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Chapitre 6
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
1. Formation embryonnaire
2. Les ventricules cérébraux
3. Les protections du système nerveux central
3.1 Les méninges
3.2 Le liquide céphalorachidien
3.3 La barrière hématoencéphalique
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 La matière blanche
7.3 Les noyaux gris centraux
7.4 La latéralisation du cerveau
8. Le cervelet
9. L’éveil et le sommeil
10. Le système nerveux autonome
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 télencéphale.
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
1. Formation embryonnaire du système nerveux
Gouttière
neurale
Le système nerveux se forme au début de la troisième semaine de
vie embryonnaire. L’embryon ressemble alors à un petit disque allongé mesurant moins de 2 mm de longueur. À ce stade de développement, 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 mésoderme donnera naissance aux os du squelette et aux muscles ;
l’ectoderme se développera pour former le système nerveux et la
peau.
Le système nerveux se forme par un repli d’une zone du dos appelée 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.
Plaque neurale
19 jours
Ectoderme
Crête neurale
Gouttière neurale
20 jours
22 jours
26 jours
Tube neural
Vers la quatrième semaine de gestation, la partie antérieure du tube
neural s’épaissit localement et forme trois renflements distincts appelés, 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
Î cerveau antérieur (prosencéphale)
Î cerveau moyen (mésencéphale)
Î cerveau postérieur (rhombencéphale
Chapitre 6
Cerveau antérieur
(prosencéphale)
Cerveau moyen
(mésencéphale)
Cerveau postérieur
(rhombencéphale)
Tube neural
Télencéphale
(cerveau)
Télencéphale
(cerveau)
Mésencéphale
Mésencéphale
Myélencéphale
Métencéphale
Diencéphale
Diencéphale
Métencéphale
Bulbe
rachidien
Myélencéphale
Moelle épinière
Télencéphale
(cerveau)
Diencéphale
•
Mésencéphale
Métencéphale Myélencéphale
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 longitudinalement en deux masses latérales qui formeront les deux hémisphères cérébraux. Chez les animaux supérieurs, particulièrement chez l’humain, le télencéphale prend des proportions
énormes. Il devient si gros, qu’il finit par recouvrir, en se repliant 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.
Le reste du cerveau antérieur forme le diencéphale. Cette partie
se différencie en trois structures : le thalamus, l’hypothalamus
et l’épithalamus.
6-4
Gilles Bourbonnais
Cerveau antérieur :
• Télencéphale (cerveau)
• Diencéphale
Ne confondez pas « cerveau » et
« encéphale ». L’encéphale comprend toute la matière nerveuse
enfermée dans la boîte crânienne
alors que le cerveau ne comprend
que les hémisphères cérébraux.
Remarquez que le cerveau constitue tout de même plus de 80 % de
la masse de l’encéphale.
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 annulaire). 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.
ƒ Cerveau
=
hémisphères cérébraux
ƒ Tronc cérébral
=
mésencéphale + pont + bulbe rachidien
•
Cerveau antérieur
(prosencéphale)
→ Télencéphale
→Cerveau
→ Diencéphale
→Thalamus
→ Hypothalamus
→ Épiphyse
•
Cerveau moyen
(mésencéphale)
→ Mésencéphale
•
Cerveau postérieur
(rhombencéphale)
→ Métencéphale
→ Myélencéphale
→ Pont
→ Cervelet
→ Bulbe rachidien
6-5
Chapitre 6
Cerveau
(hémisphère
gauche)
Derrière de
la tête
Devant de
la tête
Cervelet
Pont
Bulbe rachidien
Encéphale
Vue externe
Moelle épinière
Hémisphère
gauche
Hémisphère
droit
Hémisphère
droit
Hémisphère
gauche
Nerfs
crâniens
Pont
Cervelet
Bulbe
rachidien
Encéphale
Vue du dessous
Encéphale
Vue du dessus
Corps calleux
Épiphyse
Gilles Bourbonnais, Corel 8
Cerveau
(hémisphère
droit)
Thalamus
Mésencéphale
Hypothalamus
Pont
Cervelet
Bulbe rachidien
Moelle épinière
Encéphale
Vue en coupe
6-6
Moelle
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 antérieure s’élargit par endroits et forme quatre cavités appelées
« ventricules cérébraux ».
