Fonctionnement et structure du système nerveux

Le système nerveux est un réseau complexe qui permet la communication entre les différentes parties du corps et l'environnement. Il est le centre de contrôle de toutes nos actions, pensées et perceptions.

 Introduction au système nerveux

Le cerveau : centre de contrôle

• Le cerveau humain gère toutes les fonctions corporelles et interagie avec le monde extérieur grâce à la réception et l'envoi de messages.

• Il est responsable de la pensée, de la perception, de la planification et de la compréhension du langage.

• Initialement, on pensait que le cerveau adulte ne pouvait pas créer de nouvelles connexions ou qu'une zone non sollicitée s'atrophiait. Ces idées sont aujourd'hui réfutées : le cerveau est dynamique et plastique.

Conscience et attention

• Notre conscience est fondée sur les mécanismes d'attention combinés aux souvenirs, communs à de nombreuses espèces.

• L'apprentissage est essentiel : chaque perception et action recrute des neurones qui établissent de nouvelles connexions. De cette manière, des réseaux neuronaux se forment et se défont continuellement.

• Le cerveau trie l'information via le mécanisme de l'attention, nous permettant d'apprendre, d'anticiper ou d'ignorer.

• L'attention varie : un autiste peut être hyper-concentré, tandis qu'un hyperactif a du mal à maintenir son attention.

Visions du fonctionnement cérébral

• Approche modulaire : la vision, l'audition, le jugement, les émotions et la mémoire sont gérés par des parties distinctes du cerveau.

• Approche globale : le cerveau fonctionne comme un tout avec des zones spécialisées et des interactions importantes entre elles. La stimulation externe crée un "paquet d'énergie" qui active des neurones, formant de nouvelles connexions synaptiques pour construire notre compréhension de la réalité. Pour cela, des indices multiples sont nécessaires.

En résumé

• Le cerveau est un organe composé de cellules neuronales, capable de simuler le monde extérieur, de faire des prévisions et de générer des actions appropriées.

• La connaissance réside dans les connexions synaptiques, qui se créent et se recréent en permanence.

• Une partie de ce travail est inconsciente, mais certaines représentations peuvent atteindre la conscience.

Division du système nerveux

Les nerfs crâniens font partie du SNP, à l'exception du nerf optique (II) et de la rétine, considérés comme une extension du diencéphale.

 Les structures du SNC

1. La moelle épinière

• Extension du cerveau dans la colonne vertébrale.

• Reçoit les informations sensorielles du corps (sauf la tête).

• Génère des réflexes (ex: douleur) et transmet les informations sensorielles au cerveau.

• Contrôle les muscles et les viscères via des réflexes et des commandes de l'encéphale.

2. Le rhombencéphale

• Comprend le pont de Varole (protubérance annulaire) et le bulbe rachidien.

• Contrôle le rythme respiratoire, l'activité cardiaque et le niveau de glucose.

3. Le cervelet

• Impliqué dans le contrôle des mouvements et la coordination.

• Joue un rôle dans les apprentissages pavloviens.

4. Le mésencéphale

• Composé des pédoncules cérébraux et des colliculi (tubercules quadrijumeaux).

• Rôle prépondérant dans les réflexes visuels et auditifs, ainsi que le transfert d'informations vers le thalamus.

• Contient des neurones participant aux mécanismes de récompense et à l'humeur.

5. Les noyaux gris centraux et le diencéphale

• Noyaux gris centraux (ganglions de la base) : coordination des mouvements et comportements liés à la récompense.

• Thalamus : coordinateur des informations sensorielles vers le cortex.

• Hypothalamus : centre de contrôle de l'appétit, des comportements de défense et de reproduction, et du cycle veille-sommeil.

• Les hormones de l'hypophyse proviennent du diencéphale : les canaux optiques formés par les petites ailes du sphénoïde le rejoignent.

  • GH (Hormone de croissance)

  • ACTH (Adrenocorticotrophine) : stimule les surrénales

  • TSH (Thyreostimuline) : régule les hormones thyroïdiennes

  • FSH et LH : agissent sur les organes reproducteurs

  • PRL (Prolactine) : lactation, reproduction, croissance, immunité, comportement

  • Ocytocine : accouchement, allaitement

  • ADH (Hormone antidiurétique) : rôle antidiurétique

Un adénome hypophysaire est une tumeur bénigne de l'hypophyse, une petite glande située à la base du cerveau, sous l'hypothalamus. Elle est logée dans la selle turcique de l'os sphénoïde.

