anatomie physiologie du système nerveux central
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Anatomie et physiologie du système nerveux Dr VERCHERE Eric ANATOMIE DU SNC A) L’ENCEPHALE B) LA MOELLE EPINIERE C) LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL D) LA VASCULARISATION E) LE NEURONE ET SON FONCTIONNEMENT ENCEPHALE Cerveau : - télencéphale : 2 hemispheres cérébraux - diencéphale: thalamus, hypothalamus et épiphyse Tronc cérébral : - mésencéphale - pont - bulbe rachidien Cervelet télencéphale diencéphale mésencéphale protubérance bulbe rachidien cervelet = tronc cérébral LE TELENCEPHALE Humain Chat Singe C’est surtout le télencéphale qui augmente en taille au cours de l’évolution des mammifères LE TELENCEPHALE • substance grise = cortex • substance blanche (fibres myélinisées reliant les différentes zones entre elles) Le cortex cérébral • surface des hémisphères cérébraux, couche extérieure de 2 à 4 mm avec de nombreux replis • 40% de l’encéphale • contient des milliards de neurones; composé de substance grise (corps cellulaires, dendrites, axones amyélinisés, gliocytes et vaisseaux sanguins) • recouvre la substance blanche cérébrale • Siège de la conscience, de l’intelligence, des perceptions sensorielles, de la régulation de la motricité volontaire, communication (parole, écriture, lecture), apprentissage, mémoire, calcul et analyse; fonctions plus complexes reliées à la personnalité, jugement, volonté, raisonnement; La substance blanche - remplit l'espace compris entre cortex cérébral, ventricules et noyaux gris - commissures : constituées de fibres qui croisent la ligne médiane - les fibres passent entre les noyaux gris centraux en formant des capsules : * externe * interne : entre thalamus, noyau caudé et noyau lenticulaire contient la majeure partie des fibres pyramidales homolatérales - corps calleux : * commissure inter-hémisphérique majeure * n'est constitué que de fibres transversales LE TELENCEPHALE Latéralisation du cerveau • toutes les fibres nerveuses sensorielle et motrices se croisent dans le SNC • hémisphère gauche : contrôle le côté droit du corps • hémisphère droit : contrôle le côté gauche du corps Latéralisation du cerveau Hémisphère gauche • Contrôle le côté droit du corps • Plus habile que le droit (90% = droitiers) • Langage parlé (aire de Broca) et compréhension (aire de Wernicke) • Raisonnement analytique, logique, séquentiel Hémisphère droit • Contrôle côté gauche du corps • Perception 3D meilleure que le gauche • Intuition plus que logique • Sensibilité musicale, artistique Systématisation anatomique Aires fonctionnelles Division fonctionnelle du cortex • Aires motrices • Aires sensitives • Aires d'association Homonculus de Penfield-Rassmusen (1950) Aires fonctionnelles du cortex Aires sensitives : interprètent les influx sensitifs Aires motrices : gouvernent les mouvements des muscles Aires associatives : remplissent des fonctions d’intégration complexe Les noyaux gris centraux Noyaux gris centraux • comprennent : - le corps strié : noyau caudé, noyau lenticulaire (putamen + globus pallidus) - l'amygdale (système limbique) - le thalamus : principal noyau diencéphalique nombreuses subdivisions nucléaires relayant des informations motrices, sensitives, sensorielles et associatives • rôle : régulation de certains mouvements (balancement des bras pendant la marche, rire, tonus musculaire) • échangent des influx nerveux avec le cortex cérébral, le thalamus et l’hypothalamus reliés entre eux par de nombreuses fibres. ENCEPHALE Cerveau : - télencéphale : 2 hemispheres cérébraux - diencéphale: thalamus, hypothalamus et épiphyse Tronc cérébral : - mésencéphale - pont - bulbe rachidien Cervelet LE DIENCEPHALE Épiphyse Thalamus Hypothalamus Fonctions du diencéphale Thalamus : - centre de relais pour les influx