Le cerveau (ou télencéphale)
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LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL I – L’ENCEPHALE 1) Le cerveau ou télencéphale Le cortex Les lobes du cerveau La substance blanche Les noyaux gris centraux Le système limbique Les fonctions du cortex cérébral La latérisation du cerveau 2) Le diencéphale L’épithalamus Le thalamus L’hypothalamus 3) Le tronc cérébral 4) Le cervelet II – LA MOELLE EPINIERE 1) Généralités 2) L’arc réflexe III - LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL 1) Les méninges 2) Le système ventriculaire et le liquide céphalo-rachidien 3) La barrière hémato-encéphalique IV – LA VASCULARISATION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL I - L’ENCEPHALE L’encéphale est constitué : - du cerveau - du diencéphale - du tronc cérébral - du cervelet 1) - Le cerveau Il est fait de 2 moitiés, les hémisphères cérébraux droit et gauche qui sont réunis par le corps calleux, une formation épaisse par où passent 300 millions d’axones allant d’un hémisphère à l’autre. Le corps calleux est une « autoroute » de l’information. Les 2 hémisphères échangent et coopèrent en permanence grâce à cette voie de communication. Chaque hémisphère est constitué par une coquille périphérique de substance grise, le cortex cérébral, enveloppant la masse épaisse de substance blanche. Dans la profondeur de la substance blanche est située une autre région de substance grise qui forme les noyaux gris centraux. On peut considérer la substance grise comme les « ordinateurs du SNC » et la substance blanche comme les « câbles » qui les relient. L’intégration des entrées et l’élaboration des sorties ont lieu dans la matière grise grâce aux synapses. Les faisceaux de substance blanche transmettent des signaux entre les régions du cortex ou entre celui-ci et d’autres régions du SNC. Le cortex 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 et que se déroulent les activités supérieures comme la pensée, le raisonnement, le jugement et l’imagination Le cortex est une mince couche de matière grise de 2 à 3 mm d’épaisseur dont la surface équivaut à peu près à 1m carré. Cette énorme surface se replie à l’intérieur de la boîte crânienne formant ainsi des plis, les sillons, et des bosses, les circonvolutions. Certains plis plus profonds, les scissures constituent de bons repères anatomiques. La plus profonde des fissures, la scissure longitudinale ou scissure inter-hémisphérique, sépare l’hémisphère gauche du droit. En plus de la scissure inter-hémisphérique, il existe d’autres scissures qui divisent les hémisphères en lobes : frontal, pariétal, occipital et temporal. Ce sont les scissures de Rolando, de Sylvius et le sillon pariéto-occipital. Les grandes aires fonctionnelles du cortex Lobe frontal activité motrice volontaire, capacité langagière, élaboration de la pensée. Lobe pariétal somesthésie, sensitivité. Lobe occipital vision Lobe temporal audition, mémoire La substance blanche Elle est située sous le cortex cérébral et est formée d’axones myélinisés organisés en faisceaux. Ces faisceaux comprennent trois types de fibres : - les fibres associatives - les fibres commissurales - les fibres de projection Les noyaux gris centraux Les noyaux gris centraux échangent des influx nerveux avec le cortex cérébral, le thalamus et l’hypothalamus. Ils jouent un rôle important dans l’initiation et le contrôle des mouvements. Le système limbique Ce n’est pas une formation autonome mais un cercle de formations disposées autour du tronc cérébral et reliées entre elles par un dense réseau de voies nerveuses. Ce réseau complexe interactif est impliqué dans les émotions, les comportements sociaux et sexuels, la motivation et l’apprentissage. Fonctions du cortex cérébral plus en détails • Aires motrices Ces aires élaborent et contrôlent les mouvements volontaires des muscles squelettiques. L’aire motrice primaire ou somato-motrice : Elle est située juste en avant de la scissure de Rolando. A ce niveau se trouvent l’ensemble des neurones pyramidaux qui commandent la motricité volontaire. Chaque partie du corps correspond à une région précise. Aire motrice du langage ou aire de Broca : Elle est située en avant de l’aire motrice et dans l’hémisphère gauche