Introduction au système nerveux central

Le Système Nerveux Central (SNC)

Le Système Nerveux (SN) est l'ensemble des structures qui contrôlent les fonctions du corps. Il est séparé en deux parties : le système nerveux central (SNC) et le système nerveux périphérique (SNP). Le SN a un triple rôle :

• Commander le mouvement en déterminant la contraction des muscles.

• Transmettre et intégrer les perceptions sensitives et sensorielles.

• Assurer la régulation des diverses fonctions de l'organisme.

Division du Système Nerveux

Les Cellules du Système Nerveux

Les Neurones

Les neurones sont les cellules nerveuses du système nerveux. Leur nombre est fixe à la naissance (environ 16 milliards) et elles ne se reproduisent pas. Elles sont responsables de la transmission et de la réception des messages entre le cerveau et la périphérie.

Structure du Neurone

• Corps cellulaire : Contient le noyau (avec ADN et nucléole), une membrane cellulaire protéolipidique et le cytoplasme avec les organites.

• Dendrites : Arborisations ramifiées qui reçoivent l'influx nerveux et le véhiculent vers le corps cellulaire. Un corps cellulaire peut avoir plusieurs dendrites.

• Axone : Prolongement unique qui véhicule l'influx du corps cellulaire vers la périphérie. Il peut se ramifier en branches collatérales formant des terminaisons appelées boutons terminaux, qui s'articulent avec d'autres neurones, muscles ou glandes via des synapses.

La vitesse de conduction de l'influx nerveux est proportionnelle à la taille de l'axone.

Les corps cellulaires se trouvent uniquement dans la substance grise du SNC, tandis que le SNP et la substance blanche sont majoritairement composés d'axones.

Les Cellules Gliales (Cellules de Soutien)

Les cellules gliales ou névroglie ont un rôle protecteur et de soutien pour les neurones. Elles peuvent se reproduire et sont à l'origine des tumeurs cérébrales.

La gaine de myéline est une gaine isolante formée par l'enroulement serré de la cellule (Schwan ou oligodendrocyte) autour de l'axone, repoussant son cytoplasme et son noyau à la périphérie.

• Astrocytes : Cellules en forme d'étoile qui protègent les corps cellulaires dans la substance grise en les isolant du milieu extérieur (capillaires sanguins). Elles jouent un rôle essentiel dans l'équilibre ionique du tissu nerveux.

• Microglie : Petites cellules qui ont un rôle immunitaire dans le SNC.

• Cellules épendymaires : Tapissent les cavités du névraxe (ventricules et canaux), elles forment une barrière entre le SNC et le liquide cérébro-spinal (LCS).

Constituants Majeurs du SNC

• L'Encéphale : Situé dans le crâne.

• La Moelle épinière : Contenue dans la colonne vertébrale.

L'encéphale se divise en trois parties :

1. Le tronc cérébral (bas).

2. Le cervelet (arrière).

3. Le cerveau (haut).

Le névraxe est l'ensemble constitué de la moelle épinière, du tronc cérébral et du cerveau.

Protection du SNC : Les Méninges

Le SNC est entièrement contenu dans la boîte crânienne et le canal rachidien, et est enveloppé par trois couches concentriques : les méninges.

1. Dure-Mère (pachyméninge) : Plus superficielle, fibreuse, épaisse et résistante. Elle forme une poche hermétique avec des replis importants comme la faux du cerveau et la tente du cervelet.

2. Arachnoïde (leptoméninge) : Fine et translucide, située entre la dure-mère et la pie-mère.

3. Pie-Mère (leptoméninge) : Plus profonde, est une lame de tissu conjonctif lâche, très vasculaire et qui adhère au SNC.

Trois espaces séparent ces méninges :

• Espace épi-dural (ou péridural) : Entre l'étui osseux et la dure-mère. Virtuel au niveau du crâne, mais réel au niveau de la colonne vertébrale.

• Espace subdural : Entre la dure-mère et l'arachnoïde (virtuel).

• Espace subarachnoïdien : Entre l'arachnoïde et la pie-mère. Contient le Liquide Cérébro-spinal (LCS).

Système Nerveux Périphérique (SNP)

Le SNP regroupe tous les nerfs de l'organisme.

• Les nerfs spinaux : Naissent de la moelle épinière.

• Les nerfs crâniens : Proviennent de l'encéphale.