sensitifs +++ (perception de la douleur, de la température et de la pression) - vigilance, conscience, émotions et mémoire Hypothalamus : - contrôle de tous les organes végétatifs par le SNA - contrôle du système hormonal par action sur l’hypophyse - horloge interne, rôle dans les émotions - centre de la soif et de l’appétit Épithalamus ( épiphyse ): - sécrètion de la mélatonine - cycle veille-sommeil et réponses émotionnelles aux odeurs ENCEPHALE Cerveau : - télencéphale : 2 hemispheres cérébraux - diencéphale: thalamus, hypothalamus et épiphyse Tronc cérébral : - mésencéphale - pont - bulbe rachidien Cervelet Le tronc cérébral mésencéphale protubérance bulbe mésencéphale protubérance bulbe • structure de transition entre cerveau et moelle épinière : située dans la fosse postérieure, en avant du cervelet • traversé par toutes les grandes voies ascendantes et descendantes (sensitives, motrices...) • substance blanche : fibres myélinisées liaison entre moelle et structures supérieures et avec cervelet • substance grise : noyaux en amas activités réflexes - noyaux des nerfs crâniens - noyaux propres (locus niger, noyau rouge) - substance réticulée = système réticulaire activateur ascendant (réseau de neurones) centre cardio-vasculaire : PA, FC centre de contrôle respiratoire contrôle des mouvements oculaires déglutition et vomissement régulation de l’état de conscience et de réveil; régulation : vomissement, hoquet, déglutition, salivation, toux, éternuement activation de toute l’activité du cerveau (SRAA) Coma : défaillance du SRAA ENCEPHALE Cerveau : - télencéphale : 2 hemispheres cérébraux - diencéphale: thalamus, hypothalamus et épiphyse Tronc cérébral : - mésencéphale - pont - bulbe rachidien Cervelet Le cervelet • en arrière du tronc cérébral, dans la fosse postérieure • structure similaire à celle du cerveau : - substance grise en surface (cortex cérébelleux) et en profondeur (noyaux cérébelleux) - cortex cérébelleux creusé de nombreux sillons • coordination des mouvements complexes • maintien de l’équilibre • agit sur les centres moteurs du cortex ANATOMIE DU SNC A) L’ENCEPHALE B) LA MOELLE EPINIERE C) LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL D) LA VASCULARISATION E) LE NEURONE ET SON FONCTIONNEMENT Organisation du SNC SNC = encéphale + moelle épinière Deux grandes fonctions : • lien entre l’encéphale et tous les organes reliés aux nerfs rachidiens • intégration de certaines fonctions : réflexes simples • partie la plus primitive du système nerveux • cordon blanchâtre et cylindrique de 42 à 45 cm de long et de 1 cm de diamètre environ • du bulbe rachidien disque L1 - L2 • traversée par les voies de la motricité (descendantes) et de la sensibilité (ascendantes) • 31 paires de nerfs spinaux • 2 renflements : cervical (nerfs des membres supérieurs) et lombaire (nerfs des membres inférieurs) Configuration interne Substance blanche Ganglion spinal Nerf spinal Substance grise Racine dorsale Racine ventrale Pie-mère arachnoïde Dure-mère Organisation générale * la substance grise est située au centre de la moelle avec une forme en aile de papillon ou en « H » * elle forme les cornes antérieures et postérieures * elle est percée en son centre par le canal central (canal de l'épendyme). substance blanche = fibres myélinisées • fibres ascendantes • fibres descendantes substance grise = corps cellulaires corne postérieure (dorsale) corne antérieure (ventrale) La substance grise - reçoit et intègre les influx afférents et efférents - mélange de corps cellulaires de neurones et de leurs prolongements amyélinisés - cornes antérieures : * corps cellulaires : moteurs somatiques * axones : passent par les racines antérieures - cornes latérales : * corps cellulaires : moteurs autonomes (sympathiques) régissent l’activité des muscles lisses, du