Introduction aux neurosciences

Neurologie Olivier Richard Semestre 6
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Neurosciences
I. Introduction aux neurosciences
Elle se développe depuis 20 à 25 ans. C’est très nouveau, pluridisciplinaire.
A. Historique
Les premières traces historiques, on les a par l’intermédiaire de cette photographie de crâne ouvert
de façon très propre. Des peuplades mangeaient régulièrement le cerveau au cours de la préhistoire,
mais cette photo est associée à une intervention plus chirurgicale, scientifique.
Ensuite, les vraies traces plus précises datent de l’époque égyptienne (-5000 ans), on a des écrits, des
descriptions de pathologies nerveuses. On trouve les écrits d’Hippocrate chez les grecs, 4 siècles
avant J.C. où il décrit que le cerveau est le siège de l’intelligence. Un nom intéressant est Galien, en
100 après J.C. environ, qui donne galénique. Il était médecin des gladiateurs, ce qui était intéressant
pour lui de voir les traumatismes reçus par les combattants. Ses écrits commencent à disséquer le
cerveau, et associer telle lésion avec tel trouble.
Après cette époque, il ne se passe rien, jusqu’à la renaissance, à cause des religions. La médecine est
empirique, fondée sur des croyances.
Léonard de Vinci commence à découper des humains, des animaux, et à faire des dessins, et donc
une approche plus précise, scientifique. A partir du 17ème et 18ème siècle, on commence à avoir de
vraies avancées. Au 19ème siècle, il y aura les plus grandes avancées. D’autres sciences avancent aussi,
et permettent d’avancer plus facilement et dans d’autres directions. On découvre par exemple
l’électricité, avec Galvani, et donc on va associer les phénomènes électriques et le système nerveux.
A cette époque, on commence à décrire de façon très précise le cerveau, l’encéphale et la moelle
épinière. On commence à associer des zones à des comportements. Dès 1900, on répertorie toutes
les aires du cortex cérébral, et cette cartographie est très proche de la réalité. Des gens comme
Magendie, Bell travaillent là-dessus.
Il y a cependant des dérives inquiétantes. Une science appelée phrénologie associait l’anatomie de la
boite crânienne à de possibles comportements. Suivant la forme du front, les bosses de la tête, on
peut avoir certaines capacités. On a mis des gens en prison parce qu’ils avaient la bosse du crime.
Quand on est scientifique, il faut faire très attention à ce qu’on dit, et ce qu’on veut faire croire. Il
faut garder un esprit critique.
L’arrivée du microscope et les téchniques optiques, dès 1800, se développent, et fin 19ème, début
20ème arrive l’idée de neurone. 2 noms importants arrivent alors, Cajal et Golgi, ils ont eu un prix
Nobel chacun, mais n’étaient absolument pas d’accord.
Dans les années 30-40, on détermine qu’une stimulation actionne une région.
Dans les années 40-50, on étudie la synapse, les neurotransmetteurs, début de compréhension du
fonctionnement, réseau des neurones, imagerie médicale.

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On a ensuite étudié les pathologies du cerveau, les causes de la folie, et on envisage des traitements
thérapeutiques.
Broca est un médecin qui s’est intéressé à un certain nombre de patients dont un qui avait de gros
problèmes de langage. Cette personne n’était pas folle, avait parlé, et savait lire et écrire. Il s’est
intéressé à cette personne, et il a eu la chance que son patient est mort avant lui, et il a regardé son
cerveau, et s’est aperçu que cette personne avait une lésion dans le cerveau, et a déterminé une
zone impliquée dans le langage. Cette zone est très étroitement associée aux ordres moteurs, et elle
est maintenant appelée aire de Broca.
II. Cellules
A. Neurones
Voir L2
B. Cellules gliales
Ce sont des cellules plus importantes que ce qu’on imagine. Elles sont nombreuses, 10 gliales pour
un neurone.
On les répartit en 3 catégories :
- Astrocytes (alimentation)
- Oligodendrocytes (conduction neuronale)
- Microgliocytes (ressemblent à des macrophages, impliqués dans le nettoyage)
Ils forment la glie, qui n’était considérée que comme une colle pour maintenir le cerveau.
III. Anatomie
C’est un assemblage de structures avec des fonctionnalités en relation les unes avec les autres.
Quand on regarde des cerveaux d’animaux, de rat par exemple, en comparaison d’un cerveau
humain, on aurait tendance à dire que ça ne se ressemble pas du tout. Au niveau de l’allure, ce n’est
pas évident. Pourtant, le cerveau du rat est pour une bonne part extrêmement proche du notre. La
taille est un facteur qui entraine cet aspect différent. Il faut nuancer aussi en fonction de l’animal, de
gros animaux ont de tous petits cerveaux dans certains cas. Chez les mammifères, la taille
correspond en général à l’intelligence.
Les humains sont bipèdes, et le passage à la bipédie a entrainé une différenciation de la forme du
cerveau, dû au fait que progressivement, le cerveau a pris un pli, de par l’arrivée de la moelle
épinière dans la colonne vertébrale.
Enfin, chez nous, on distingue une grosse masse plissée, cortex et néocortex, qui s’est très développé
avec l’apparition de l’intelligence. C’est le même tissu chez le rat, mais le notre a été démultiplié,
plissé, replié, pour tout faire tenir dans une boite crânienne supportable.
Quand on regarde un cerveau de rat, il est nécessaire de bien identifier où on se trouve. Ceci pour la
localisation, mais aussi pour les coupes. Il y a des choses frappantes, quand on regarde l’encéphale.

