HISTOLOGIE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL

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1 HISTOLOGIE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL 1

2 Deuxième partie: HISTOGENESE DU SYSTEME NERVEUX 1) Rappel de l embryologie du tube neural 2) Histogenèse du Système Nerveux - Première phase : Migration neuronale - Deuxième phase : Maturation corticale 2

3 1. RAPPEL DE L EMBRYOLOGIE DU TUBE NEURAL AU COURS DU PREMIER MOIS DE LA GESTATION (Figure 1) Le système nerveux apparait au 18 ème jour vie de l embryon sous la forme d une plaque, la «plaque neurale». Celle-ci correspond à une différentiation neurectodermique à partir de l ectoderme. Dés le 20 ème jour, la plaque neurale va croître, surtout dans la future région céphalique de l embryon. De plus, elle se trouve creusée par un sillon médian dont l agrandissement va former la gouttière neurale. A partir du 22 ème jour, sous l effet de mouvements de flexion dans le sens antérieur de l embryon et de mouvements intrinsèques, la gouttière neurale va progressivement se fermer en cylindre creux : le tube neural (neurulation). La fermeture débute dans la région cervicale puis intéresse le pôle céphalique (j24) et enfin le pôle caudal (j26). Au cours de la fermeture du tube neural, des cellules neurectodermiques issues des bords du tube neural (crêtes neurales) vont se détacher et migrer à travers l embryon au sein de différents tissus. Parmi ceux-ci figurent principalement: une partie du massif facial, les chaines sympathiques latéro vertébrales, les cellules mélaniques de la peau, les cellules de la médullo surrénale, les cellules à calcitonine de la glande thyroïde et les cellules ganglionnaires, qui assurent l innervation autonome du tube digestif. Dés le 28 ème jour, le tube neural est fermé. Au niveau de son extrémité céphalique, se mettent en place des indentations qui font apparaitre des dilatations à l origine des vésicules cérébrales primitives. 3

4 Figure 1 : Induction de la plaque neurale et neurulation Figure 2 : Face interne du tube neural, origine des cellules du système nerveux à partir des cellules progénitrices de l assise germinative 4

5 2. HISTOGENESE DU SYSTEME NERVEUX CENTRAL L histogenèse du système nerveux se décompose en trois grandes phases: Deux se déroulent avant la naissance et la troisième après la naissance. Ces phases peuvent se décomposer de la façon suivante : La première phase se déroule entre la 4 ème et la 20 ème semaine d aménorrhées (SA) et correspond à la phase de multiplication et de migration des neuroblastes ; La deuxième phase se déroule entre la 20 ème et la 40 ème SA et correspond à une phase de maturation et de différentiation des cellules mises en place ; La troisième phase (non abordée dans cet enseignement) correspond à la croissance et au remodelage de structures, qui se poursuit jusqu à la maturité physique. a) Première phase : 4 à 20 SA La face interne du tube neural au 28 ème jour, se caractérise par la présence d une riche population de cellules neurectodermiques ou neuro épithéliales (Figure 2). Ces cellules ont une haute activité mitotique. Ces cellules progénitrices vont subir des mitoses symétriques, à l origine de cellules progénitrices mais également des divisions asymétriques, à l origine des neuroblastes et des autres cellules du système nerveux. De ces cellules vont dériver les neurones du système nerveux mais également les cellules gliales et les cellules épendymaires. Les neuroblastes vont donc migrer depuis cette couche de cellules progénitrices (assise germinative) jusqu à leur localisation définitive dans la future substance grise de la moelle, du cervelet et du cortex cérébral. La migration des cellules se produit selon une chronologie bien définie et son bon déroulement résulte de la coordination d évènements, dont le contrôle génétique est de plus en plus étudié. *A L ETAGE DU TRONC CEREBRAL ET DE LA MOELLE Une onde initiale au niveau du neuro épithélium va produire des neuroblastes qui vont migrer depuis la couche germinative vers la périphérie. Elles vont déterminer la zone du manteau ou «zone ventriculaire», à l origine de la substance grise. Les fibres issues de ces 5

6 neuroblastes vont croitre en périphérie et donner la zone marginale qui deviendra la substance blanche. Lorsque la production de neuroblastes se réduit, une seconde poussée va donner les glioblastes qui vont migrer en périphérie et se différencier ultérieurement en astrocytes et en oligodendrocytes. *A L ETAGE DU CERVEAU Les neurones nouvellement formés vont migrer depuis les régions sous ventriculaires jusqu à la future substance grise (SG), qui se trouve en surface. Parmi les premières cellules à s individualiser à partir de l assis germinative, figurent les neurones de Cajal et les cellules de la Glie radiaire (Figure 3) : - Les cellules de Cajal font partie des premières vagues de migration et vont gagner la surface du cerveau où elles vont s organiser parallèlement à la surface corticale et établir des synapses ; - Un type particulier de cellule gliale s individualise précocement à partir de l assise germinative : il s agit des cellules de la glie radiaire. Ces cellules établissent des prolongements depuis l assise germinative jusqu aux méninges et vont servir de «rails» de façon à guider les neurones au cours de leur migration. 6

7 Figure 3 : Individualisation des cellules de Cajal et mise en place de la glie radiaire. Figure 4 : Migration des cellules pyramidales et des cellules granulaires 7