2
1
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 traverse le mésencéphale et fait communiquer le troisième ventricule
avec le quatrième situé sous le cervelet. Enfin, du quatrième ventricule, 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 céphalorachidien.
Ventricules
latéraux (1 et 2)
Troisième
ventricule
Quatrième
ventricule
Aqueduc de
Sylvius
Les ventricules cérébraux
Le liquide céphalo-rachidien se forme à partir de structures spéciales tapissant le plafond des ventricules : les plexus choroïdes.
Ces plexus sont riches en petits vaisseaux sanguins qui laissent
continuellement filtrer à travers leurs parois une partie du liquide
formant le sang. Des cellules spéciales recouvrant ces petits vais
6-7
Chapitre 6
seaux 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 céphalorachidien 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).
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 liquide qui s’accumule dans les ventricules fera grossir anormalement la tête en comprimant le tissu nerveux sur la boîte
crânienne. L’enfant peut alors souffrir de séquelles plus ou
moins graves (cela va d’aucune séquelle à un coma profond et
irréversible).
6-8
Le système nerveux central est recouvert des méninges, trois membranes
richement vascularisées.
Le système nerveux central contient
environ 150 ml de liquide céphalorachidien. Le liquide est produit par
les plexus choroïdes au même
rythme qu’il est réabsorbé au niveau des méninges. Comme les
plexus choroïdes produisent environ un litre de liquide par jour, tout
le liquide est donc renouvelé en
approximativement trois à quatre
heures.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 substances chimiques nocives et des variations de la composition chimique du sang par ce qu’on appelle la barrière hématoencéphalique.
3.1. Les méninges
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.
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.
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 piemère, 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.
3.2. Le liquide céphalo-rachidien
L’encéphale perd 47 % de son poids
grâce au liquide céphalo-rachidien.
Le liquide céphalo-rachidien présent dans l’espace sousarachnoïdien 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.
Le liquide céphalo-rachidien permet également l’élimination des
déchets rejetés par les cellules du système nerveux.
6-9
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 capillaires du corps. Ils agissent comme un puissant filtre ne laissant
passer dans le liquide interstitiel des neurones que certaines substances bien précises.
Liquide interstitiel
La paroi des capillaires sanguins
n’est formée que d’une seule couche de cellules aplaties. Ces cellules 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.
Cellule
Capillaire
sanguin
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 entre 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 produire dans le sang. Puisque la moindre modification de
l’environnement chimique des neurones peut en perturber le fonctionnement, il est essentiel que le liquide interstitiel dans lequel ils
baignent soit le plus stable possible.
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 barrière et atteindre la ou les tumeurs cérébrales.
6-10
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 déclenchant 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 correctement 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.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
Ponction lombaire
eut prélever, à l’aide d’une grande aiguille introduite entre deux vertèbres du dos, un peu du liquide céphalo-rachidien de l’espace sousarachnoïdien (5 à 10 ml, en général). Cette opération, appelée ponction 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 liquide provoque de violents maux de tête qui obligent le patient à demeurer 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 céphalo-rachidien, si on retire une partie de celui-ci, l’encéphale
« s’écrase » sous son propre poids).
Épidurale
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 épinière (comme on peut parfois le lire
dans les journaux).
Notez, sur la figure ci-dessous, la cavité épidurale, cette cavité emplie de tissu graisseux richement vascularisé formant un coussin protecteur 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 seringue 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.
6-11
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
Î
fibres « ascendantes » : fibres acheminant les influx sensitifs vers l’encéphale (les influx « montent » vers
l’encéphale) ;
Î
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);
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. 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.