Développement Embryonnaire du Système Nerveux Central

1. 3ème semaine de gestation : L'embryon est un disque tridermique (endoblaste, mésoblaste, ectoblaste). L'ectoblaste donne naissance au système nerveux et à la peau. Il forme la plaque neurale en forme de raquette.

2. Les bords de la plaque neurale se surélèvent, formant des bourrelets qui transforment la plaque en gouttière neurale par prolifération cellulaire paramédiane.

3. Les bords de la gouttière neurale se rejoignent et s'accolent en arrière, débutant dans la région cervicale et progressant simultanément en direction rostrale et caudale.

4. La gouttière neurale se referme pour former un tube neural creux. Seuls les neuropores antérieur et postérieur restent ouverts, se fermant respectivement au 29^ème et 30^ème jour.

Malformations Associées :

• Défaut de fermeture du neuropore postérieur : Spina bifida.

• Défaut de fermeture du neuropore antérieur : Anencéphalie.

5. L'extrémité rostrale du tube neural subit des modifications importantes avec l'apparition de 3 vésicules primaires : le prosencéphale, le mésencéphale et le rhombencéphale.

6. Ces 3 vésicules se divisent pour donner 5 vésicules secondaires : le télencéphale (se divise en deux parties droite et gauche), le diencéphale, le mésencéphale, le métencéphale et le myélencéphale. Ces vésicules sont à l'origine de l'encéphale.

Dilatation du Tube Neural : Les Ventricules

La cavité du tube neural se dilate pour former les ventricules :

• Ventricules latéraux droit et gauche pour le télencéphale.

• Troisième ventricule (V3) pour le diencéphale.

• Aqueduc du mésencéphale.

• Quatrième ventricule (V4) pour le rhombencéphale (métencéphale et myélencéphale).

Le Télencéphale : Enroulement et Morphogenèse

La croissance marquée de la vésicule télencéphalique entraîne son enroulement autour de l'axe diencéphalique. Cet enroulement impacte la morphologie des ventricules et de la substance grise du cerveau.

La Moelle Épinière

La moelle épinière est la partie du SNC contenue dans le foramen vertébral de la colonne vertébrale. Elle se prolonge en haut par l'encéphale, sa limite supérieure étant la 1^ère vertèbre cervicale (Atlas).

Morphologie de la Moelle Épinière

• Dimensions : Cordon blanchâtre de 45 à 50 cm de long et environ 1 cm de diamètre. Elle est aplatie d'avant en arrière.

• Renflements :

  • Renflement cervical (crânien) : 14 mm.

  • Renflement lombaire (caudal) : 12 mm.

• Cône médullaire : Réduction rapide du diamètre sous le renflement lombaire.

• Filum terminal : Prolongement qui s'insère sur la 2^ème vertèbre coccygienne.

La moelle épinière présente des sillons longitudinaux :

• Face antérieure : Fissure médiane et deux sillons latéraux-ventraux.

• Face postérieure : Sillon médian et deux sillons latéraux-dorsaux.

Structure Interne en Coupe Transversale

Une coupe transversale révèle deux zones distinctes :

• Substance grise : Au centre, en forme de H, avec deux masses latérales réunies par une portion intermédiaire où se trouve le canal central.

  • Corne ventrale (antérieure) : Volumineuse, trapue, large, orientée en avant et en dehors, avec un bord antérieur festonné.

  • Corne dorsale (postérieure) : Fine, allongée, pointue, orientée en arrière et en dehors, dont l'extrémité affleure la surface.

  • Corne latérale (présente à certains niveaux).

• Substance blanche : Entoure la substance grise. Elle est divisée par les sillons en trois cordons sur chaque moitié de la moelle :

  • Cordon ventral : Entre la fissure médiane et le sillon latéral ventral.

  • Cordon dorsal : Entre le sillon médian et le sillon latéral dorsal.

  • Cordon latéral : Entre le sillon latéral ventral et le sillon latéral dorsal.

Un septum médian prolonge le sillon médian vers l'avant, séparant les cordons dorsaux.

Variations Régionales de la Moelle Épinière

La substance grise est plus développée au niveau des renflements (cervical et lombaire). La substance blanche diminue de taille du haut vers le bas. Le rapport substance blanche/substance grise décroît dans le sens crânio-caudal.