chez 97% des gens. • Aires sensitives Ces aires sensitives reçoivent et analysent les informations sensorielles. Aire somesthésique primaire : Elle se situe, juste à l’arrière de la scissure de Rolando, dans le lobe pariétal. Les neurones de cette aire reçoivent des messages parvenant des récepteurs somatiques de la peau (température, pression, toucher léger, douleur) et des propriocepteurs des muscles squelettiques ; ils localisent également la provenance des stimulus. Aire visuelle primaire : Elle est à l’extrémité du lobe occipital. Elle reçoit l’information provenant de la rétine. • Aires d’association Elles servent de lien entre les aires motrices et les aires sensitives. Ce sont ces zones qui seraient responsables des fonctions supérieures (intelligence, raisonnement, imagination, etc.). Aire somesthésique associative : L’aire somesthésique associative est située juste derrière l’aire somesthésique primaire. Sa fonction consiste à intégrer et analyser les différentes informations somesthésiques qui lui sont acheminées par l’intermédiaire de l’aire somesthésique primaire et à les traduire en perceptions de taille, de texture et d’organisation spatiale. L’aire somesthésique associative a également pour rôle d’emmagasiner les souvenir des expériences sensorielles. Aire visuelle associative Elle entoure l’aire visuelle primaire. Elle interprète les stimulus visuels d’après les expériences visuelles antérieures et permet la reconnaissance des objets observés. L’aire prémotrice : De l’aire motrice primaire, des ordres volontaires seront envoyés aux muscles striés. Auparavant, ils reçoivent des aires motrices secondaires de l’information comme, par exemple, la manière dont le mouvement a été mis en œuvre de la meilleure manière auparavant et comment il a été exécuté correctement à cet instant. L’aire motrice secondaire est donc un centre de coordination et de mémoire en amont du centre primaire. L’aire de Wernicke : La latéralisation du cerveau Les informations perçues par un hémisphère sont communiquées, par les fibres commissurales, particulièrement par le corps calleux, à l’autre hémisphère. On pourrait croire que les deux hémisphères sont parfaitement symétriques 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. Cerveau gauche Contrôle du côté droit Habilité manuelle Langage parlé et écrit Raisonnement logique, mathématique Cerveau droit Contrôle du côté gauche Perception de l’espace et des formes Intuition Reconnaissance des visages Sensibilité musicale et artistique 2) - Le diencéphale Il se compose essentiellement de trois structures, soit le thalamus, l’hypothalamus et l’épithalamus. L’épithalamus est formé d’une petite glande appelée épiphyse (ou glande pinéale). L’épiphyse secrète une hormone, la mélatonine. Le thalamus Porte d’entrée du cerveau : pratiquement toutes les fibres nerveuses ascendantes (donc sensitives) passent par le thalamus. Centre de relais : les informations qui parviennent au thalamus sont triées, regroupées et acheminées vers les zones appropriées du cerveau où elles sont transformées en sensations conscientes. L’hypothalamus 1. Régulation du Système nerveux végétatif. 2. Rôle dans les émotions. 3. Contrôle de la température corporelle. 4. Régulation de l’apport alimentaire et de liquides. 5. Horloge interne. 6. Contrôle des sécrétions hormonales. 3) - Le tronc cérébral Le tronc cérébral est formé : - du bulbe rachidien - du pont de Varole ou protubérance - du mésencéphale ou pédoncules cérébraux Toutes les voies montantes et descendantes entre la périphérie et les centres nerveux supérieurs passent par le tronc cérébral, les fibres ascendantes véhiculant des informations sensorielles et les fibres descendantes transportant des signaux de commande destinés aux organes effecteurs. Le tronc cérébral est le lieu d’origine de 10 des 12 paires de nerfs crâniens. - Ces 10 paires, à l’exception d’une, desservent la tête et le cou. Ils ont importants pour l’audition, le goût, la vision, l’odorat, la sensibilité de la face et du scalp, les mouvements des yeux, la mastication, la déglutition, la mimique et la salivation. - L’exception importante est celle de la 10ème paire, le nerf vague ou nerf pneumogastrique. Au lieu qu’il desserve la tête et le cou, il innerve