6-12
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 sensibilité (paresthésie) des membres
inférieurs. Une lésion grave au
niveau du cou peut provoquer la
quadriplégie, la perte de motricité
et de sensibilité des membres supérieurs, 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 pourquoi 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 vertèbre.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
La moelle épinière
DOS
Matière blanche
Nerf rachidien
Matière grise
Racine dorsale
du nerf rachidien
Corne postérieure
Corne antérieure
Racine ventrale
du nerf rachidien
Vertèbre
VENTRE
Espace
DOS
sous-arachnoïdien
Espace épidural
Gilles Bourbonnais, Corel 8
Nerf rachidien
VENTRE
6-13
Chapitre 6
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 fibres motrices.
Plexus
cervical
Plexus
brachial
Nerfs
intercostaux
Plexus
lombaire
Racine
postérieure
Ganglion
spinal
Plexus sacré
Queue
de cheval
Racine
antérieure
Nerfs
cervicaux
C1 à C8
Nerfs
thoraciques
T1 à T12
Nerfs
lombaires
L1 à L5
Nerfs
sacrés
S1 à S5
Nerf
coccygien
Nerf
rachidien
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 (voir figure à la page suivante).
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.
6-14
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 neurones 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 musculaires.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
Neurone
sensitif
L’arc réflexe
Stimulus
Corps cellulaire
Neurone d’association
Neurone sensitif du neurone sensitif
Ganglion rachidien
Racine dorsale
Récepteur
Nerf rachidien
Muscle
fléchisseur
Racine ventrale
Substance grise
Neurone moteur
Substance blanche
Nerf rachidien
Gilles Bourbonnais
Neurone
moteur
Racine dorsale
du nerf rachidien
Ganglion
rachidien
Muscle
Racine ventrale
du nerf rachidien
Réponse
6-15
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 rapidement la posture en contractant les muscles nécessaires pour redresser la posture.
Certains réflexes n’impliquent que deux neurones (un neurone sensitif faisant synapse sur un neurone moteur) alors que d’autres impliquent un grand nombre de neurones d’associations.
Exemple :
Pouvez-vous deviner le but de ce réflexe?
Récepteur
(nocicepteur)
Neurone sensitif
Muscle fléchisseur
de la jambe
Muscle extenseur
Neurone inhibiteur
Neurone excitateur
6-16
Muscle
extenseur
Muscle
fléchisseur
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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.
Thalamus
Corps calleux
Épiphyse
Commissure
interthalamique
Hypothalamus
Hypophyse
Mésencéphale
Pont (protubérance
annulaire)
Bulbe
rachidien
Cervelet
Moelle
épinière
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 coupes dans le tronc cérébral. De l’extérieur, on ne peut voir que la
matière blanche.
6-17
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.
•
•
fibres descendantes : fibres relayant des influx moteurs provenant du cerveau vers les neurones moteurs de la moelle épinière.
fibres ascendantes : fibres relayant au cerveau des influx provenant des neurones sensitifs.
Des faisceaux de substance blanche relient également le tronc cérébral 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 vaisseaux sanguins. Le centre cardio-vasculaire est lui-même contrôlé 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.
6-18
La plupart des fibres reliant le
cerveau à la moelle épinière se
croisent au niveau du tronc
cérébral (celles qui ne se croisent 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.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
Certains de ces noyaux contrôlent également les réflexes respiratoires comme la toux, l’éternuement et le hoquet. Plusieurs
médicaments contre la toux agissent en inhibant les neurones du
centre de la toux.
À très forte dose, ces médicaments 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.
•
Centres de la déglutition et du vomissement :
Les différents mouvements nécessaires pour déglutir sont programmés 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 lorsqu’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 faisant 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 modulateur diffus agit un peu comme les boutons contrôlant le volume, les basses et les aigus sur un appareil radio.
Quelques-uns de ces noyaux situés dans le tronc cérébral, forment 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 nombre 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
6-19
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 cocaïne ou les amphétamines, agissent sur ces noyaux.