6. L'encéphale

L'encéphale est composé de trois éléments : le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral. Il assure des fonctions de motricité, sensibilité, vie de relation, coordination et fonctionnement végétatif.

6.1. Le cortex cérébral (substance grise périphérique)

• Recouvre la surface extérieure des hémisphères.

• Constitué de six couches interconnectées, avec des milliards de neurones et de connexions.

• Divisé en lobes, chacun ayant des fonctions spécifiques :

  • Lobe frontal : initiation et coordination des mouvements, cognition supérieure (résolution de problèmes, pensée, planification), personnalité, émotions.

  • Lobe pariétal : processus sensoriels, attention, langage.

  • Lobe occipital : information visuelle (reconnaissance des formes et couleurs).

  • Lobe temporal : encodage des informations auditives, intégration des informations sensorielles, mémoire à court terme (grâce à l'hippocampe), mémoire des réponses émotionnelles (via l'amygdale).

6.2. La substance blanche centrale

• Contient des fibres nerveuses myélinisées issues des cellules du cortex ou y parvenant, entourées de cellules gliales.

• Relie les différentes zones corticales et les relie aux structures sous-corticales.

• Exemples de structures en substance blanche : le corps calleux, la capsule interne, la couronne radiée, le fornix et le septum pellucidum.

 Anatomie et subdivisions du cerveau

Le cerveau comprend deux hémisphères cérébraux symétriques, unis par le corps calleux. Chaque hémisphère contrôle la partie controlatérale du corps (ex: lésion à gauche affecte le côté droit).

Les hémisphères cérébraux

• Substance grise périphérique (cortex).

• Substance grise centrale (noyaux basaux).

• Ventricules latéraux.

• Substance blanche centrale (centre semi-ovale).

Les lobes cérébraux

Chaque hémisphère est divisé en 6 lobes:

1. Lobe Frontal :

   • Représente 40% du poids du cerveau.

   • Séparé du pariétal par le sillon central (scissure de Rolando).

   • Rôle crucial dans la planification, le langage et le mouvement volontaire.

   • Comprend quatre gyri : précentral, frontal supérieur (F1), frontal moyen (F2), frontal inférieur (F3).

   • Aire motrice principale : située dans le gyrus précentral, contrôle la motricité volontaire. Sa destruction entraîne une hémiplégie controlatérale.

   • Aires motrices extrapyramidales : régulent les mouvements réflexes.

   • Aire de la motricité oculaire volontaire : permet de regarder de l'autre côté (mouvement des yeux, tête, cou).

   • Cortex préfrontal : la plus complexe des aires associatives. Impliqué dans l'intelligence, la cognition, le raisonnement, le jugement, l'adaptation sociale, la mémorisation (encodage, consolidation, rappel) et l'orientation de l'attention.

2. Lobe Pariétal :

   • Séparé du frontal par le sillon central.

   • Constitué de centres sensitifs (toucher, goût, sensibilité).

   • Impliqué dans la mémoire épisodique et l'habileté visuo-spatiale.

   • Contient le gyrus postcentral (aire somesthésique S1) et les lobules pariétaux supérieurs et inférieurs.

3. Lobe Occipital :

   • Constitué des aires visuelles.

   • Le sillon calcarin délimite le cunéus, centre de la vision.

   • cortex visuel V1 (aire 17 de Brodmann) : vision primaire.

   • cortex visuel secondaire V2 (aires 18 et 19) : analyse des formes plus complexes.

   • Les informations visuelles sont traitées par deux voies :

     • Voie ventrale (vers le lobe temporal) : reconnaissance des objets.

     • Voie dorsale (vers le lobe pariétal) : localisation des objets.

4. Lobe Temporal :

   • Séparé du frontal par le sillon latéral (scissure de Sylvius).

   • Zone importante pour l'audition, le langage, la mémoire et la vision des formes complexes.

   • Cortex temporal supérieur : traitement des informations auditives (bruits, musique, langage).

   • Cortex temporal inférieur : traitement des informations visuelles.

