Les noyaux de la base

Maladies des boucles motrices des noyaux de la base Maladie de Parkinson (hypokinésie) Chorée de Huntington (hyperkinésie)

Marche à petits pas dans la maladie de Parkinson

Nomenclature des noyaux de la base

Coupe coronale au niveau des noyaux de la base

Le noyau caudé, l ’accumbens, le putamen

Voies dopaminergiques STRIATUM SUBSTANCE NOIRE Voie nigro-striée CORTEX PRÉFRONTAL GYRUS CINGULAIRE ACCUMBENS TUBERCULE OLFACTIF AIRE TEGMENTALE VENTRALE HYPOPHYSE HYPOTHALAMUS HIPPOCAMPE

Substance noire dans le mésencéphale

La substance noire dans le mésencéphale

La substance noire dans le mésencéphale

Coupe Horizontale Noyau Caudé } Striatum Putamen Thalamus

Marquage du striatum par la fluoro-dopa

Récepteurs D2 marqués par le C11-raclopride

Récepteurs D1 et D2 dans le striatum

Structure générale des circuits FSC Frontal Cortex Striatum Globus Pallidus/ Substantia Nigra Thalamus Structure générale des circuits FSC The five circuits share common structures and are parallel and contiguous but remain remarkably segregated anatomically. This figure shows the general structure shared by all frontal sub-cortical circuits. Common to all circuits is an origin in the frontal lobes with projection sequentially to the striatum, to the GP and the SN, and then to specific thalamic nuclei with a final link back to the frontal lobe. Chaque circuit est constitué de 2 boucles: une boucle excitatrice et une boucle inhibitrice

5 circuits parallèles

Le circuit moteur Une des fonctions de ce circuit est de sélectionner et de déclencher le mouvement

Aires corticales intervenant dans le contrôle de la motricité

Action facilitatrice sur le déclenchement des mouvements volontaires en focalisant les informations sur l ’AMS

Voie directe et indirecte des noyaux de la base

La boucle directe excitatrice

La boucle indirecte inhibitrice

Les deux boucles des noyaux de la base

Les 2 boucles

Activation des 2 boucles avant un mouvement

Disparition de la substance noire dans la maladie de Parkinson

Les neurones à dopamine de la substance noire

Diminution du nombre de neurones à dopamine de la substance noire dans la maladie de Parkinson Sujet normal Sujet parkinsonien Sujet normal Sujet parkinsonien neurones à dopamine dans la substance noire

Maladie de Parkinson Bradykinésie (ralentissement du mouvement) Akinésie (difficulté à initier le mouvement) Rigidité Tremblement au repos Maladie dite dégénérative Maladie de Parkinson induite par le MPTP

Maladie de Parkinson

Tremblement au repos Difficulté à initier un mouvement: akinésie Une fois, initié le mouvent est lent

Marche à petits pas dans la maladie de Parkinson

Greffes dans la maladie de Parkinson CAUDÉ PUTAMEN

La fluoro-dopa (F-Dopa) est un marqueur des fibres dopaminergiques Chez le patient pakinsonien, la fluoro-dopa est diminuée du côté atteint et non traité et augmentée du côté greffé

Dopamine et greffes Nature Neurosciences,2, 1999 Well-developed nigral grafts restore dopamine storage and basal and drug-induced dopamine release to normal levels in the striatum.Basal ganglia for the PD patient ten years after transplantatio of embryogenic mesencephalic tissue to the right putamenIn the baseline condition, raclopride is increased in the non-grafted putamen in the patient whereas it is normal on the grafted side. After methamphetamine administration, the binding reduction in the grafted putamen is similar to that seen in the putamen of normal subjects whereas it is negligible in the non-rafted putamen.

Dopamine and D2 receptors Nature Neuroscience, 2, 1999, p1048 Schematic illustration of the normal dopamine terminal in the basal ganglia, the pre-and postsynaptic changes associated with PD and cell transplantation and the sites of accumulation of the two PET ligands, 18Fdopa and C11 raclopride. Functional imaging in a Parkinso ’s patient with a neural transplant shows that the graft is still functional after ten years, and that dopamine from the graft can bind to postsynaptic sites.

Le circuit nigro-strié MALADIE DE PARKINSON Dégénérescence des neurones à dopamine Destruction des neurones à dopamine par le MPTP SYNDROME DE PARKINSON Blocage des récepteurs à dopamine

Haloperidol and D2 Occupancy 11C-Raclopride PET Scan Coregistered MRI Scan 11C-Raclopride PET Scan Before Treatment Haloperidol 2 mg/day (74% occ.) From Kapur, 1999 (presentation)

La chorée de Huntington Maladie héréditaire autosomale (chromosome 4) et dominante Mouvements anormaux de chorée et démence Chorée: mouvements brusques de torsion impliquant divers groupes musculaires et interférant avec les mouvements normaux

Mouvements anormaux dans la chorée de Huntington

Mouvements athétosiques Mouvements de contorsion continus sauf pendant le sommeil

Coupe verticale: noyau caudé Atlas Fig.6.67 Sujet normal Maladie de Huntington: atrophie du noyau caudé et ventricule élargi

Les 2 boucles

L ’hémiballisme

Maladie de Wilson

Maladie de Wilson

La maladie de Wilson:le putamen (coupe coronale)

La maladie de Wilson: le foie Maladie autosomale récessive résultant d ’un défaut de l ’incorporation du cuivre dans la caeruloplasmine et l ’accumulation du cuivre dans le foie, le rein , le cerveau et la cornée (gène mutant identifié sur le chromosome 13)

La maladie de Wilson: dystonie

La maladie de Wilson: anneau de Kayser-Fleischer dans la cornée

Boucles du cortex préfrontal ou système frontostriatal

Le cortex préfrontal Three of these five cortical-subcortical circuits are involved in cognitive and emotional behaviors and originate in the prefrontal cortex.

