Chapitre 2. Le système nerveux. Rigal Robert. Le système nerveux

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1 Chapitre 2 Le système nerveux Rigal Robert Le système nerveux Deux grandes subdivisions, pour la commodité de l étude: le système nerveux central, le système nerveux périphérique. Ces deux parties sont indissociables, anatomiquement et fonctionnellement parlant. Hémisphère droit Vue latérale 1

2 Hémisphère gauche Vue latérale Vue supérieure Vue inférieure 2

3 Vue antérieure Figure 2.1b Plans de sections et subdivisions Plan frontal ou coronal Plan horizontal SNC Encéphale Moelle épinière SNP Nerfs crâniens Nerfs rachidiens Plan sagittal Le système nerveux central Il comprend l'encéphale, localisé dans la boîte crânienne, et la moelle épinière, localisée dans le canal vertébral. Encéphale Moelle épinière 3

4 L encéphale Il est subdivisé en 3 parties Cerveau Hémisphère cérébral droit (face interne) Tronc cérébral * Pédoncules cérébraux * Protubérance annulaire * Bulbe rachidien ou 5! Cervelet Télencéphale Diencéphale Mésencéphale Métencéphale Myélencéphale Il pèse entre 1000g et 1800g chez l adulte, pour une moyenne de 1450g; ne représente que 2,5% de la masse du corps mais consomme 25% du total de l oxygène. Télencéphale Organisation des centres encéphaliques (tab. 2.1) Hémisphères cérébraux (cortex) Corps striés (noyau caudé, noyau lenticulaire, corps de Luys, locus niger) Diencéphale Thalamus Épiphyse Hypothalamus Mésencéphale Pédoncules cérébraux Tubercules quadrijumeaux Substance noire Noyau rouge Métencéphale Protubérance annulaire Pédoncules cérébelleux moyens et supérieurs Cervelet Myélencéphale Bulbe rachidien Pédoncules cérébelleux inférieurs Le cerveau deux hémisphères cérébraux unis par le corps calleux; comportent des scissures et des circonvolutions; subdivisés en lobes; Corps calleux Scissure centrale de Rolando insula Circonvolution Scissure latérale de Sylvius frontal pariétal insula occipital temporal 4

5 Figure 2.3b L encéphale: face interne Cerveau Scissure cingulaire Scissure centrale Corps calleux Fornix Glande pinéale Thalamus Masse intermédiaire Commissure antérieure Hypothalamus Chiasma optique Hypophyse Corps mamillaire Protubérance annulaire Pédoncule cérébral Scissure pariéto-occipitale Scissure calcarine Commissure postérieure Tubercules quadrijumeaux Cervelet Formation réticulée Olive bulbaire Bulbe rachidien Tissu nerveux: 2 parties Substance grise: les corps cellulaires des neurones, regroupés dans le cortex ou des noyaux gris; Substance blanche: les axones des neurones (myélinisés) dont les corps cellulaires constituent la substance grise. Les couches du cortex Leur nombre varie d une région à l autre du cortex: - 3 couches: allocortex (ex.: système limbique); - 4 à 5 couches: mésocortex (ex.: aire cingulaire); - 6 couches: isocortex (90% du cortex). Elles sont constituées de différentes cellules regroupées en colonnes et bandes aux fonctions spécifiques. 5

6 Figure 2.6 Les cellules corticales Granulaire int. Horizontale Martinotti Granulaire ext. I II III IV Pyramidale Pyramidale (Betz) V Fusiforme VI Etoilée Afférences Association Efférences Les couches du cortex I II III Moléculaire Granulaire externe Pyramidale externe IV Granulaire interne V Pyramidale interne VI Fusiforme Golgi Nissl Weigert Colorations Épaisseur des couches de l isocortex CORTEX EULAMINÉ: CORTEX AGRANULAIRE: AIRES D'ASSOCIATION MOTRICITÉ KONIOCORTEX: PERCEPTIONS I II III moléculaire granulaire externe pyramidale externe I II III I II III IV granulaire interne IV IV V VI pyramidale interne fusiforme V VI V VI 6