Les noyaux du tronc cérébral :
•
•
•
•
•
6-20
Relais (synapses)
Centre cardio-vasculaire
Centres respiratoires
Déglutition et vomissement
Systèmes modulateurs
diffus
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
6. Le diencéphale
Le diencéphale est situé immédiatement au-dessus du tronc cérébral, sous le cerveau qui le recouvre complètement. Les trois principales structures qui le constituent sont : le thalamus,
l’hypothalamus et l’épithalamus.
Circadien, de circa = autour et diem = le jour
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.
Le thalamus est un important relais de l’information entre les organes des sens et le cerveau.
Cerveau
L’hypothalamus, comme nous le verrons, joue un rôle prépondérant dans la régulation du fonctionnement des organes internes et
dans le maintien de l’homéostasie.
Thalamus
6.1. Le thalamus
Oeil
Oreille Peau
Le thalamus constitue environ 80% de la masse du diencéphale. Il
est formé de deux masses ovoïdes d’environ 3 cm de longueur reliées entre elles par un petit faisceau de fibres, la commissure interthalamique. Le thalamus est surtout formé de matière grise regroupée 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 (transportant 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 important 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 cerveau. 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 thalamus 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.
6-21
Chapitre 6
Cerveau
(hémisphère gauche)
Commissure
interthalamique
Épiphyse
Thalamus
Hypothalamus
Hypophyse
Pont
Bulbe
rachidien
Cerveau
(hémisphère gauche)
Ventricules
Gilles Bourbonnais
Thalamus
6-22
Cerveau
(hémisphère droit)
Hypothalamus
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 importantes 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 maintien 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 organes 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 responsable de l’augmentation de la fréquence cardiaque, de la dilatation de la pupille de l’œil, du ralentissement du système digestif, 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 constitue qu’une structure, parmi plusieurs autres du système limbique, intervenant dans l’élaboration des émotions, nous en reparlerons.
Cependant, c’est l’hypothalamus qui, via le système nerveux
autonome, déclenche les réponses physiques aux émotions
comme, par exemple, les palpitations cardiaques liées à la peur
ou à la colère.
6-23
Chapitre 6
3. Contrôle de la température corporelle :
Certains neurones de l’hypothalamus détectent les moindres variations de température du sang et organisent la réponse appropriée 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 constriction (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 animaux à fourrure, provoque le redressement des poils. Ce mécanisme permet d’augmenter
l’épaisseur de la fourrure et donc
d’en augmenter les qualités isolantes. 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 permet d’augmenter l’activité du système immunitaire tout en réduisant le taux de reproduction de certains microbes sensibles à
toute élévation de température au-delà de la température normale du corps.
4. Régulation de l’appétit :
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 responsable 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
« osmorécepteurs » 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 osmoré
6-24
Il y a quelques années, on a découvert 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 assouvie, ne s’arrête plus de manger.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
cepteurs résulte en une sensation de plus en plus désagréable de
soif qui vous poussera à chercher à boire afin de rétablir votre
homéostasie.
L’hypothalamus agira également sur de nombreux organes,
toujours 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) contrôle à peu près toutes les fonctions
nerveuses reliées au maintien de
l’homéostasie. Elle constitue en quelque sorte le « cerveau » de notre
monde intérieur. Remarquez également 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 témoignant de l’activité du système nerveux
autonome). La satisfaction de cette
faim déclenche une sensation de
plaisir (émotions). Par contre, un décalage horaire ou une forte émotion
peuvent couper l’appétit et faire oublier
la soif. La fièvre (régulation de la température) 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 approche.
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 endocrines 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.
6-25
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 hormonales
Ah les hormones, qu’est-ce que ça ne nous fait
pas faire !
6-26
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
7. Le télencéphale (le cerveau)
Le cerveau constitue 83 % de la
masse de tout l’encéphale.