par la plupart de ses branches les viscères thoraciques et abdominaux. C’est le principal nerf du système parasympathique. Le tronc cérébral est le siège d’agrégats de neurones qui constituent des « centres » contrôlant le cœur et les vaisseaux, la respiration et pas mal d’activités du tube digestif. Centre cardio-vasculaire : Les circuits de neurones de ces noyaux règlent la fréquence et la force des battements cardiaques ainsi que le diamètre des vaisseaux sanguins. Le centre cardio-vasculaire est lui-même contrôlé par les influx provenant de l’hypothalamus Centre respiratoire : Ces noyaux sont responsables des mouvements respiratoires. Ils contrôlent la fréquence respiratoire et l’amplitude de chaque respiration. Certains de ces noyaux contrôlent également les réflexes respiratoires comme la toux, l’éternuement et le hoquet. Centre de déglutition et du vomissement : Les différents mouvements nécessaires pour déglutir sont programmés par les centres de la déglutition. Le centre de vomissement peut être activé lorsque les neurones entrent en contact avec des substances toxiques du sang ou lorsqu’il est stimulé par des influx des centres supérieurs. Dans le tronc cérébral, on trouve aussi la substance noire qui contient la mélanine (précurseur de la dopamine). Le tronc cérébral joue un rôle dans le contrôle réflexe de l’équilibre et la posture. Il est parcouru sur toute sa longueur par un réseau de neurones interconnectés, appelé formation réticulée. Le système réticulaire activateur ascendant (SRAA) est une partie de la formation réticulaire. C’est la SRAA qui maintient l’état de veille et provoque le réveil. Il est stimulé par les influx provenant des oreilles, des yeux et de la peau. 4) - Le cervelet Même s’il joue un rôle très important dans la motricité volontaire, son activité demeure au niveau de l’inconscient. Rôle du cervelet : coordination et synchronisation des mouvements qui seront effectués essentiel au maintien de l’équilibre et de la posture. élaboration des mouvements complexes. correction des mouvements en cours en fonction du geste qui a été décidé par le cortex. II – LA MOELLE EPINIERE 1) Généralités : Elle s’étend de la première vertèbre cervicale jusqu’à la deuxième vertèbre lombaire. Elle présente 2 renflements : Renflement cervical 4eme vertèbre cervical à la 1ere vertèbre thoracique. C’est là qu’émergent les nerfs qui s’étendent jusqu’aux membres supérieurs. Le renflement lombaire 9eme à la 12ème vertèbre thoracique. C’est là qu’émergent les nerfs qui desservent les membres inférieurs. En dessous du renflement lombaire, la moelle épinière se termine par une structure conique : le cône médullaire. Au-dessous de L1-L2, les racines nerveuses se disposent en éventail pour former la queue de cheval. La moelle épinière paraît segmentée parce que 31 paires de nerfs spinaux en émergent à intervalles réguliers. On dit que chaque paire de nerfs spinaux émerge d’un segment médullaire. Les noms des nerfs spinaux et des segments médullaires dénotent leur situation. La moelle épinière est formée de matière blanche entourant une zone centrale de matière grise. Matière blanche : formée de fibres myélinisées La substance blanche de la moelle épinière est formée par les faisceaux ascendants sensitifs qui conduisent les influx vers le cerveau, par les faisceaux descendants moteurs qui conduisent les influx provenant du cerveau, et par les fibres qui associent les 2 côtés de la moelle. De chaque côté de la moelle, la substance blanche est divisées en trois colonnes ou cordons : les cordons antérieur, postérieur et latéral. Chacun des cordons contient des faisceaux ascendants ou descendants. La moelle épinière constitue donc une voie importante de communication 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 déployées. Cette substance grise est traversée par un canal : l’épendyme. 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. Les cornes antérieures ventrales : elles sont motrices. Les cornes postérieures dorsales : elles sont sensitives 2) L’arc réflexe : Certains comportements simples involontaires sont élaborés au niveau 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 neurones qui programment ce geste réflexe sont situés dans la moelle épinière. 