Troubles moteurs centraux. - Physiopathologie - Carine Bécamel

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1 Troubles moteurs centraux - Physiopathologie - Carine Bécamel carine.becamel@igf.cnrs.fr

2 Vue d ensemble Les régions motrices du cortex et du tronc cérébral déclenchent le mouvement grâce à leurs projections sur les interneurones et les motoneurones α du tronc cérébral et de la moelle épinière. Les ganglions de la base et le cervelet jouent eux un rôle important dans le contrôle moteur Ils ne possèdent pas de projections directes sur les motoneurones α ni sur les neurones de circuits locaux: C EST EN RÉGULANT L ACTIVITÉ DES NEURONES MOTEURS DU CORTEX OU DU TRONC CÉRÉBRAL QU ILS INFLUENCENT LA MOTRICITÉ.

3 Vue d ensemble Circuits nerveux intervenant dans le contrôle du mouvement: - circuits locaux --> motoneurones α. Ils forment la voie finale commune de la motricité - voies descendantes originaires du cortex et du tronc cérébral, essentielles pour le déclenchement des mouvements volontaires et pour les séquences motrices présentant un déroulement temporel complexe. - cervelet et ganglions de la base Les efférences de ces structures n ont pas d accès direct sur les circuits locaux et les motoneurones. Ils régulent l activité des neurones moteurs centraux d où sont issus les voies descendantes.

4 Cortex moteur primaire Cortex prémoteur latéral Aire motrice supplémentaire

5 LES GANGLIONS DE LA BASE

6 Généralités Les ganglions de la base permettent de générer des mouvements volontaires harmonieux Ces noyaux n ont pas de connexions directes avec la moelle épinière (motoneurones α). C est en régulant l activité des neurones MOTEURS du cortex ou du tronc cérébral que les ganglions de la base influencent la motricité Les ganglions de la base sont considérés comme des structures motrices qui régulent le démarrage des mouvements

7 Anatomie Les ganglions de la base sont un ensemble de structures nerveuses (noyaux) enfouies profondément sous le cortex et interconnectées entres elles. Les principaux noyaux sont - le noyau caudé Striatum - le putamen - le globus pallidus (ou pallidum) 2 autres structures sont étroitement associées aux fonctions motrices des ganglions de la base - la substance noire (pars reticulata et pars compacte) - le noyau sous-thalamique

8 striatum

9 Anatomie Les neurone de ces structures sont actifs AVANT et PENDANT les mouvements Leurs effets sur les neurones moteurs des centres supérieurs sont indispensables au déclenchement NORMAL des mouvements VOLONTAIRES Lorsqu une des composantes des ganglions de la base ou des structures associées est affectée, le patient présente des mouvements désordonnés Les mouvements désordonnés qui s ensuivent peuvent s expliquer par une activité anormale des neurones moteurs centraux due à l absence de contrôle qu exerce normalement sur eux les ganglions de la base.

10 Les afférences Le noyau caudé et le putamen constituent la zone de «réception» car ils reçoivent la majorité des afférences des ganglions de la base. Les afférences proviennent de structures diverses: - cortex, ce sont les + nombreuses - tronc cérébral - thalamus

11 Les afférences sur le N. caudé et le putamen n ont pas les mêmes origines: - le N. caudé reçoit les afférences des aires d association et des aires motrices du lobe frontal qui contrôlent les mouvements oculaires - le putamen reçoit des afférences: *des aires somesthésiques I aires et II aires du lobe pariétal *des aires visuelles II iaires *des cortex moteurs et pré-moteur du lobe frontal *des aires auditives associatives du lobe temporal

12 Synapses des neurones épineux moyens Les FIBRES DOPAMINERGIQUES issues de la substance noire pars compacta font synapse sur la base des épines, à proximité des synapses corticales => modulation directe des effets corticaux Les NEURONES CORTICAUX forment des synapses EXCITATRICES glutamatergiques sur les épines dendritiques des Neurones épineux moyens (neurones striaires). Une fibre corticale va contacter un très grand nbres de N. épineux et ne former qu un nbre réduit de synapse avec chacun d eux. => 1 N. épineux va intégrer les influences de milliers de neurones corticaux Les NEURONES THALAMIQUES (interneurones) et les neurones des circuits locaux font synapse sur les troncs dendritiques et à proximité du soma => modulation de l activation produite par les afférences corticales

13 POUR ÊTRE ACTIVER CES NEURONES DOIVENT RECEVOIR SIMULTANÉMENT UN NBRE IMPORTANT D AFFÉRENCES EXCITATRICES CORTICALES ET NIGRALES Ces neurones s activent lorsque un mouvement est près de se produire. Les enregistrements extracellulaires montrent qu ils augmentent leur fréquence de décharge: - les neurones du putamen ont tendance a décharger juste avant les mvts du corps - les neurones du noyau caudé avant des mvts oculaires

14 Les Efférences Les axones des neurones épineux moyens convergent pour leur part sur les neurones du GLOBUS PALLIDUS et de la SUBSTANCE NOIRE pars reticula, ces 2 structures constituant la cible principale des efférences des ganglions de la base

15 Les Efférences

16 Les efférences Les N épineux moyens du putamen et du noyau caudé sont à l origine de projections GABAergiques inhibitrices qui se terminent dans 2 autres structures des ganglions de la base: - le segment interne du globus pallidus - la substance noire pars reticulata NEURONES INHIBITEURS

17 Les efférences Les neurones efférents du segment interne du globus pallidus et de la SN pars reticulata donnent tous naissance AUX VOIES PRINCIPALES qui relient les ganglions de la base aux neurones moteurs du cortex et du tronc cérébral.