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
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 hémisphère est associé au côté du corps qui lui est opposé. L’hémisphère
droit, par exemple, reçoit les informations et contrôle les mouvements 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 matière blanche. On peut observer, disséminées dans la matière blanche, de grosses masses de matière grise, les noyaux gris centraux.
7.1. Le cortex
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.
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 circonvolutions (ou gyri). Certains plis plus profonds, les fissures (ou
scissures) constituent de bons repères anatomiques. La plus profonde 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.
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.
6-27
Chapitre 6
Substance
blanche
Fissure
longitudinale
Circonvolution
Sillon
Ventricules
Corps calleux
Cortex
Insula
Thalamus
Noyaux gris
centraux
Hypothalamus
A
Hémisphère droit
Hémisphère gauche
Lobe pariétal
Lobe frontal
Gilles Bourbonnais
Lobe occipital
Nerf
olfactif
Lobe
temporal
Pont
B
Bulbe
rachidien
A. Coupe de l’encéphale montrant les structures du cerveau
B. Lobes du cortex (hémisphère gauche)
6-28
Cervelet
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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, élaborent et contrôlent les mouvements musculaires.
•
Aires sensitives
Ces aires reçoivent et analysent les informations sensorielles. Il y en a plusieurs réparties dans les différents lobes. Le
lobe occipital, par exemple, contient toutes les zones de perception et d’analyse des informations visuelles provenant
des yeux. Une autre aire, dans le lobe temporal, reçoit les informations olfactives. Une aire importante du lobe pariétal
reçoit toutes les informations sensorielles provenant des récepteurs nerveux de la peau.
•
Aires d’association
Ces zones, très étendues chez les humains, ne sont pas directement 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
supérieures (intelligence, raisonnement, imagination, etc.).
Situées surtout dans les lobes frontaux et pariétaux, elles
n’ont pas de délimitation précise.
Aire sensitive
somesthésique
Aire motrice
Aire motrice du
langage
Aire visuelle
Aires motrices
Aires sensitives
Aires non spécifiques
Gilles Bourbonnais
Aire auditive
Aire olfactive
(sous le lobe temporal)
6-29
Chapitre 6
7.2. La matière blanche
La matière blanche du cerveau est formée de fibres (axones) myélinisées reliant différentes composantes du système nerveux. On peut
diviser ce vaste réseau de communication en trois catégories :
•
Fibres d’association
Ce sont les fibres nerveuses reliant entre elles les différentes zones du cortex. L’information visuelle perçue et analysée par les
lobes occipitaux peut, par ces fibres, être transmise aux lobes
frontaux qui compareront ces informations avec d’autres sensations provenant d’autres régions et avec les informations mémorisées.
•
Fibres commissurales
Ce sont les fibres reliant l’hémisphère gauche à l’hémisphère
droit. Presque toutes les fibres commissurales sont comprises
dans un gros faisceau de fibres appelé « corps calleux ».
•
Fibres de projection
Ces fibres acheminent l’information sensorielle provenant des
structures inférieures de l’encéphale vers le cortex et les informations motrices élaborées dans le cortex vers les muscles (via
le tronc cérébral et la moelle épinière).
Fibres commissurales
(corps calleux)
Gilles Bourbonnais
Fibres d’association
6-30
Fibres de projection
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
Utilisons-nous vraiment seulement 10 % de notre cerveau ?
On l’entend souvent dire ! Mais rien n’est plus faux. Cette croyance voulant qu’on n’utilise que 10 % de nos capacités mentales remonte probablement au début du siècle. À cette époque, seules certaines petites zones du cerveau avaient été étudiées (environ 10 % justement !). On ignorait 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.
7.3. 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, appelés corps striés, sont le noyau caudé et le noyau lenticulaire.
Corps
striés
Noyau
caudé
Noyau
lenticulaire
Thalamus
Queue du
noyau caudé
Amygdale
(noyau amygdalien)
Les noyaux gris centraux jouent un rôle important dans le contrôle
des mouvements élaborés par le cortex.
6-31
Chapitre 6
7.4. 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 gauche.