7 Le cerveau: les noyaux gris centraux Noyau caudé Noyau caudé Noyau lenticulaire Thalamus Noyau lenticulaire Thalamus Les noyaux gris centraux Noyau caudé Noyau lenticulaire Thalamus NOYAUX GRIS CENTRAUX (NGC) THALAMUS GANGLIONS DE LA BASE NOYAU LENTICULAIRE NOYAU CAUDÉ NOYAUX SOUS-THALAMIQUES PALLIDUM (INT.) PUTAMEN (EXT.) STRIATUM SUBSTANCE NOIRE NOYAU ROUGE CORPS DE LUYS RÉTICULÉE Figure 2.8 Coupe horizontale du cerveau Lobe frontal Lobe de l insula Lobe temporal Lobe occipital Corps calleux Septum lucidum Noyau caudé (tête) Capsule extrême Capsule externe Pallidum N. L. Putamen Capsule interne Thalamus Noyau caudé (queue) Corps calleux NGC Scissure interhémisphérique 7

8 Figure 2.9 Coupe frontale du cerveau substance blanche cortex Trigone Noyau caudé Corps calleux NGC Thalamus Pallidum N. L. Putamen Capsule interne Lobe de l insula Scissure de Sylvius Claustrum Capsule externe Capsule extrême Noyau rouge Scissure interhémisphérique Noyaux sous-thalamiques Substance noire Figure 2.10 Les ventricules de l encéphale: vue latérale droite 2- Ventricule latéral droit 1- Ventricule latéral gauche Trou de Monro 3e ventricule 4e ventricule Aqueduc de Sylvius Trou de Magendie Sécrètent le liquide céphalo-rachidien qui sort du cerveau par l aqueduc de Sylvius et descend dans la moelle par le canal de l épendyme avant de remonter dans les méninges. Figure 2.11b Le système limbique Cortex cingulaire Trigone Septum Commissure antérieure aire para-olfactive Bulbe olfactif Hypothalamus Chiasma optique Corps calleux Thalamus Masse intermédiair Isthme Gyrus dentatus Hippocampe Amygdale Corps mamillaire Hypophyse Uncus Corps amygdaloïde contrôle des émotions, mémoire, équilibre du milieu interne 8

9 L encéphale 2- le cervelet: deux hémisphères cérébelleux; scissures et sillons; pédoncules cérébelleux lobes. Figure 2.12a Le cervelet (vue postérieure) Hémisphère cérébelleux Zone paravermienne Zone latérale Vermis Lobe quadrangulaire Lobe antérieur Culmen Fissure primaire Lobe postérieur Fissure postéro-supérieure Fissure horizontal Figure 2.12b Le cervelet (vue antérieure) Lobe antérieur 4e ventricule Pédoncules cérébelleux Lobe postérieur Nodule Flocculus Lobe flocculo-nodulaire Vermis Fissure postéro-latérale 9

10 Cervelet: décomposition anatomique Zone latérale Vermis Zone para-vermienne Lobe antérieur Lobe postérieur Lobe flocculo-nodulaire paléocervelet néocervelet archéocervelet Fissure primaire Cervelet: section horizontale N. emboliforme N. fastigial N. globuleux 4e ventricule Cortex cérébelleux Noyaux vestibulaires N. dentelé Formation réticulée Lemnisque médian Olive inférieure Voie cortico-spinale Figure 2.14 Fonctionnement de l écorce cérébelleuse I superf. II interm. III interne Fibre grimpante Olive bulbaire controlatérale Cellule de Purkinje + Noyau cérébelleux + _ + + _ + VERS: thalamus (VL), n. rouge, formation réticulée, n. Deiters _ Cellule étoilée Cellule en corbeille Cellule de Golgi Cellule en grain Fibre moussue Afférences: vestibulaires somesthésiques, visuelles, auditives, corticales 10

11 3- le tronc cérébral pédoncules cérébraux protubérance annulaire bulbe rachidien L encéphale Figure 2.15 Le tronc cérébral Fornix Thalamus Masse Intermédiaire Commissure antérieure Corps calleux Hypothalamus Corps mamillaire Hypophyse Pédoncule cérébral Substance noire N. rouge N. raphé Protubérance annulaire Locus coeruleus Bulbe rachidien Commissure postérieure Épiphyse Tubercules quadrijumeaux sup L. antérieur F. primaire L. postérieur L. flocculo-nodulaire F. postéro-latérale 4e ventricule Formation réticulée Canal de l épendyme Olive bulbaire Le système nerveux central: la moelle épinière Moelle épinière: long cylindre de substance blanche périphérique et de substance grise centrale ayant la forme d un grand H ou d un papillon; lieu de naissance des nerfs rachidiens. Section horizontale 11