   • Ces deux cortex stockent également les informations en mémoire.

5. Lobe Insulaire (Insula) :

   • Situé au fond de la fosse latérale, caché par l'opercule frontal et temporal.

   • Divisé en une large insula antérieure et une petite insula postérieure.

   • Rôle dans les émotions, la régulation de l'homéostasie, la perception, le contrôle moteur, la conscience de soi, la cognition et les expériences interpersonnelles. Impliqué dans les dysfonctionnements psychopathologiques.

6. Lobe Limbique :

   • Lobe arciforme, constitue la majeure partie de la face médiale des hémisphères.

   • Circonscrit le corps calleux et le diencéphale.

   • Divisé en quatre parties : gyrus cingulaire, gyrus fasciolaire, gyrus parahippocampal et hippocampe.

   • Siège des émotions (agressivité, peur, plaisir, colère), de la mémoire, de l'olfaction, du contrôle du système endocrinien et végétatif, et des comportements alimentaires.

Terminologie clé

• Mnésie : fait référence à la mémoire (ex: amnésie, perte de mémoire).

• Gnosie : perception, capacité à reconnaître ou identifier des stimuli sensoriels (ex: agnosie, incapacité à identifier un objet).

• Sensoriel : renvoie aux sens dont les récepteurs sont regroupés (vision, audition, olfaction, gustation).

• Sensitif (Somesthésie) : renvoie aux sensations du corps (toucher, température, douleur), dont les récepteurs sont répartis dans tout le corps.

Aires corticales

Le cortex cérébral est divisé en :

• Aires primaires (motrice, sensorielle, sensitive) : traitent les informations brutes.

• Aires associatives (ou secondaires) : intègrent les informations, mettent en contact les aires cérébrales et entourent l'aire primaire correspondante.

Le Langage

• Aire de Broca (aires 44 et 45 de Brodmann) : centre du langage parlé (expression). Une lésion peut provoquer une aphasie motrice (anarthrie - impossibilité d'articuler ; ou agraphie - incapacité d'écrire).

• Aire motrice du langage écrit (aire 8, F2) : le mouvement des yeux et la rotation de la tête et du cou.

• Aire de Wernicke (aires 22, 41 et 42) : centre de la compréhension du langage parlé. Une lésion peut entraîner une aphasie sensorielle (surdité verbale).

• Aire de la compréhension du langage écrit (aire 39) : située dans le pli courbe. Une lésion peut provoquer une aphasie sensorielle (cécité verbale ou alexie).

• Ces aires sont connectées par le faisceau arqué.

 Les noyaux basaux (ganglions de la base)

Amas de substance grise interconnectés à l'intérieur des hémisphères.

1. Corps strié (striatum)

• Striatum dorsal :

  • Noyau caudé : solidaire du ventricule latéral, s'enroule autour du thalamus. Composé d'une tête, d'un corps et d'une queue.

  • Putamen : fait partie du lenticulaire.

  • Claustrum.

• Striatum ventral :

  • Noyau accumbens : impliqué dans le circuit de la récompense.

  • Aire paraolfactive.

  • Substance perforée antérieure.

  • Noyau basal encéphalique.

• Rôle du striatum dorsal : Régulation de la fonction motrice indirecte (extrapyramidale), des mouvements réflexes, du tonus musculaire, et des activités motrices automatiques/semi-automatiques.

2. Corps amygdaloïde

• Situé dans le lobe temporal.

• Fait partie du système limbique et est impliqué dans le circuit de la mémoire et des émotions.

Composition du noyau lenticulaire

• Putamen : séparé du thalamus et du noyau caudé par la capsule interne.

• Globus pallidus latéral et médial.

Le claustrum est séparé du noyau lenticulaire par la capsule externe et de l'insula par la capsule extrême.

 Structures de substance blanche

Ces structures sont constituées de substance blanche et entourent les noyaux basaux.

1. Corps Calleux

• Unifie les hémisphères cérébraux, harmonise leurs activités.

• Participe au contrôle de l'information et à l'élaboration de l'idéation.

• Forme le toit des ventricules latéraux.

• Comprend le splénium (arrière), le corps, le genou et le rostrum (avant).

2. Capsule Interne

• Sépare le thalamus et le noyau caudé du noyau lenticulaire.

