Hydrodynamique du LCR

20/04/17
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HY D R O D Y N A M I Q U E D U L C R
I. Généralités
Schéma
Représentation schématique et non anatomique.
L’eau > 60% de la masse de notre corps, il entoure, pénètre, circule et forme le LCS.
Le rôle du LCS est principalement mécanique et biochimique. Il est renouvelé constamment car il a un rôle d’épuration dans notre système.
 500ml/j avec un renouvellement de l’ordre de 4 fois le volume dans une journée.
Plexus choroïdes, ventricules, ESA crânien, ESA rachidien, granulation de Pachioni, circulation veineuse.
L’objectif est d’apporter des informations sur la physiologie des écoulements et de la mécanique cranio-rachidienne.
La boite crânienne est de nature indéformable, rigide. Le SNC se positionne dans cette boîte et la ME se positionne dans le fourreau rachidien.
Ce système est composé d’une boite rigide, indéformable connecté au canal rachidien qui lui notamment dans le bas va fournir une zone
élastique, un sac d’expansion de notre système.
II. Le LCS
Schéma
Le deuxième compartiment extra-crânien dans lequel le LCS vient finalement combler le vide.
Le 3e compartiment est le compartiment ventriculaire avec ses particularités de géométrie différentes entre le système ventriculaire en forme
de bananes arrondies, les foramens en communication avec le V3, une zone particulière qui est l’aqueduc de Silvius (tube courbé).
Son rôle est un rôle de :
- protection
- nutrition
- d’élimination des déchets
- homéostasie
- ventilation
- adaptation
Notre système intra-crânien ne peut fonctionner que si la PIC est en relation avec la PA. On a un système avec un volume qui va varier au cours
de la vie (dégénérescence cérébrale) qui va finalement faire perdre du volume et de la matière cérébrale et pour maintenir une PIC constante
ou au moins à bonne valeur pour la pression de perfusion, le LCS qui est sécrété de manière constante va venir réguler ces variations de
volumes cérébraux pour que le volume de la boite crânienne soit toujours rempli.
La matière perdue au niveau cérébrale est donc remplacée par le LCS.
Alimenté par artère et drainé par système veineux.
A. Fonctions
C’est un peu comme un système lymphatique, il va tenir une place importante dans les échanges métaboliques, nutriments du cerveau,
élimination régulière des toxines.
De part sa composition, il va permettre de contrôler par différentes prises (ponction lombaire) et de suivre le bon fonctionnement de l’activité
métabolique du système.
Si on s’intéresse à son rôle mécanique : on peut revenir à un cours de L1 (histoire du glaçon reposant dans la mer et l’influence d’Archimède sur
ce système).
Le SNC pèse 1500G, il flotte et donc son poids n’est effectif que de 50g. Son poids est minimisé par la poussée d’Archimède. Le LCR a aussi un
rôle d’amortisseur contre les chocs. C’est aussi un régulateur direct de la pression intracrânienne (si la PIC augmente, baisse de la perfusion
cérébrale).

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B. Composition
Le LCS c’est de l’eau à 99%. C’est un liquide clair, « eau de roche » avec une densité proche de celle de l’eau et de sa viscosité également.
La composition du LCR diffère un peu de celle du plasma car le LCR possède des taux inférieurs :
- protéine
- glucose
- potassium
- chlore (supérieur)
La composition varie également en fonction du lieu de prélèvement. On a une variation entre un prélèvement au niveau ventriculaire et au
niveau rachidien.
Ce LCS transporte également des molécules synthétisés par les PC : albumine, folates, thyroxine, VitB12, VitC, VitE.
Tout ce système liquidien est aussi appelé les « reins du cerveau ». Le LCS permet d’épurer et de maintenir un LCS propre. Élimination des
métabolismes liés à l’activité synaptique, lactate et CO2.
Il élimine également l’excès des ions K+ et des neurotransmetteurs venant du cerveau ainsi que tous les produits de dégradation des cellules
épithéliales, des particules bactériennes et des particules virales. Il régule la bonne concentration des différents composés.
Lors de la neuro-dégénérescence, ce LCS va être un témoin de cette évolution et des différents désordres cérébraux tel qu’un stress oxydatif ou
un phénomène inflammatoire.
Par exemple : le diagnostic in vivo de la maladie d’Alzheimer = prélèvement de LCS et observation des molécules de type A bêta42 ou des
protéines Tau.
Schéma
Volume varie en fonction de l’âge, pour un adulte sain = 140ml de LCS renouvelé environ 4 fois par jour.
C. Sécrétion
À partir des plexus choroïdes se trouvant au niveau des ventricules latéraux, V3 et du V4. Ce sont des finalités vasculaires très largement
irriguées par du sang artériel et ce PC, comme une usine de filtration du plasma par des échanges et par un contrôle électrique des ions, va
permettre à partir de l’excrétion du plasma de sécréter du LCS à l’intérieur des cavités.
Par l’effet des échanges des ions, en utilisant la propriété des gradients osmotiques, les PC aboutissent à la sécrétion du LCS à l’intérieur de
notre système ventriculaire.
Au niveau des capillaires, on a aussi la possibilité de fabriquer ce liquide.
Les PC ne sont pas l’unique source des sécrétions de LCS. De manière commune, le LCS et les fluides extracellulaires font ensemble partis du
SNC.
Si une partie du LCS peut provenir du liquide interstitiel cérébral, et bien il vient du gradient osmotique au niveau des capillaires  ce gradient
va favoriser l’échange liquidien entre le système vasculaire et interstitiel. Mécanisme de Starling  machinerie global dans le SNC qui se charge
de ces régulations.
D. Résorption
C’est un peu pareil.
Depuis de nombreuses années, on situe la résorption principale du LCS à l’intérieur des villosités arachnoïdiennes (granulations de Pacchioni
venant invaginer le système vasculaire et qui sont comme un pont, une excroissance vasculaire fonctionnant comme un système de soupape 
basé sur un mécanisme de pression). La pression du LCS au niveau IC est la même ou voisine de celle du sang qui va circuler à l’intérieur des
sinus.
La pression du LCS augmente jusqu’à ce qu’elle soit supérieure à celle du sang  permet la résorption dans les sinus.
Ces villosités arachnoïdiennes ne naissent que quelques mois après la naissance.
Autre source de résorption : elle se fait aussi au niveau capillaire par le mécanisme de Starling, également au niveau des gaines nerveuses et
notamment l’ensemble des gaines que l’on retrouve au niveau de la moelle épinière et de ses différents passages possibles. Et puis également
au niveau des PC qui tiendraient un rôle de sécrétion mais également pourquoi pas de résorption.