12 La moelle épinière Racine post. Sillon post. Substance blanche Corne post. Substance grise Racine ant. Corne ant. Sillon ant. Canal de l épendyme Le système nerveux central: les systèmes de protection On en identifie 3: le squelette (boîte crânienne, canal rachidien), les méninges (dure mère, arachnoïde, pie mère), le liquide céphalo-rachidien os dure mère arachnoïde espace sous arachnoïdien liquide céphalo-rachidien pie mère tissu nerveux Le système nerveux périphérique Les nerfs relient les différentes parties du corps au système nerveux central; (transportent les influx nerveux afférents ou efférents) Nerfs crâniens Nerfs rachidiens 12

13 Figure 2.18a Les nerfs rachidiens: vue supérieure d une vertèbre Antérieur Corps vertébral Méninges Nerf rachidien Moelle épinière Racine antérieure Racine postérieure Trou vertébral Postérieur Les nerfs rachidiens 31 paires; deux racines (ventrale et dorsale) par nerf; ganglion spinal sur la racine dorsale; mixtes: moteurs et sensitifs Figure 2.18b Constitution du nerf rachidien Neurone sensitif Sillon postérieur Ganglion spinal Racine postérieure Moelle épinière Fibre afférente Motoneurone Fibre efférente Racine antérieure Nerf rachidien Sillon antérieur 13

14 Nerf rachidien: naissance Racine postérieure ou dorsale ou sensitive Corne grise postérieure Neurone sensitif Ganglion spinal Nerf périphérique IN IN Racine antérieure ou ventrale ou motrice Neurone moteur ou motoneurone Corne grise antérieure Les nerfs crâniens: vue inférieure de l encéphale 12 paires; moteurs, sensitifs ou mixtes Figure 2.19 Les nerfs crâniens I Olfactif (S) (odorat) IX Glosso-pharyngien (M-S) M: larynx, glandes salivaires S: goût, langue, pharynx II Optique (S)(Vue) III Oculaire commun (M) (muscles extra-oculaires) IV Pathétique (M) (muscles extra-oculaires) VI Oculaire externe (M) (muscles extra-oculaires) X Pneumo-gastrique (M-S) M: larynx, thorax, abdomen S: goût, oreille, viscères) V Trijumeau (M-S) M: mastication S: face VII Facial (M-S) M: face, glandes lacrymales S: goût XI Spinal (M) (pharynx, larynx, tête, épaules) XII Grand hypoglosse (M) (langue) VIII Auditif (S) (audition, équilibration) 14

15 Le système nerveux central Le système nerveux central Assure le contrôle de toutes les activités de la vie de relation (et de la vie végétative): intégration perceptivo-motrice et conscience, langage, pensée, apprentissage et comportement; alternance veille-sommeil, émotions. Les grandes subdivisions fonctionnelles Zones motrices Zones associatives pariétales Zones associatives frontales Zones sensitives Aires motrices: lobe frontal Aires sensitives: lobes pariétal, occipital, temporal Aires associatives: lobes frontal et pariétal. 15

16 Lobe frontal Aires pré-motrices Aires oculomotrices Aires associatives frontales Aire motrice supplémentaire Aire de Broca Aires motrices aires motrices (homonculus moteur) (4), sortie des commandes motrices, aires prémotrices (6) (coordination des mouvements), aires motrices supplémentaires (AMS) (coordination bimanuelle), aires oculo-motrices (8) (mouvements des yeux) aires du langage parlé (Broca) (44; 45). Lobe pariétal aires somesthésiques (3,1,2) (afférences de l'ensemble du corps) (homonculus sensitif), aires 5 et 7: planification des réponses motrices (direction du mouvement); schéma corporel. Aires somesthésiques (3,1,2) Aires associatives pariétales Gyrus angulaire Lobe pariétal Homonculus Représentation corticale des différentes parties du corps; proportionnelle à l importance fonctionnelle et non au volume de chacune d entre elles. Sensitif Moteur 16

