutile de préparer l’organisme à une grande dépense d’énergie. Mais l’hypothalamus est une structure primitive. Il ne comprend que deux choses, ou bien il y a danger et alors il faut activer le sympathique ou tout va bien et il active alors le parasympathique. L’hypothalamus n’est pas assez intelligent pour comprendre ce qui se passe.



Effets du système nerveux autonome sur les organes

Sympathique

Parasympathique

Cœur

Glandes salivaires

Œil

Glandes surrénales

Poumons

Système digestif

Foie

Reins

Vaisseaux sanguins

Organes génitaux


Vocabulaire Acétylcholine

Neurotransmetteur relâché par les fibres parasympathiques.

Arachnoïde Méninge située entre la dure-mère et la pie-mère.

Cerveau Nom donné au télencéphale. Le cerveau est formé des deux hé-misphères cérébraux.

Corps calleux Faisceau de fibres commissurales reliant les deux hémisphères.

Cortex Couche de matière grise recouvrant le télencéphale.

Diencéphale Partie du cerveau antérieur juste à l’arrière du télencéphale. Le diencéphale comprend le thalamus, l’hypothalamus et l’épithalamus.

Dure-mère Première des trois méninges (en partant de l’extérieur) recouvrant le SNC.

EEG Électroencéphalogramme. Enregistrement de l’activité électrique du cortex.

Épidurale Technique d’anesthésie consistant à injecter un anesthésique dans l’espace épidural.

Épiphyse Petite glande faisant partie de l’épithalamus. Elle sécrète une hor-mone appelée mélatonine.

Hydrocéphalie Anomalie causée par une accumulation de liquide céphalo-rachidien dans les ventricules cérébraux.

Hypothalamus Structure du diencéphale jouant un rôle important dans le contrôle de l’activité du milieu intérieur.

Liquide céphalo-rachidien

Liquide sécrété par les plexus choroïdes des ventricules céré-braux. Le liquide s’écoule à la surface du SNC où il est absorbé par le sang.

Noradrénaline Neurotransmetteur relâché par les fibres sympathiques.

Noyaux gris cen-traux

Amas de matière grise dans la matière blanche du télencéphale.

Pie-mère Méninge mince intimement accolée au SNC.

Plaque neurale Zone du dos de l’embryon à l’origine de la formation de la gouttière neurale puis du tube neural.



Plexus choroïde Tissu tapissant les ventricules cérébraux. C’est ce tissu qui éla-bore le liquide céphalo-rachidien.

Ponction lombaire Technique consistant à prélever un échantillon de liquide céphalo-rachidien au niveau de l'espace sous-arachnoïdien.

SRA Système réticulaire activateur. Ensemble de neurones du tronc cérébral stimulant de vastes zones du télencéphale.

Télencéphale Partie la plus avant du cerveau antérieur. Le télencéphale est for-mé des deux hémisphères cérébraux.

Thalamus Structure du diencéphale. Le thalamus est un important centre de relais entre les parties supérieures et inférieures du SNC.

Tronc cérébral Structure formée du mésencéphale, du pont et du bulbe rachidien.

Tube neural Tube se formant à partir de la gouttière neurale de l’embryon. Le tube neural est à l’origine de tout le système nerveux.

Ventricule cérébral Cavité emplie de liquide dans l’encéphale.


Chapitre 6

Questions de révision 1. Quelles protections de l’encéphale un chirurgien doit-il sectionner afin d’atteindre la

surface du cortex ? 2. Décrivez le parcours du liquide céphalo-rachidien. 3. Quelle différence faites-vous entre une ponction lombaire et une épidurale? 4. Soit les structures suivantes du système nerveux :

Moelle épinière Hypothalamus Tronc cérébral Cortex Cervelet Noyaux gris centraux Corps calleux Ventricule Thalamus Épiphyse

Laquelle :

a. Est responsable de la perception consciente des sensations ?

b. Est responsable de la faim ?

c. Est un important centre de relais entre les parties supérieures et inférieures du sys-tème nerveux.

d. Est une cavité remplie d’un liquide clair ?

e. Est responsable des mouvements volontaires ?

f. Joue un rôle important dans la coordination des mouvements élaborés par le cerveau ?

g. Est formé de fibres nerveuses reliant l’hémisphère droit à l’hémisphère gauche ?

h. Est responsable du contrôle de la température interne ?

i. Est une petite glande sécrétant une hormone appelée mélatonine ?

j. Est responsable de la toux et des éternuements ?

k. Est responsable du réflexe rotulien (le réflexe qui fait se redresser la jambe quand on frappe le tendon sous la rotule) ?




5. Une blessure a pour effet de sectionner les fibres parasympathiques innervant le coeur. Quel sera l'effet sur le rythme cardiaque?

6. Lorsqu'on se blesse au pied, en marchant sur un clou par exemple, la jambe blessée se

plie immédiatement alors que l'autre jambe se raidit pour supporter le poids du corps. Pouvez-vous dessiner les neurones impliqués dans ce réflexe?

Muscle fléchisseur de la jambe Muscle extenseur de la jambe

Récepteur du pied

7. En se levant le matin, votre conjoint vous affirme qu'il n'a pas rêvé. Est-ce possible? 8. Freud supposait que le rêve servait de soupape permettant d'évacuer les frustrations

acquises par l'éducation. Quelle observation est en totale contradiction avec cette hypo-thèse?

Documents

Chapitre 6 - harcadis34500.free.frharcadis34500.free.fr/Files/38_anatomie_fonctionnelle_du_cerveau.pdf · Formation embryonnaire du système nerveux Le système nerveux se forme au