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III. Répartition du LCS
Schéma
Cf cours anatomie.
Les ventricules cérébraux sont au nombre de quatre : les ventricules latéraux, un dans chaque hémisphère cérébral, le troisième ventricule au
milieu entre les deux thalamus, et le quatrième ventricule en arrière du tronc cérébral au milieu du cervelet. Ces cavités communiquent entre
elles par des foramens interventriculaires. Le trou de Monro fait communiquer les ventricules latéraux et le troisième ventricule, l’aqueduc du
mésencéphale (ou aqueduc de Sylvius) fait communiquer le troisième et le quatrième ventricule.
Les espaces sous-arachnoïdiens contiennent le LCS.
Espace sous-arachnoïdien intra-crânien et rachidien.
Schéma
Traversé à chaque étage par la connexion des nerfs spinaux.
IV. Circulation du LCS
Schéma
La circulation du LCS (bulk flow) est lente (entre résorption et sécrétion) des espaces de sécrétions vers les espaces de résorption.
Or ce système n’est pas statique. On est continuellement sollicité par la pulsatilité cardiaque et à un moindre niveau par la pulsatilité
respiratoire qui va venir altérer, moduler la P à l’intérieur du canal rachidien mais aussi au niveau cérébral. Ce battement cérébral est visible.
Ce LCS va se retrouver à l’intérieur de la boîte poussé régulièrement par notre arrivée artérielle.
Schéma
Le mouvement du liquide n’est qu’une réponse à une différence de niveau.
Si pendant quelques instants on arrête le cœur, on se retrouve avec un système et une PIC constante.
Si on met en action le cœur, cela entraîne une variation de volume du SNC, variation se traduisant par des variations de PIC. Et le LCS va osciller
dans la boîte crânienne.
Schéma
La compliance de notre système ; c’est le rapport qui existe dans notre crâne entre « je mets un peu de volume dans la boîte » et cet ajout dans
la boîte va entraîner une augmentation de pression. Le rapport entre ajout de volume et augmentation de pression traduit la compliance de
notre système crânio-rachidien.
Un petit volume ajouté à l’intérieur va se traduire par une petite augmentation de la PIC. À défaut lors d’un trauma, lorsque la compliance est
altérée, ce même ajout à chaque systole va créer une flambée de la PIC et traduire l’altération de la compliance.
La compliance c’est finalement le moyen lors d’un ajout de pouvoir diminuer l’effet de la PIC.
Si la compliance est nulle : le crâne explose. On doit absolument sortir du volume :
- dans le canal rachidien (compliance dans le sac dural)
- les tissus ne sont pas incompressibles
- chasse veineuse, mais le sang est assez visqueux  la brutale arrivée artérielle ne se traduit pas immédiatement par une sortie
veineuse
La compliance est l’addition de tout ça. Elle est fonction du flux du LCS et du sang veineux. Elle dépend aussi de la géométrie des vaisseaux, des
espaces sous-arachnoïdiens.

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V. Étudier les oscillations du LCS
A. L’IRM de flux
Passage du noir au blanc traduit l’oscillation du LCS. (Noir= ça monte, du blanc = LCR chassé lors de la systole).
On arrive aujourd’hui à quantifier ces oscillations du LCR au cours du cycle cardiaque qui joue le rôle de régulateur en volume pour permettre
expansion du système cérébral.
Le cœur bat, le sang arrive au cerveau, il ne faut pas que la PIC monte donc le LCS est chassé vers le bas.