Myélomères et Nerfs Spinaux

La substance grise de la moelle épinière est divisée en 31 myélomères (segments superposés). Chaque myélomère est une unité autonome reliée à une paire de nerfs spinaux du SNP.

• 8 paires de nerfs cervicaux

• 12 paires de nerfs thoraciques

• 5 paires de nerfs lombaires

• 5 paires de nerfs sacrés

• 1 paire de nerfs coccygiens

Organisation Fonctionnelle de la Moelle Épinière

La substance grise est divisée en deux parties par un plan frontal passant par le canal central :

• Partie ventrale : Motrice.

• Partie dorsale : Sensitive.

Chaque partie dorsale est divisée en deux zones : une dans les cornes (SNCS) et une dans la portion intermédiaire (SNV).

• Zone somato-motrice : Dans la corne antérieure, contient les motoneurones dont les axones innervent les muscles.

• Zone viscéro-motrice : Contient des cellules motrices neurovégétatives.

• Zone viscéro-sensitive : Contient les neurones de la sensibilité des viscères.

• Zone somato-sensitive : Dans la corne postérieure, sert de relais pour la transmission de l'influx nerveux sensitif.

Réflexes

Les afférences atteignent la moelle épinière et sont transmises aux cellules de la corne postérieure. L'influx peut être transmis directement aux motoneurones (réflexe monosynaptique) ou via des interneurones (réflexe polysynaptique), provoquant une réaction musculaire.

Chaque réflexe est composé d'une afférence, d'une efférence et d'un centre réflexe (le myélomère).

La moelle épinière présente une organisation fonctionnelle transversale et segmentaire à chaque myélomère.

Substance Blanche de la Moelle Épinière : Voies de Passage

La substance blanche est parcourue par de nombreux faisceaux (afférents et efférents) qui cheminent dans les cordons. Il n'y a pas d'organisation caractéristique comme dans la substance grise ; les voies afférentes et efférentes se répartissent indifféremment dans les trois cordons.

Rapports de la Moelle Épinière

La moelle épinière se termine en bas au niveau de la 2^ème vertèbre lombaire. Cette position est due à une croissance plus rapide de la colonne vertébrale par rapport à la moelle épinière, donnant l'impression que la moelle remonte dans le canal vertébral.

L'orientation des racines des nerfs spinaux évolue avec la croissance : les nerfs cervicaux sont presque horizontaux, tandis que les dernières paires sont pratiquement verticales.

Au-dessous de la 2^ème vertèbre lombaire, le sac dural contient les 8 dernières paires de nerfs spinaux et le filum terminal, formant la queue-de-cheval.

La moelle épinière et la queue-de-cheval sont séparées des parois osseuses par les méninges, du tissu adipeux et des plexus veineux.

• L'espace épidural (ou péridural) : Entre la dure-mère et les parois du canal rachidien, riche en veines et en graisse.

• Le LCS circule dans l'espace subarachnoïdien et peut être prélevé par ponction lombaire.

• Le ligament dentelé : Évagination latérale de la pie-mère qui divise l'espace subarachnoïdien et sert d'attache à la moelle épinière.

Formation des Nerfs Spinaux

Les nerfs spinaux se détachent de la moelle épinière par deux racines :

• Racine ventrale : Émerge du sillon latéral ventral, uniquement efférente. Composée des prolongements axonaux des cellules de la corne antérieure.

• Racine dorsale : S'engage dans le sillon latéral dorsal, composée d'axones de neurones afférents. Présente un renflement, le ganglion spinal, contenant les corps cellulaires destinés au CNE.

Les deux racines s'unissent pour former le nerf spinal, qui se divise rapidement en deux branches mixtes :

• Branche ventrale : La plus grosse, innerve notamment les membres.

• Branche dorsale : Plus petite, innerve la région de la colonne vertébrale.

Plexus Nerveux

• Plexus brachial : Formé des nerfs spinaux de C5 à T1. Il donne naissance aux nerfs du membre thoracique (radial, axillaire, musculo-cutané, médian, ulnaire, cutané médial de l'avant-bras et du bras).

• Plexus lombaire : Formé des branches ventrales des nerfs spinaux L1 à L5. Il donne des branches terminales pour le membre pelvien (ilio-hypogastrique, ilio-inguinal, génito-fémoral, cutané latéral de la cuisse, fémoral, obturateur, tronc lombo-sacral).