8 Les prolongements périphériques de la glie radiaire vont avec les cellules de Cajal, former une couche limitante externe, qui va empêcher une migration anormale des neurones dans les méninges. Les neurones, à proprement parler vont migrer par vagues successives. La migration va se faire de façon telle que les premières cellules à migrer vont se localiser au niveau des couches profondes du cortex alors que les cellules qui migrent en dernier formeront les couches superficielles. A l heure actuelle, un certain nombre d arguments suggèrent qu il existe de trajets de migration (Figure 4): les neurones pyramidaux vont préférentiellement migrer de façon radiaire, selon un trajet perpendiculaire à la surface, en suivant les rails de la glie radiaire ; les neurones granulaires vont suivre un trajet de migration tangentiel, indépendamment de la glie radiaire. Leur migration se fait de proche en proche, contrôlée par des mécanismes d identification récente. Ces mécanismes dépendent de protéines de la matrice extra cellulaire et de l intégrité de molécules associées à une composante du cytosquelette neuronal, les micro tubules. Les différentes couches neuronales vont se mettre en place progressivement : 3 couches cellulaires sont présentes à 6SA, 5 couches à 13SA et 6 couches à 20SA. En parallèle, au niveau macroscopique, le cerveau reste lisse jusqu à 20SA,; sa surface externe est dépourvue de sillons et on parle de «lissencéphalie» physiologique ; 8

9 b) deuxième phase : 25 à 40 SA Cette deuxième phase se caractérise par une maturation de la plaque corticale. Il s agit d un processus long, en de multiples étapes et contrôlé de multiples façons. Ce processus va aboutir à la mise en place des régions architectoniques de la «Carte de Brodmann». *EN MACROSCOPIE Cette 2 ème phase s accompagne d une expansion du volume du cortex qui passe d un poids de 50 g (20 SA) à 400 gr (40 SA) et de la mise en place des circonvolutions du cerveau. Les sillons vont s installer selon un calendrier précis (Tableau 1) qui est un excellent marqueur de l âge gestationnel (Figure 5). A partir du 4 ème mois, sur la face externe s ouvre le sillon de la vallée sylvienne, initialement appelé fosse latérale du cerveau ; l extrémité inférieure du cerveau va croitre vers l avant et sera à l origine du lobe temporal ; Au 6 ème mois, plusieurs autres sillons apparaissent : le sillon central (Rolando), qui sépare le lobe frontal du lobe pariétal et le sillon occipital, qui délimite le lobe occipital ; la vallée sylvienne est fermée à mi chemin ; Au 8 ème mois, des sillons et des circonvolutions secondaires et la vallée sylvienne se ferme complètement. 9

10 Tableau 1 : Calendrier d apparition des sillons au cours de la 2 ème de la gestation partie Age gestation Sillons Vallée sylvienne 20, 22 SA Début Rolando ouverte 24 SA Début T1 Fermée arrière 28 SA Fin T1 ½ fermée 30 SA Fin Rolando Fermée avant 32 SA Sillons 2 nd Figure 5: Croissance et plissement des hémisphères cérébraux pendant la 2 ème partie de la gestation 10

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12 *AU NIVEAU CELLULAIRE* La différentiation des neurones se caractérise par la croissance des dendrites et des axones. La myélinisation des fibres axonales est sous la responsabilité des oligodendrocytes. La formation de la gaine de myéline, constituée de lipides et de protéines, débute au 4 ème mois et progresse selon un gradient caudo céphalique. La myélinisation débute au niveau de la moelle vers 20, 22SA. Vers 26, 27 SA, elle se fait au niveau des fibres tronc cérébral (pédoncules cérébelleux) et vers 30, 33 SA, elle est apparente au niveau des fibres de la capsule interne. La myélinisation se poursuit après la naissance et s achèvera à la maturité physique. En résumé, l histogenèse du cerveau pendant la gestation comporte deux grandes phases: Durant la 1 re phase (4 à 20 SA), il existe une multiplication des progéniteurs dans l assise germinative, qui cesse à 16SA. La migration des neuroblastes post mitotiques va se faire par vagues successives avec deux voies préférentielles de migration. Les cellules pyramidales migrent de façon radiaire en suivant la glie, qui disparait à 28SA. Les cellules granulaires migrent tangentiellement ; leur migration dépend de protéines de la matrice extra cellulaire et de l intégrité du cytosquelette neuronal. Durant la 2 nde phase (20 à 40 SA), le volume cortical s accroit et se mettent en place des sillons, selon une chronologie bien précise. La maturation du cortex se caractérise par la différentiation des neurones, la croissance des dendrites et des axones. La myélinisation débute au 4 ème mois et ne s achèvera qu à la maturité physique. 12

13 Ouvrages de référence: Embryologie Humaine : 2 ème édition française. Ouvrage original : Human Embryology, Third Edition by WJ. Larsen. Churchill Livingstone, Reproduction et Développement : 3ème édition corrigée. C Humeau et F Arnal. Editions Sauramps Médical, Pathologie Fœtale et Placentaire Pratique. Ouvrage de la Société Française de Foetopathologie. Coordonné par F Razavi et D Carles. Editions Sauramps Médical,