Sites d ’origine corticale This figure shows the origin of the three behaviorally relevant frontal-subcortical circuits. The dorso-lateral cortex is colored blue. The anterior cingulate is colored red on the medial frontal cortex. The lateral portion of the orbito-frontal cortex is colored green and the medial division is colored red on the inferior cortex. The anterior insula is shown in purple. From Mega and Cummings, 1994. . From Mega and Cummings, 1994

Boucles fronto-sous-corticales impliquées dans les comportements Dorsolateral Prefrontal Cortex Globus Pallidus/ (Lateral Dorsomedial) Thalamus Caudate (dorsolateral) (VA and MD) Lateral Orbitofrontal Cortex (Medial Dorsomedial) (Ventromedial) Anterior Cingulate Cortex (Rostrolateral) Accumbens (MD) From Cummings 1993 This figure shows the anatomy of the direct pathways of the behaviorally relevant frontal-subcortical circuits. The DLPF circuit mediates « executive » functions : anticipation, goal selection, planning, monitoring and use of feedback in task performance; The anterior cingulate circuit is involved in motivational mechanisms and the orbito-frontal circuit is involved in emotional behavior. The OF cortex is the only region of the frontal lobe to have direct reciprocal connections with the amygdala (p165). From Cummings 1993

L ’ACCUMBENS Selective lesions of the nucleus accumbens core induce persistent impulsive choice in rats. In contrast damage to two of its afferents , tha anterior cingulate cortex and medial prefrontal cortex , had no effect on this capacity.

Lobotomie transorbitale La chirurgie du pic à glace

Syndromes frontaux ou Syndromes des circuits FSC Des syndromes identiques sont observés si les lésions touchent les structures corticales et sous-corticales des trois circuits soutenant ainsi le concept de syndrome comportemental lié à un circuit cortico-sous cortical. Behavioral syndromes are described in connection with lesions of these different regions of the prefrontal cortex. Lesions of the OFC in humans results in desinhibitory deficits in both social and cognitive domains.

Syndromes des circuits FSC Syndrome préfrontal dorso-latéral Déficits neuropsychologiques qui concernent les fonctions exécutrices : anticipation, planification, maintien d ’un but, prise de décisions, synthèses abstraites, raisonnement, insight, fluance verbale et motrice, focalisation et maintien de l ’attention, flexibilité cognitive (test de Wisconsin), mémoire de travail Developmental disorders of the fronto-striatal system, 2001, p23

Test de Wisconsin Test de tri des cartes de Wisconsin

Syndromes des circuits FSC Syndrome cingulaire antérieur : mutisme akinétique et aboulie Mutisme akinétique: mutisme, profonde apathie, indifférence à la douleur, à la soif, à la faim, perte de l’initiative motrice et psychique, perte des mouvements spontanés, incapacité de répondre à des questions ou à des ordres. Aboulie: syndrome psychomoteur similaire mais moins sévère Diminution de l ’agressivité Behavioral syndromes are described in connection with lesions of these different regions of the prefrontal cortex. Lesions of the OFC in humans results in desinhibitory deficits in both social and cognitive domains.

Syndromes des circuits FSC Syndrome du circuit orbito-frontal: changements de la personnalité et des émotions Désinhibition dans les sphères sociales et cognitives Irritabilité et labilité de l ’humeur, comportement social inadéquat. Inattention, impulsivité, distractibilité, activité motrice accrue. Behavioral syndromes are described in connection with lesions of these different regions of the prefrontal cortex. Lesions of the OFC in humans results in desinhibitory deficits in both social and cognitive domains.

Syndrome du circuit orbito-frontal: Hypomanie, manie Hypersexualité, rage, Pseudopsychopathie, psychopathie (lésions chez le jeune enfant) Comportements d ’imitation Obsessions, compulsions Confabulations

La barre de fer pèse 6 kg, mesure 1m10, a 3 cm de diamètre et une pointe de 6 mm affilée sur 18 cm

Lésion orbitaire et médiane Reconstruction de la lésion subie par Phinéas Gage Nature Neurosciences, 2, 1999 EMOTION Patients with early-acquired OFC damage are remarkably similar to those with adult-acquired damage in that they display profound and pervasive difficulties in social behavior despite intact intellectual abilities. These adjustment problems were obvious from an early age. However, their problems include stealing and violence to persons, which the authors report is not characteristic of adult-onset patients. In this respect, the early-onset patients resemble psychopatic individuals who are characterized by hight levels of aggression and antisocial behavior performed without guilt or empathy for their victims.