Nous ne sommes pas conscients de cette latéralisation puisque toutes 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 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.
•
Motricité :
Chez un droitier (90% des gens sont droitiers), les aires motrices
de l’hémisphère gauche sont plus développées que les aires correspondantes de l’hémisphère droit. Cette domination des habiletés manuelles d’une main sur l’autre, ou plus précisément d’un
hémisphère sur l’autre, est une propriété unique au cerveau humain, 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 caractérisé par une grande difficulté à parler. La personne peut devenir 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
également limités à l’hémisphère gauche (aire auditive primaire
et aire auditive d’association).
6-32
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 chirurgicalement 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 raisonnement 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….).
6-33
Chapitre 6
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
plutôt 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 visage). L’hémisphère droit serait également plus émotif, plus
sensible que l’intellectuel de gauche.
Cerveau gauche
•
•
•
•
Contrôle du côté droit
•
Habileté manuelle
•
Langage parlé et écrit
Raisonnement logique, mathémati- •
que
•
•
Cerveau droit
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.
6-34
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
8. Le cervelet
Cervelet
Le cervelet représente environ 11 % de la masse cérébrale. Il contient 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 motricité volontaire, son activité demeure au niveau de l’inconscient.
Le cervelet reçoit des informations en provenance du cortex le prévenant des mouvements que celui-ci désire effectuer. Il reçoit également des informations des organes des sens l’informant de la position 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).
Cortex Cortex
moteur sensitif
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.
Cervelet
Chez les personnes souffrant de lésions au cervelet, les gestes sont
brusques, saccadés et manquent de précision.
Muscles Organes
des
sens
6-35
Chapitre 6
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
« système réticulaire activateur » ou SRA. Comme nous l’avons
vu au module précédent, les neurones de ces noyaux gris agissent
en stimulant continuellement un très grand nombre de neurones des
centres 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 sommeil 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 plupart 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 respiratoire et cardiaque, tension musculaire réduite (mais on
peut parfois observer des mouvements).
Si on réveille un dormeur en sommeil lent, celui-ci déclare généralement ne se souvenir de rien sinon de quelques vagues
pensées. Parfois, mais c’est rare, la personne peut rapporter
avoir rêvé.
6-36
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
Sommeil paradoxal
4
3
2
1
Première nuit
1
2
4
3
5
6
7
8
4
3
2
1
Deuxième nuit
Stades du sommeil
1
2
4
3
5
6
7
8
4
3
2
1
Troisième nuit
1
2
4
3
5
6
7
8
Nombre d’heures de sommeil
16
Durée du sommeil (heures par jour)
14
Paradoxal (REM)
12
10
8
Lent
6
4
2
0
1
2
3
5
10
20
35
60
90
Âge
6-37
Chapitre 6
On divise le sommeil lent en quatre stades. Le stade 1 correspond 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, environ une heure après s’être endormi, que le cerveau modifie
radicalement son activité. Le dormeur entre en sommeil paradoxal.
Caractéristiques du sommeil paradoxal :
•
Intense activité du cerveau : le cerveau est aussi actif (parfois 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 rapides mouvements saccadés tout au long du sommeil paradoxal (on ignore pourquoi, cela n’a rien à voir avec le contenu 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 niveau des yeux).
•
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).
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
6-38
Selon le spécialiste du sommeil William
Dement, le sommeil lent, c’est un cerveau ralenti dans un corps mobile alors
que le sommeil paradoxal, c’est un
cerveau actif, halluciné, dans un corps
paralysé.
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 paradoxal). 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 heures 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 peuvent 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.
6-39
Chapitre 6
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 dépenserez 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 certainement pas de récupération puisque le cerveau est encore plus actif pendant 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 paradoxal pendant une nuit, la nuit suivante, les phases de sommeil paradoxal seront plus fréquentes et plus longues, comme si le cerveau cherchait à rattraper le sommeil paradoxal qu’il a manqué. Cette phase de
sommeil doit donc jouer un rôle important dans le fonctionnement du cerveau. 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 demande).