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Le cerveau, est la partie en avant de l’encéphale (ensemble de ce qui est contenu dans la boite
crânienne). En arrière du cerveau, on trouve 2 structures, le cervelet et le tronc cérébral. Ces 3
structures composent l’encéphale. Quand on regarde par-dessus, le cerveau est composé de 2
structures très symétriques, les hémisphères cérébraux, le droit et le gauche. Il y a cependant des
spécialisations, du cerveau droit et du cerveau gauche. La partie droite du cerveau s’intéresse à la
partie gauche du corps, et inversement.
Toujours du dessus, on voit cette scissure médiane qui sépare les 2 hémisphères.
Le cervelet, anciennement appelé cérébellum (petit cerveau), contient autant de neurones que le
cerveau.
Le tronc cérébral, quand on coupe de façon antéro-postérieure, au niveau médian, est recouvert par
les hémisphères du cerveau. En continuité, on trouve la moelle épinière, c’est le lien entre
l’encéphale et la moelle épinière. Le SNC est donc composé de l’encéphale et de la moelle épinière.
Ce SNC est opposé au SNP, composé du système nerveux végétatif, composé du système
orthosympathique et du parasympathique. On l’associe souvent aux nerfs, mais des nerfs, on peut
aussi en trouver dans l’encéphale. Il y a 12 paires de nerfs crâniens, numérotés de 1 à 12. On trouve
par exemple les nerfs optiques, mais on a aussi des nerfs qui sortent de la boite crânienne, c’est le
nerf 10, le nerf vague, qui va se balader un peu partout.
A. Méninges
Le cerveau n’est pas en contact direct avec l’os. Sous l’os du crane, on ne tombe pas directement sur
le tissu nerveux, il y a toute une série de protections, dont les méninges, composée de 3 parties. Au
contact du crane, on trouve une première membrane conjonctive appelée « dure mère ». C’est une
membrane assez rigide, et au niveau du crane, souvent, elle fusionne en partie avec l’os. Au niveau
de la moelle épinière, la dure mère est toujours séparée de l’enveloppe osseuse, par un petit
espace : l’espace péridural.
Sous la dure mère, on peut trouver (pas toujours) un espace sous-dural. Il est rempli d’un liquide
ressemblant au liquide lymphatique.
En dessous, on trouve la membrane arachnoïdienne, ou arachnoïde, dont la structure ressemble à
une toile d’araignée, qui forme une sorte de réseau, relativement épais, dans laquelle on trouve aussi
des vaisseaux sanguins, dont la plupart retournent vers le cœur. Dans tout ça, il y a un liquide qui
remplie l’espace, c’est le liquide céphalo-rachidien. Cette membrane est une sorte d’airbag
perpétuellement gonflée, c’est une vraie protection mécanique. Par exemple, les boxeurs qui
prennent régulièrement des coups lèsent leur zone de la vue, à l’arrière du cerveau, et peuvent
perdre la vue.
La pie mère est la 3ème méninge, membrane fine mais bien étanche, qui vient fermer les méninges du
tissu nerveux. Elle est composée de fibroblastes, qui forment du tissu conjonctif, et d’astrocytes, qui
viennent faire des prolongements pour maintenir en place cette pie mère
B. Le liquide céphalorachidien et les ventricules
On sait que le cerveau des mammifères n’est pas une structure pleine, il y a des trous, ventricules
cérébraux, vraies cavités relativement importantes, au nombre de 4. Elles sont remplies de liquide, le