• Comprend un bras antérieur (sépare noyau caudé et lenticulaire), un bras postérieur (entre thalamus et noyau lenticulaire) et un genou (relie les deux bras).

• La voie pyramidale (motricité) traverse le genou (voie cortico-nucléaire) et le bras postérieur (voie corticospinale).

3. Couronne Radiée

• Comprend la capsule externe (entre noyau lenticulaire et claustrum), la capsule extrême (entre claustrum et insula).

• La commissure antérieure unit les lobes temporaux et les tractus olfactifs.

4. Fornix

• Unit l'hippocampe aux corps mamillaires.

• Comprend des colonnes, un corps et des piliers.

• Appartient au système limbique et est impliqué dans le traitement des informations émotionnelles, motrices, végétatives et la mémorisation.

5. Septum Pellucidum

• Membrane verticale, fine, triangulaire séparant les cornes antérieures des deux ventricules latéraux.

• S'étend du corps calleux au fornix.

• Fait partie du système limbique.

• Le cavum du septum pellucidum est une non-fusion des deux lames du septum.

6. Fibres Associatives Télencéphaliques

• Relient deux régions du cortex au sein du même hémisphère.

• Différentes des fibres commissurales qui unissent les hémisphères.

 Les ventricules encéphaliques

Ensemble de cavités en continuité avec le canal de l'épendyme de la moelle spinale. Ils sécrètent et font circuler le liquide céphalorachidien (LCR).

Composition de l'ensemble

• Deux ventricules latéraux (VL).

• Un troisième ventricule (V3), situé dans le diencéphale.

• Un quatrième ventricule (V4), situé dans le rhombencéphale.

Sécrétion du LCR

• Chaque ventricule est tapissé d'un plexus choroïde qui sécrète le LCR à partir du plasma sanguin.

Circulation du LCR

• Les VL communiquent avec le V3 via les foramens interventriculaires (trous de Monro).

• Le V3 communique avec le V4 via l'aqueduc de Sylvius (ou aqueduc du mésencéphale).

• Le LCR sort du V4 vers la cavité subarachnoïdienne par le trou de Magendie (ouverture médiane) et les deux trous de Luschka (ouvertures latérales).

• Une augmentation pathologique du volume des ventricules peut entraîner une hydrocéphalie.

 Les méninges

Les méninges sont les membranes qui enveloppent le SNC (encéphale et moelle épinière), la portion intracrânienne des nerfs crâniens et les racines des nerfs spinaux.

Couches méningées (de la surface vers la profondeur)

1. Dure-mère : couche la plus superficielle.

2. Arachnoïde : séparée de la pie-mère par l'espace subarachnoïdien.

3. Pie-mère : adhérente au système nerveux central.

L'espace subdural ou sous-dural est un espace théorique entre la dure-mère et l'arachnoïde.

 Vascularisation cérébrale

Vascularisation artérielle

• Deux grands axes principaux : les carotides et les artères vertébrales.

• Ces axes sont reliés par le polygone de Willis, assurant une irrigation sanguine continue du cerveau.

Vascularisation veineuse

• Le drainage veineux du cerveau se fait par des sinus (ex: sinus sagittal supérieur, sinus droit, sinus sigmoïde, sinus caverneux) et des veines (ex: veine de Galien).

 Points Clés à Retenir

• Le système nerveux est divisé en SNC (encéphale et moelle épinière) et SNP (nerfs et ganglions).

• Le cerveau est le centre de contrôle, impliqué dans la cognition, les émotions et le comportement.

• La plasticité cérébrale permet l'apprentissage et la formation de nouvelles connexions neuronales.

• Les lobes cérébraux ont des fonctions spécialisées (frontal pour la motricité et la planification, pariétal pour la sensibilité, occipital pour la vision, temporal pour l'audition et la mémoire).

• Les noyaux basaux sont importants pour la coordination motrice et les comportements de récompense.

• La substance blanche assure la communication entre les différentes aires cérébrales.

• Le liquide céphalorachidien, produit dans les ventricules, protège le SNC.

• Les méninges enveloppent et protègent le système nerveux central.

• La vascularisation cérébrale est vitale, assurée par les carotides et les artères vertébrales, connectées par le polygone de Willis.