18 Les efférences La voie destinée au cortex moteur naît pour l essentiel dans le segment interne du globus pallidus et fait relais dans les noyaux VENTRAL ANTERIEUR et VENTRAL LATERAL du THALAMUS dorsal. Ces noyaux thalamiques projettent directement sur les aires motrices corticales Les neurones de la SN pars reticulata font eux synapse sur des neurones moteurs du colliculus supérieur, commandant les mouvements oculaires.

19 Neurones efférents du GP interne et de la SN pars reticulata = GABAergiques EFFET PRINCIPAL DES GANGLIONS DE LA BASE = EFFET INHIBITEUR Noyau ventral antérieur et ventral latéral INHIBITION TONIQUE

20 Les neurones efférents du GP interne et de la SN pars reticulata, contrairement aux neurones épineux moyens, ont un niveau élevé d activité spontanée Empêchent tout mouvement non souhaité en inhibant de façon tonique le colliculus supérieur et le thalamus Le résultat net des commandes excitatrices que le cortex envoie au striatum (N. caudé + Putamen) est d inhiber les neurones inhibiteurs toniques du GP interne et de la SN pars reticulata

21 Circuit neuronal désinhibiteur TONIQUE

22 Saccade oculaire Activé par le cortex avant la saccade Activation Neurones moteurs qui commandent les saccades oculaires LEVEE de l INHIBITION TONIQUE = désinhibition Activation des neurones moteurs Mvts occulaires D après Hikosaka O et Wurtz R

23 Circuits internes de modulation des ganglions de la base VOIE DIRECTE= SERT A LEVER l INHIBITION tonique des neurones moteurs corticaux ou colliculaires Neurones épineux moyens du noyau caudé et du putamen GP interne et SN pars reticulata

24 Circuits internes des ganglions de la base Voie directe

25 Circuits internes des ganglions de la base La VOIE INDIRECTE relie le striatum (neurones épineux moyens) au GP externe. Ce dernier projette à la fois sur le GP interne et le noyau sous-thalamique qui projette (neurones excitateurs) en retour sur le GP interne et la SN pars reticulata SERT A AUGMENTER le niveau de l inhibition tonique LA VOIE INDIRECTE «FREINE» LES EFFETS NORMAUX DE LA VOIE DIRECTE

26 Circuits internes des ganglions de la base Voie indirecte

27 DYSFONTIONNEMENT DES GANGLIONS DE LA BASE

28 Hémiballisme Dans le CAS DES PATHOLOGIES DU NOYAU SOUS- THALAMIQUE, il y a suppression d une source d afférences excitatrices destinées au GB interne et à la SN pars reticulata réduction des efférences inhibitrices des ganglions de la base C est la cas de l HEMIBALLISME qui est un syndrome des ganglions de la base se caractérisant par des mouvements VIOLENTS ET INVOLONTAIRES des membres. Ces mouvements sont déclenchés par les décharges anormales des neurones moteurs sur lesquels les ganglions de la base n exercent plus qu une inhibition tonique REDUITE.

29 Hémiballisme Tronc cérébral Moelle épinière Plus d activation Moins d inhibition tonique Activation diminuée X

30 Maladie de Parkinson Décrite en 1817 par James Parkinson, cette affection se manifeste par: - un tremblement de repos - un ralentissement des mouvements - une rigidité des extrémités et du cou - un faciès inexpressif Les troubles moteurs sont dus à une perte des neurones dopaminergiques de la SN pars compacta dont les projections ont pour cible le noyau caudé et le putamen.

31 Maladie de Parkinson Efférences inhibitrices des ganglions de la base anormalement élevées Activation thalamique des neurones moteurs corticaux peu probable Rq: Les mouvements sont difficiles à démarrer et, une fois lancés, souvent difficile à arrêter

32 Maladie de Parkinson Tronc cérébral Moelle épinière X

33 Chorée d Huntington Cette pathologie se caractérise par une apparition graduelle de troubles comportementaux, cognitifs et moteurs entre 40 et 60 ans. Elle se manifeste par une altération de l humeur, par des modifications du caractère telles que l irritabilité accrue, tendance au soupçon, comportements impulsifs ou excentriques. Le signe distinctif de cette maladie est une perturbation motrice consistant en mouvements brusques et brefs sans but apparent. Il s agit d une maladie génétique autosomique dominante

34 Chorée d Huntington Cette maladie est due à une dégénérescence des neurones épineux moyens projetant sur le GP externe (voie indirecte) Le GP externe devient anormalement actif des efférences excitatrices qu envoie le noyau sous-thalamique au GP interne des efférences inhibitrices des ganglions de la base

35 Chorée d Huntington Tronc cérébral Moelle épinière X

36 Dystonie La dystonie est une maladie musculaire qui se traduit par des contractions très douloureuses et involontaires d'une ou de plusieurs parties du corps. Elle touche environ 3 personnes sur Elle peut survenir au repos ou lors de mouvements précis et toucher l'ensemble du corps. Ex: crampe de l écrivain Dans certains cas sévères, il s'agit d'une maladie familiale. L'anomalie génétique responsable de la dystonie est portée par le chromosome 9 et dans certaines formes, par les chromosomes 8 et 14 Affecte les voies efférentes du striatum (voie directe et indirecte)

37 Dystonie Tronc cérébral Moelle épinière Plus d activation Inhibition diminuée Inhibition augmentée Moins d inhibition tonique Inhibition augmentée Inhibition augmentée Activation diminuée

38 Les GDB peuvent également moduler des fonctions non motrices Boucles motrices Boucle exécutive Pourrait réguler le début et l arrêt des processus cognitifs: planification, mémoire de travail, attention Boucle limbique Pourrait réguler le comportement émotionnel et la motivation

39 Centres moteurs