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LCR. Ces ventricules sont en relation les uns avec les autres, et en relation avec le canal de
l’ependyme, à l’intérieur de la ME. On trouve du LCR aussi dans l’épendyme, de part et d’autre.
Ce LCR est un ultrafiltra plasmatique, c’est à partir du sang que des cellules le forment. Les tissus qui
le fabriquent sont les plexus choroïdes. On constate que l’on trouve un certain nombre d’ions,
proche du plasma, pas d’éléments figurés, pas de protéines, et au niveau de la composition des
choses surprenantes, on a plus de sodium que le plasma, et moins de potatium. C’est du au fait que
les plexus choroïdes, quand ils vont filtrer le plasma, feront des processus actifs, qui consomment de
l’ATP, et sélectionnent les ions. Le LCR est en équilibre complet avec le liquide qui baigne les
neurones. C’est bien fait, parce que sinon, on changerait l’excitabilité neuronale, en faisant varier le
taux de sodium. C’est pour ça que l’évènement est extrêmement régulé, avec une homogénéité
permanente. Les pH ne sont cependant pas à la même valeur. Le tampon du LCR est moins bon que
le tampon ionique.
Le LCR se balade en permanence dans toutes les structures qui le contiennent, et il est circulant, car
les plexus choroïdes en fabriquent en permanence. On a environ 150 mL, renouvelés toutes les 4
heures. Il faut donc un drainage, qui se fait au niveau arachnoïdien. Où la circulation veineuse
absorbe ce liquide.
Quand on a des problèmes autour de ce système, ils sont dus à un problème de drainage ou à un
excès de production. Alors 2 possibilités :
- Soit on est encore nourrisson, la boite crânienne est molle, gonfle, et entraine une
hydrocéphalie. Si c’est repéré à temps, on peut bien ponctionner.
- Soit on est un adulte. La boite crânienne est dure, on comprime le tissu. Alors 2 solutions :
soit il y a une fuite, qui fait une excroissance à l’arrière du crane, soit on appuie sur le tissu,
et là, il y a des problèmes.
C. Barrières
Le cerveau est un tissu extrêmement gourmand, il représente 2% du poids adulte et consomme 20%
de l’oxygène récupéré par respiration. En terme de nutrition, il n’utilise quasiment que du glucose, et
les ¾ du glucose consommé par l’organisme le sont par le cerveau, ce qui fait qu’en cas
d’hypoglycémie, le cerveau ne s’en sort pas. Ce cerveau doit être sérieusement bien alimenté. Il y a
donc un réseau circulatoire absolument considérable. En gros, on considère que 10 minutes sans
glucose et 3-4 minutes sans oxygène entrainent des lésions irréversibles. Pour cela, il faut faire des
échanges entre circulation sanguine et barrières cérébrales.
Ehrlich s’est amusé à injecter par la circulation des colorants, et de sacrifier ensuite les animaux pour
voir où les colorants se distribuaient. Ce qui était intéressant, c’est qu’au bout d’un temps, ils se
diffusaient dans les organes, sauf dans le cerveau. On a alors parlé du barrière, et notamment, on a
dit qu’entre tissus sanguins et le tissu nerveux, on avait la barrière hémato-encéphalique. On a aussi
la barrière hémato-méningée et la barrière méningo-encéphalique.
La barrière hémato-méningée, est aussi la barrière qui représente les plexus choroïdes et qui
représente aussi les filtres de plasma qui créent le LCR.

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Ces astrocytes forment une 2ème épaisseur pour filtrer. On se demande cependant comment passe le
glucose. On sait que du glucose sort des vaisseaux, on ne sait cependant pas comment ça se passe.
On sait que des molécules passent : acides aminés, ions, eau, certaines substances liposolubles (un
certain nombre de médicaments passent). Il y a de grosses difficultés à traiter le système nerveux, à
cause de cette barrière.
Un certain nombre de pathologies, comme Parkinson, pourraient être traitées, mais on ne passe pas
cette barrière. Alors que d’autres substances passent alors qu’on ne le voudrait pas.
La nicotine, l’éthanol, les opioïdes passent bien et entrainent les dépendances.
Il y a des transporteurs spécifiques pour les acides aminés au niveau des astrocytes, transport
ions/eau. Lorsque l’on va avoir des pathologies du métabolisme des acides aminés (comme
phénylcétonurie), la phénylalanine entre en compétition avec les acides aminés dans le transport, ce
qui les empêche d’entrer et créent des pathologies du développement.
D. Organisation
Au début de l’embryogenèse, une série de cellules se différencient et s’organisent autour d’un tube
qui se referme, isolant ainsi une cavité centrale.
Rapidement, dans l’embryogenèse, la partie antérieure du tube va se différencier, qui s’observe par
des bourgeonnements qui vont se faire de part et d’autre du tube. A partir de la structure initiale de
l’avant du tube, on a le prosencéphale, le mésencéphale et le rhombencéphale, et on aura
développement des unes et des autres de ces structures.
Très vite, on a 2 grosses vésicules qui vont apparaître, les vésicules télencéphaliques, qui forment le
télencéphale. 2 petites vésicules se différencient aussi précocement, ce sont les vésicules optiques.
Elle vont rapidement se développer, s’allonger et former les pédoncules optiques (futur nerf optique)
et les coupelles optiques (futurs rétines).