muscle cardiaque et des glandes * axones : passent par les racines antérieures - cornes dorsales : * axones des neurones sensitifs somatiques ou autonomes * corps cellulaires situés dans un renflement de la racine dorsale ganglion spinal La substance blanche - comprend beaucoup de fibres myélinisées et quelques fibres amyélinisées - 3 grandes régions cordons : * cordon antérieur * cordon postérieur * cordon latéral - chaque cordon contient des groupes d’axones : * ayant la même origine ou la même destination * transmettant le même genre d’information - ces groupes d’axones peuvent monter ou descendre sur de grandes distances le long de la moelle épinière faisceaux : * faisceaux ascendants (sensitifs) : composés d’axones qui transmettent des influx nerveux vers l’encéphale * faisceaux descendants (moteurs) : composés d’axones qui transmettent les influx nerveux vers la périphérie Faisceaux ascendants sensitifs : * faisceaux spino-thalamiques : influx émis par les récepteurs de la douleur, de la température, de la pression intense et du toucher grossier * faisceaux de Goll et Burdach : influx provenant des propriocepteurs des articulations, du toucher fin et de la pression légère Faisceaux descendants moteurs : * voie motrice principale (directe) : mouvements volontaires et précis des muscles squelettiques. * voie motrice secondaire (indirecte) : programmation de mouvements automatiques ou semi-volontaires posture, équilibre, tonus musculaire Réflexe spinal myotatique NERFS PERIPHERIQUES * nerfs crâniens : 12 paires * nerfs rachidiens : 31 paires formés par l'anastomose des racines antérieures et postérieures * plexus : anastomoses de racines antérieures - plexus brachial (C5 à T1) - plexus lombosacré (L1 à S2) * queue de cheval : croissance du rachis plus importante que celle de la moëlle cône terminal situé entre L1 et L2 la croissance différentielle modifie les rapports entre l'origine des racines et leur trou de conjugaison les racines cervicales sortent horizontalement par le trou de conjugaison plus on descend plus les racines ont un trajet oblique vers le bas LA PROTECTION DU SNC Structures osseuses : - crâne - vertèbres Membranes : méninges Coussin liquide : LCR Barrière hémato-encéphalique Protections du SNC • Os : crâne et vertèbres plus résistant • Membranes : méninges - dure-mère - arachnoïde - pie-mère • Coussin liquide : LCR • Barrière hémato-encéphalique moins résistant Protection du SNC Structures osseuses étage moyen étage (fosse) postérieur étage antérieur Protection du SNC Structures méningées 3 membranes de tissu conjonctif : - dure-mère - arachnoïde - pie-mère Elles délimitent entre elles des espaces plus ou moins développés dans lesquels des hématomes peuvent se former La dure-mère • feuillet conjonctif très résistant, blanc nacré et inextensible • enveloppe intégralement le cerveau et la moelle épinière • se termine par un cul de sac au niveau de S2 • se prolonge par le ligament coccygien jusqu'au coccyx sur lequel il s'insère • 2 feuillets soudés sauf à certains endroits sinus veineux sinus veineux dure-mère Faux du cerveau : - cloison impaire et sagittale - s'insinue dans la scissure interhémisphérique - contient le sinus longitudinal supérieur Tente du cervelet : - cloison transversale insérée sur les bords supérieurs des rochers - ferme la fosse postérieure cloisonne le volume intracrânien en 2 régions sous-tentorielle (ou fosse postérieure) et sus-tentorielle - orifice : trou occipital Les leptoméninges • plus fines et plus proches du SNC • arachnoïde : - tapisse la face interne de la dure-mère - enveloppe souple - villosités arachnoïdiennes - contient les gros vaisseaux • pie-mère : - feuillet très mince et transparent - adhère totalement à la surface du cerveau - contient les petits vaisseaux Les espaces méningés • espace