• Plexus lombo-sacral : Formé des branches ventrales des nerfs spinaux L5 à S3. Il donne naissance au nerf sciatique, le plus volumineux de l'organisme.

• Plexus sacro-coccygien : Constitué des racines S2, S3, S4, S5 et du nerf coccygien.

Le Tronc Cérébral

Le tronc cérébral prolonge la moelle épinière et constitue la partie caudale de l'encéphale.

Développement Embryonnaire du Tronc Cérébral

Le tronc cérébral est issu des vésicules les plus caudales du tube neural :

• Au stade 3 vésicules : Rhombencéphale et mésencéphale.

• Au stade 5 vésicules : Myélencéphale, métencéphale et mésencéphale.

Chacune de ces vésicules donnera une des trois parties du tronc cérébral :

• Myélencéphale (vésicule caudale) → Moelle allongée (bulbe rachidien) (partie caudale du tronc cérébral).

• Métencéphale (vésicule intermédiaire) → Pont (protubérance) (partie intermédiaire du tronc cérébral).

• Mésencéphale (vésicule rostrale) → Mésencéphale (partie rostrale du tronc cérébral).

Configuration Externe du Tronc Cérébral (Vue Ventrale)

• Moelle allongée : Suite de la moelle épinière.

  • Limitée en haut par le sillon médullo-pontique.

  • Possède des sillons longitudinaux en continuité avec ceux de la moelle épinière : fissure médiane (moins profonde en bas, se termine en haut par le foramen cæcum) et deux sillons ventraux latéraux.

  • Le cordon ventral est limité par la fissure médiane et le sillon ventral latéral.

  • Un relief ovalaire, l'olive, se situe dans le cordon latéral.

• Pont :

  • Limité en bas par le sillon médullo-pontique et en haut par le sillon ponto-mésencéphalique.

  • La gouttière basilaire marque une dépression verticale sur la ligne médiane de sa face ventrale.

• Mésencéphale :

  • Limité caudalement par le sillon ponto-mésencéphalique.

  • La limite supérieure est virtuelle, marquée par les formations optiques.

  • Les pédoncules cérébraux constituent la face antérieure. Ils délimitent l'espace interpédonculaire où se trouvent la substance perforée postérieure, les corps mamillaires et la tige pituitaire (éléments diencéphaliques).

Configuration Externe du Tronc Cérébral (Vue Dorsale)

Pour observer la face postérieure, il est nécessaire de retirer le cervelet et de sectionner les pédoncules cérébelleux (substance blanche qui relie le tronc cérébral au cervelet).

• Pédoncules cérébelleux :

  • Pédoncule cérébelleux inférieur : Relie la moelle allongée au cervelet.

  • Pédoncule cérébelleux moyen : Relie le pont au cervelet.

  • Pédoncule cérébelleux supérieur : Relie le mésencéphale au cervelet.

• Moelle allongée (postérieure) :

  • Dans le tiers caudal, le sillon médian et les deux sillons dorsaux latéraux (qui limitent le cordon dorsal) sont en continuité avec la moelle épinière.

  • Dans les deux tiers supérieurs, les cordons latéraux s'écartent à cause de la présence du Quatrième ventricule (V4).

• Pont (postérieure) : N'a pas de face dorsale apparente.

• Mésencéphale (postérieure) : Constituée de la lame colliculaire formée de deux colliculus supérieurs (crâniaux) et deux colliculus inférieurs (caudaux).

Le Quatrième Ventricule (V4)

Le V4 se forme par un processus où le tube neural s'ouvre vers l'arrière, créant une organisation morphologique médio-latérale au niveau du plancher (partie ventrale) du V4, alors qu'elle est antéro-postérieure dans le tube neural primitif.

Plancher du V4

• Forme : Losange oblique en avant et en haut, composé de deux triangles (inférieur ou bulbaire, et supérieur ou pontique) unis par leur base.

• Dimensions : 35 mm de haut (15 mm pour la moelle allongée + 20 mm pour le pont) et 16 mm de large.

• Limites latérales : Bords des pédoncules cérébelleux supérieurs et inférieurs.

• Sommets : Le sillon médian relie le sommet inférieur à l'obex et le sommet supérieur à l'aqueduc du mésencéphale.

• Stries médullaires : Traversent le triangle inférieur.

• Sulcus limitans : Sépare l'éminence médiale (en dedans) de l'éminence acoustique (en dehors).