6-40
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 ralentissent.
La plupart des organes reçoivent des terminaisons nerveuses provenant 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 impulsions nerveuses à l'organe qu'ils contrôlent. Cependant, en certaines
circonstances, un système peut devenir beaucoup plus actif que
l'autre.
6-41
Chapitre 6
Les fibres du système nerveux autonome sont toujours formées de
deux neurones.
Un premier neurone dont le corps cellulaire est situé dans le système 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
Parasympathique
Acétylcholine
Organe
Sympathique
6-42
Noradrénaline
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 crâniens, principalement le nerf vague, le dixième des douze nerfs
crâniens. Certaines fibres proviennent également de la portion terminale 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 légèrement le système sympathique. Par contre, en cas d’urgence, de danger 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.
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.
Inversement, le système sympathique 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.).
6-43
Chapitre 6
Système sympathique
Système parasympathique
Constriction de
la pupille
Nerf crânien III
Dilatation de
la pupille
Nerf crânien VII
Oeil
Inhibition de
la salivation
Nerf crânien IX
Glande salivaire Stimulation de la
production de salive
Dilatation
des bronches
Constriction
des bronches
Poumons
Augmentation de
la fréquence
cardiaque
Baisse de la fréquence
cardiaque
Stimulation de la Coeur
production de
glucose
Nerf crânien X
(nerf vague)
Stimulation de la
digestion
Foie
Sécrétion
d’adrénaline
Glandes
surrénales
sécrétion
Stimulation de la
digestion et des contractions
musculaires
Intestins
Relaxation de
la vessie
Stimulation de
l’orgasme
6-44
Pancréas Stimulation de la
Inhibition de
la digestion
Gilles Bourbonnais
Chaîne
sympathique
Estomac
Vessie
Stimulation de la
contraction de la
vessie
Stimulation de
l’activité sexuelle
Organes
reproducteurs
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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 cortex).
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 provenant de l’intérieur de l’organisme.
Mais l’hypothalamus peut également réagir à des informations conscientes provenant du cortex. Imaginez, par exemple, qu’un policier
vous arrête pour excès de vitesse. Il s’approche de votre voiture,
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.
6-45
Chapitre 6
Effets du système nerveux autonome sur les organes
Sympathique
Cœur
Glandes salivaires
Œil
Glandes surrénales
Poumons
Système digestif
Foie
Reins
Vaisseaux sanguins
Organes génitaux
6-46
Parasympathique
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 hémisphères 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 hormone appelée mélatonine.
Fibres
rales
commissu- Fibres nerveuses permettant la communication entre les deux
hémisphères.
Fibres de projec- Fibres nerveuses reliant le cortex aux zones inférieures du SNC.
tion
Hydrocéphalie
Anomalie causée par une accumulation de liquide céphalorachidien dans les ventricules cérébraux.
Hypothalamus
Structure du diencéphale jouant un rôle important dans le contrôle
de l’activité du milieu intérieur.
Liquide
céphalo- Liquide sécrété par les plexus choroïdes des ventricules cérébraux. Le liquide s’écoule à la surface du SNC où il est absorbé
rachidien
par le sang.
Noradrénaline
Neurotransmetteur relâché par les fibres sympathiques.
Noyaux gris cen- Amas de matière grise dans la matière blanche du télencéphale.
traux
Chapitre 6
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 élabore le liquide céphalo-rachidien.
Ponction lombaire
Technique consistant à prélever un échantillon de liquide céphalorachidien 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 formé 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.
6-48
Anatomie fonctionnelle du système nerveux
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
Tronc cérébral
Cervelet
Corps calleux
Thalamus
Hypothalamus
Cortex
Noyaux gris centraux
Ventricule
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 système 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) ?
6-49
Chapitre 6
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?
Récepteur du pied
Muscle fléchisseur de la
jambe
Muscle extenseur de la jambe
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 hypothèse?
6-50