17 Lobe temporal Lobe occipital Lobe Occipital Lobe temporal audition et langage écouté (22, 41) Aires auditives vision Action complétée par celle des lobes pariétal et temporal Aire de Wernicke Aires visuelles Aires pariétotemporooccipitales Les noyaux gris centraux thalamus: relais sensitifs et moteurs; chaque partie (noyau) du thalamus projette à un endroit particulier du cortex; ganglions de la base: organisation et contrôle du mouvement, automatismes, motricité globale; programmation du mouvement et mémorisation d automatismes. Le thalamus: projections corticales Noyaux: Dorso-médian Dorso-latéral Antérieur Ventro-antérieur Ventro-latéral intermédiaire Ventro-postérieur Corps genouillé latéral Pulvinar Corps genouillé médian 17

18 Figure 2.25 Voies afférentes, internes et efférentes des ganglions de la base Cortex cérébral Caudé Striatum Putamen Thalamus Zona incerta Tronc cérébral N. Luys Noyau rouge Substance noire Tubercules quadrijumeaux ant. Pallidum ext. Pallidum int. vestibulo-cervelet (archéocervelet) (lobe flocculonodulaire): contr ô le des mouvements des yeux et de la tête, de l équilibre. Le cervelet spino-cervelet paléocervelet) (zones vermienne et paravermienne): contrôle du tonus postural, locomotion de et la de l exécution des mouvements. néocervelet (hémisphères cérébelleux): programmation et organisation automatique de la motricité volontaire; contrôle et régulation du mouvement. Fig. 2.28B Cervelet et apprentissage interaction synaptique = DLT cellule de Purkinje mouvement désiré fibres parallèles cellule en grain mouvement réalisé Noyaux cérébelleux fibre fibre grimpante moussue (olive) SORTIE ENTRÉES 18

19 Figure 2.27b Le cervelet: projections cérébelleuses Cortex moteur Thalamus VL N. dentelé N. emboliforme N. globuleux N. fastigial N. vestibulaire Noyau rouge Formation réticulée Voie rubro-spinale Voie réticulospinale Voie vestibulo-spinale Muscles distaux Muscles proximaux Figure 2.28 Le cervelet: aspects fonctionnels Cortex cérébral Noyau vestibulaire Pons Cortex cérébelleux N. Thalamus ventro-latéral Olive inférieure Noyau fastigial Noyaux dentelé emboliforme globuleux Formation réticulée Noyau rouge Voie corticospinale Voie vestibulospinale Voie réticulospinale Voie rubrospinale Voie spinocérébelleuse Le tronc cérébral substance réticulée: attention, tonus musculaire, posture; bulbe: noyaux de la vie végétative 19

20 La moelle épinière centre réflexe; voies de passage de l influx nerveux; regroupement des voies ascendantes des sensations somesthésiques et descendantes des voies motrices; sensations tactiles (fine et diffuse) et sensations proprioceptives (conscientes et inconscientes). La moelle épinière les faisceaux ascendants: voies lemniscales ou dorsales (faisceaux graciles et cunéiformes) des sensibilités tactile épicritique et proprioceptive conscientes; voies extralemniscales ou antéro-latérales) (faisceau spino-thalamique) des sensibilités tactile protopathique et extéroceptive nociceptive; voies spino-cérébelleuses ou latérales (faisceaux spino-cérébelleux dorsal, sensibilité proprioceptive, et ventral, réflexes en cours) les faisceaux descendants: voies pyramidales directes et croisées (muscles des membres) voies extrapyramidales des faisceaux rubrospinal, vestibulo-spinal, tecto-spinal et réticulospinal (muscles axiaux et proximaux: posture, mouvements du corps et préparation aux mouvements). 20