  • L'éminence médiale présente le colliculus du facial (au milieu) et le trigone de l'hypoglosse (vers le bas).

  • Le sulcus limitans s'élargit en haut et en bas, formant la fovea inférieure (contient le trigone du nerf vague) et la fovea supérieure.

  • Le fasciculus separans sépare la fovea inférieure de l'area postrema (zone chimioréceptive sans barrière hémato-encéphalique, impliquée dans le vomissement).

Substance Grise du Tronc Cérébral

La substance grise du tronc cérébral a une double organisation :

Substance grise segmentaire

Elle prolonge celle de la moelle épinière. Son organisation antéro-postérieure devient médio-latérale au niveau du plancher du V4 :

• Zone somatomotrice

• Zone viscéromotrice

• Zone viscélrosensitive

• Zone somatosensitive

Une nouvelle zone somatomotrice d'origine branchiale apparaît en raison du développement des arcs branchiaux, se plaçant en avant de la zone somatomotrice somitique.

Cette substance est à l'origine des différents nerfs crâniens qui naissent du tronc cérébral.

Substance grise suprasegmentaire

Organisée en noyaux qui ne donnent pas de nerfs crâniens. Elle comprend :

• Relais moteurs :

  • Olive

  • Noyaux du pont

  • Noyau rouge

  • Substance noire

• Colliculus crânial (supérieur) : Relais réflexes pour les voies optiques (vision).

• Colliculus caudal (inférieur) : Relais réflexes pour les voies auditives (son).

• Formation réticulaire : Une lésion de cette zone peut entraîner un coma.

Substance Blanche du Tronc Cérébral

Comme celle de la moelle épinière, la substance blanche est constituée de faisceaux afférents et efférents servant de voies de passage.

Les Nerfs Crâniens

Il existe 12 paires de nerfs crâniens, numérotés de I à XII selon leur émergence du SNC. Les deux premiers (olfactif et optique) ne sont pas de "vrais" nerfs car ils sont des expansions du diencéphale et ne naissent pas du tronc cérébral.

1. Nerf olfactif : Nerf sensoriel pour l'olfaction (odorat).

2. Nerf optique : Nerf sensoriel pour la vue.

3. Nerf oculomoteur : Nerf moteur somitique qui permet les mouvements de l'œil (haut, bas, dedans), relève la paupière supérieure et entraîne la constriction de la pupille (myosis).

4. Nerf trochléaire : Nerf moteur somitique qui permet de porter l'œil en bas et en dedans.

5. Nerf trijumeau : Principal nerf sensitif de la face. Comporte une fonction motrice branchiale pour la mastication.

6. Nerf abducens : Nerf moteur somitique qui permet de porter l'œil en dehors.

7. Nerf facial : Nerf moteur branchial qui permet la mimique.

8. Nerf intermédiaire (VIIb) : Annexe du nerf facial. Mixte (sensitif pour le conduit auditif externe, sensoriel pour le goût des 2/3 antérieurs de la langue, végétatif pour la sécrétion lacrymale, nasale et salivaire sauf la parotide).

9. Nerf cochléo-vestibulaire (VIII) : Comporte une partie sensorielle pour l'audition et une partie sensitive pour l'équilibre.

10. Nerf glosso-pharyngien (IX) : Nerf mixte (moteur et sensitif pour le pharynx, sensoriel pour le 1/3 postérieur de la langue, végétatif pour la sécrétion salivaire de la glande parotide).

11. Nerf vague (X) : Principal nerf végétatif parasympathique de l'organisme.

12. Nerf accessoire (XI) : Innerve les muscles trapèze et sterno-cléido-mastoïdien.

13. Nerf hypoglosse (XII) : Nerf moteur de la langue.

Points Clés à Retenir

• Le SNC se compose de l'encéphale et de la moelle épinière, protégés par les méninges et baignés de LCS.

• Le développement embryonnaire du SN passe par la formation de la plaque neurale, de la gouttière neurale, du tube neural et des vésicules cérébrales.

• La moelle épinière présente une organisation segmentaire avec des myélomères qui sont des centres réflexes.

• Le tronc cérébral est divisé en moelle allongée, pont et mésencéphale, abritant des noyaux importants pour diverses fonctions et les origines de nombreux nerfs crâniens.

• Les neurones et les cellules gliales sont les constituants fondamentaux du tissu nerveux.