extra-dural : - entre l'os et la dure-mère - virtuel au niveau du crâne (dure-mère adhérente) - l'arborescence des artères méningées en temporo-pariétale HED - rachis : espace rempli de graisse péridurale et de plexus veineux • espace sous-dural : - entre la dure-mère et l'arachnoïde - traversé par les veines cérébrales sinus veineux • espace sous-arachnoïdien : - entre la pie-mère et l'arachnoïde - cloisonné par les trabéculations arachnoïdiennes - contient LCR, artères cérébrales, veines corticales et nerfs crâniens Au niveau intra-rachidien dure-mère arachnoïde pie-mère Protection du SNC Liquide céphalo-rachidien • Remplit les ventricules et les espaces sous-arachnoïdiens • Volume = 140 ml dont 25 ml dans les ventricules • Constitue un « coussin » liquide • Permet l'élimination des déchets rejetés par les cellules • produit par les plexus choroïdes • 400 à 500 ml par 24h • s’écoule dans les espace sousarachnoïdiens par des ouvertures au niveau du 4e ventricule • réabsorbé par le sang au niveau des villosités arachnoïdiennes (granulations de Pacchioni) villosité arachnoïdienne sinus veineux Ventricules latéraux : * tapissés par un épithélium épendymaire * plusieurs parties : corps ventriculaire, carrefour ventriculaire, cornes frontales, occipitales et temporales * communication avec le 3ème ventricule par le trou de Monro * les plexus choroïdes sécrètent le LCR Troisième ventricule : * cavité épendymaire du diencéphale, très étroite, médiane et unique * communique : - en haut avec les ventricules latéraux par les trous de Monro - en bas avec l'aqueduc de Sylvius quatrième ventricule * hypothalamus = portion antéro-inf. de la paroi latérale et du plancher du 3e ventricule Quatrième ventricule * dilatation de la cavité épendymaire au niveau bulbo-protubérantiel * constitué d'un toit et d'un plancher à la face postérieure du bulbe * carrefour fondamental pour la circulation du LCR * plancher : marqué de saillies et de dépressions => contient les noyaux des nerfs crâniens (moteurs, végétatifs, sensoriels et sensitifs) * percé par les trou de Magendie espaces sous-arachnoïdiens * contient les plexus choroïdes du toit du 4ème ventricule sécrétion de LCR Au niveau rachidien PL et rachianesthésie : dans l’espace sous-arachnoïdien (intra-thécal) Analgésie péridurale : dans l’espace péridural Ponction lombaire espace péridural Protection du SNC Barrière hémato-encéphalique Barrière hémato-encéphalique La barrière hémato-encéphalique - protection des cellules cérébrales - cellules endothéliales des capillaires cérébraux : unies par des jonctions très serrées - certaines substances traversent par transport actif : glucose, acides aminés essentiels, certains électrolytes… - d’autres traversent facilement : O2, CO2, acides gras, alcool, anesthésiques… - d’autres traversent très lentement : urée, créatinine, la plupart des ions… - d’autres ne traversent jamais : protéines… ANATOMIE DU SNC A) L’ENCEPHALE B) LA MOELLE EPINIERE C) LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL D) LA VASCULARISATION E) LE NEURONE ET SON FONCTIONNEMENT LA VASCULARISATION A) LE SYSTEME ARTERIEL B) LE SYSTEME VEINEUX LE SYSTEME ARTERIEL Il S’agit d’un système simple : - artères carotides internes en avant - système vertébro-basilaire en arrière Polygone de Willis - 2 artères cérébrales antérieures - 1 artère communicante antérieure - 2 artères cérébrales moyennes (art sylviennes) - 2 artères cérébrales postérieures - 2 artères communicantes postérieures LE SYSTEME VEINEUX Sinus veineux : - contenus dans la dure-mère - drainent les veines cérébrales - se jettent principalement dans la veine jugulaire interne - on distingue : les sinus longitudinaux supérieur et inférieur le sinus droit et le torcular les deux sinus transverses et sigmoïdes les deux sinus caverneux Sinus longitudinal