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 réflexe » que l’on donne à ce circuit. III- LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL. L’encéphale est protégé la boîte crânienne, les méninges et par le liquide céphalo-rachidien. Il est également protégé des substances chimiques nocives et des variations de la composition chimique du sang par ce qu’on appelle la barrière hématoencéphalique. 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 dure-mère, accolée à la boîte crânienne, est épaisse et fibreuse. 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. • La pie-mère est intimement accolée à l’encéphale. Elle en suit tous les contours, pénétrant dans les moindres replis de la surface. 2) Le système ventriculaire et le liquide céphalo-rachidien Le système ventriculaire à l’intérieur de l’encéphale comprend 2 ventricules latéraux situés dans les hémisphères cérébraux. Ils communiquent avec le 3eme ventricule par les trous de Monroe (ou foramen interventriculaire). Le 3eme ventricule est situé entre les 2 thalamus ; il est relié au 4eme ventricule par l’aqueduc de Sylvius (ou aqueduc du mésencéphale). Le 4eme ventricule se trouve entre le tronc cérébral et le cervelet. Le LCR circule continuellement autour de l’encéphale et de la moelle épinière, dans l’espace sous-arachnoïdien (entre l’arachnoïde et la pie-mère) ainsi que dans les cavités de l’encéphale(les ventricules) et de la moelle épinière. Le LCR remplit l’espace situé sous la moelle épinière, qui contient la queue de cheval. La production quotidienne est de l’ordre de 300 à 500 ml, mais 80 à 150 ml seulement circule dans le système, le reste étant réabsorbé ; le LCR y exerce une pression de 10 à 30 mmHg selon la position du corps. Le LCR est produit par les plexus choroïdes situés dans les ventricules latéraux. Le LCR contient : - de l’eau - des protéines - du glucose - des chlorures - des leucocytes ou éléments : moins de 5 par ml. - de petites quantités de produits du métabolisme cellulaire, comme l’urée. Il est réabsorbé par les granulations arachnoïdiennes. Les rôles du LCR sont : - d’avoir un effet amortisseur entre l’encéphale et la boîte crânienne en absorbant l’énergie lors des traumatismes. - de participer aux processus métaboliques cérébraux en assurant uns fonction d’échange de substances. - de maintenir une pression correcte à l’intérieur de la boîte crânienne. 3) La barrière hémato-encéphalique C’est la perméabilité très sélective des capillaires de l’encéphale que l’on appelle la barrière hémato-encéphalique. En limitant et contrôlant les échanges entre le sang et le cerveau, cette barrière hémato-encéphalique protège le tissu nerveux des variations de la composition chimique du sang. 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 dans le tronc cérébral et de l’hypothalamus. IV - LA VASCULARISATION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL 2 grands systèmes artériels assurent la permanence du débit sanguin cérébral : les artères carotides internes et les artères vertébrales. Ces 2 systèmes sont anastomosés pour constituer le polygone de Willis situé au niveau de la base du cerveau. Les branches de ce polygone assurent le débit sanguin dans les différentes zones cérébrales, mais leur disposition anatomique permet, quand une branche est occluse, un apport de sang par les autres branches. L’artère cérébrale antérieure vascularise la partie interne des lobes frontal et pariétal. L’artère cérébrale moyenne vascularise la majeure partie de la face externe du cerveau. L’artère cérébrale postérieure vascularise la partie interne des lobes occipital et temporal. Du système basilaire partent des anastomoses qui vascularisent la partie basale du cerveau et une partie des noyaux centraux. Le retour veineux s’effectue principalement au niveau de la surface externe du cerveau. Le sang veineux, après avoir quitté le cerveau par l‘intermédiaire des capillaires, transite rapidement à travers les méninges molles et se collecte dans les sinus cérébraux. Ces derniers conduisent le sang vers les veines jugulaires puis dans la veine cave supérieure. La vascularisation de la moelle épinière se fait selon 2 axes : - Verticalement à partir des artères vertébrales - Horizontalement à partir des artères segmentaires