21 La moelle épinière Racine post. Corne post. Sillon post. Substance blanche Muscles, tendons, articulations Substance grise Sensibilité tactile et proprioceptive consciente Goll-Burdach Sensibilité proprioceptive inconsciente F. spino-cérébelleux 2 Sensibilité thermique et douloureuse F. spino-thalamique latéral 1 3 Sensibilité tactile protopathique F. spino-thalamique ant. 4 Racine ant. Corne ant. Sillon ant. Canal de l épendyme Figure 2.16 Ganglion spinal IN sens IN mot. Neurone moteur Figure 2.29a Les voies médullaires Cordon postérieur Neurone sensitif F. gracile F. cunéiforme F. longitudinal méd. F. pyramidal direct Cordon latéral F. pyramidal croisé F. spino-cérébelleux dorsal dir. F. fondamental F. rubro-spinal F. réticulo-spinal latéral F. spino-thalamique latéral F. spino-cérébelleux ventral croisé Cordon antérieur F. spino-thalamique antérieur F. réticulo-spinal médian F. vestibulo-spinal F. tecto-spinal Figure 2.29b Les centres médullaires Racine post. ou dorsale ou sensitive Corne grise post. Neurone sensitif Ganglion spinal Nerf périphérique Centres Extéroceptifs Proprioceptifs Intéroceptifs Viscéroceptifs Somato-moteurs Racine ant. ou ventrale ou motrice Neurone moteur Corne grise ant. 21

22 Localisations fonctionnelles Lobe frontal planification du mouvement déclenchement de l action contrôle musculaire motricité fine pensée, mémoire (T2, p. 21) Lobe pariétal aires somesthésiques organisation spatiale schéma corporel planification du mouvement Lobe limbique contrôle des émotions mémoire survie de l individu et de l espèce Tronc cérébral contrôle du tonus état de veille vie végétative Lobe temporal audition Ganglions de la base programmation du mouvement centre d automatismes motricité globale Lobe occipital vision Cervelet programmation du mouvement contrôle du mouvement apprentissage du mouvement tonus musculaire contrôle de l équilibre FIN Consommation du glucose Variations de la consommation de glucose par les cellules nerveuses (synapses): témoins de la synaptogenèse et des modifications fonctionnelles du système nerveux; accompagnent l'émergence des grandes fonctions motrices, sensorielles et cognitives, de la naissance à la fin de l'adolescence; corrélation entre l'utilisation du glucose et la maturation, la synaptogenèse et la plasticité du système nerveux et les comportements qui assurent notre adaptation progressive au milieu. 22

23 MÉTABOLISME CÉRÉBRAL DU GLUCOSE Nouveau né cortex primaire sensoriel et moteur thalamus tronc cérébral cervelet (vermis) hippocampe 2-3 mois cortex pariétal, temporal, occipital ganglions de la base cervelet: hémisphères modification des réflexes et amélioration des comportements visuo-sensorimoteurs et spatiaux prédominance des comportements réflexes du tronc cérébral 6-12 mois 1-3 ans cortex frontal et préfrontal cortex frontal et préfrontal apparition de comportements cognitifs (réponses différées) apparition du langage, amélioration du contrôle moteur Consommation du glucose La consommation de glucose: ne suit pas ensuite une courbe ascendante régulière mais augmente abruptement jusqu'à quatre ans, conserve des valeurs élevées jusqu'à neuf ans; décroît ensuite pour atteindre les valeurs adultes aux environs de 16 ans. Évolution du taux local de consommation cérébrale de glucose (D'après Chugani, 2000) Consommation en mmol/min/100g enfant Adulte nouveau-né 2 fois + -30% Adulte Age (en années) La consommation indiquée dans cette figure est une consommation moyenne, toutes régions confondues. Elle montre que cette consommation augmente de la naissance à quatre ans, reste relativement élevée jusqu'à huit-neuf ans avant de diminuer progressivement pour atteindre sa valeur adulte à la fin de l'adolescence 23

24 Consommation du glucose La densité synaptique chez les enfants est: largement supérieure à celle des adultes; l'élagage se fait ensuite en fonction de l'activité des enfants, entre la première et la neuvième année; importance de la stimulation précoce pour conserver le plus grand nombre possible de synapses actives dans un "environnement enrichi actif»; existence de périodes sensibles, moments où un apprentissage est le plus facile et efficace; la non utilisation du système nerveux aux périodes appropriées en limiterait ainsi ses possibilités fonctionnelles ultérieures. Consommation du glucose Les fonctions cognitives, dont le langage ou la mémoire de travail, requièrent plus de temps pour se développer, compte tenu de la complexité des fonctions qu'elles contrôlent, ce qui explique la très longue durée d évolution des aires préfrontales, en particulier, qui se prolonge jusqu à près de 30 ans. 24