sup Sinus longitudinal inf Sinus droit Sinus caverneux Sinus transverse Artère spinale antérieure Artère radiculomédullaire Artère spinale postérolatérale ANATOMIE DU SNC A) L’ENCEPHALE B) LA MOELLE EPINIERE C) LA PROTECTION DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL D) LA VASCULARISATION E) LE NEURONE ET SON FONCTIONNEMENT LE NEURONE • • • • Cellule hautement différenciée Rôle: transmettre l’influx nerveux Un corps cellulaire avec des ramifications recueillant l’information Un axone long et unique conduisant l’information vers d’autres neurones ou des cellules musculaires, glandulaires LE NEURONE • Différences morphologiques. • Classification fonctionnelle : sensoriel, moteur, interneurone • Classification morphologique : pseudo-unipolaire, multipolaire, bipolaire Les autres cellules • Les cellules gliales: • Ne transmettent pas l’influx nerveux • 10 à 50 fois plus nombreuses que les neurones (100 milliards) • Nourrisent, éliminent les déchets et supportent les neurones (astrocytes), les protègent (microglie) et constituent la gaine de myéline (oligodendrocytes). • Système nerveux périphérique : support = cellules satellites et myéline = cellules de Schwann LES NEURONES • • • Les neurones forme un réseau à travers lequel circule l’influx nerveux (potentiel d’action). • Dentrites => axone => terminaisons L’influx nerveux passe d’un neurone à l’autre par le biais de neurotransmetteurs (transmission chimique). La transmission électrique directe entre 2 neurones existe, mais elle est beaucoup plus rare. Terminaisons des axones-dentrites = synapse LA SYNAPSE • • • • Zone de jonction entre 2 neurones Fente synaptique ≈ 0.02 micron Libération des neurotransmetteurs • Canaux calciques voltages dépendants Un neurotransmetteur = plusieurs sous-types de récepteurs. • Excitation ou inhibition du neurone post-synaptique (0.5 millisec). LES NEUROTRANSMETTEURS • • • • • • • Acétylcholine: • Excitateur: contraction musculaire, excrétion de certaines hormones (eveil, colère, soif…Alzheimer) Dopamine: • Inhibiteur: contrôle du mouvement et de la posture (humeur, dépendance…Parkinson) GABA (acide gamma aminobutyrique): • Inhibiteur: très répandu dans le cortex, fonction corticale Glutamate: • Excitateur: apprentissage, mémoire Noradrénaline: • Vasoconstriction, augmentation de la fréquence cardiaque… Sérotonine: • Sommeil, humeur…dépression, agressivité GABA et glutamate sont les 2 plus importants au niveau cérébral L’ INFLUX NERVEUX • Neurone = cellule électriquement active • Reçoit des influx de milliers d’autres neurones • Excitateurs : favorisent le déclenchement d’un nouveau potentiel d’action • Inhibiteurs : inhibent le déclenchement d’un nouveau potentiel d’action • Si excitateurs > seuil de dépolarisation : nouveau potentiel d’action LE POTENTIEL D’ ACTION • • • • Dépolarisation brève et réversible qui se propage le long de l’axone (canaux ioniques) Amplitude et intensité variables mais toujours identiques pour une cellule donnée. Loi du « tout ou rien »: • < seuil de dépolarisation: rien • >seuil de dépolarisation: potentiel d’action Période réfractaire : • Période après le passage du PA ou la membrane n’est plus stimulable • Évite le retour en arrière LE POTENTIEL D’ ACTION • Potentiel de repos : • Équilibre entre K+ intracellulaire et Na + extracellulaire • Extérieur membrane : + • Intérieur membrane : - LE POTENTIEL D’ ACTION • • • Passage du PA: ouverture des canaux sodiques • Entrée du Na + => dépolarisation membranaire Repolarisation: ouverture des canaux potassiques • Sortie du K + Restauration du gradient Na + /K + • Rôle des pompes Na + /K + LA MYELINE • • • Substance grasse formant une gaine autour de l’axone. Axone nu tous les 0.2 à 2 mm = nœuds de Ranvier Propagation saltatoire de l’influx ( plus rapide ) MERCI POUR VOTRE ATTENTION
