Système nerveux Anatomie fonctionnelle du système nerveux BIO 101-B42-SF Gilles Bourbonnais Cégep de Sainte-Foy

1. Développement embryonnaire du SNC 442 1. Développement embryonnaire du SNC Le SNC se forme à partir d'un repli interne du tissu formant le dos de l'embryon. Ce tissu du dos (appelé plaque neurale) se replie vers l'intérieur jusqu'à se refermer complètement formant ainsi un tube. Embryon à 25 jours

La plaque neurale est en vert.

L'avant du tube neurale se divise en trois sections : cerveau antérieur, cerveau moyen et cerveau postérieur. Le cerveau antérieur se divise en télencéphale et diencéphale Le cerveau postérieur se divise en métencéphale et myélencéphale

Le télencéphale est énorme chez l'humain Le télencéphale est énorme chez l'humain. Il recouvre presque toutes les autres structures.

Télencéphale Cervelet Chez l'humain, le télencéphale recouvre presque toutes les autres structures Cervelet

Le télencéphale se divise en 2 hémisphères

Télencéphale Diencéphale Mésencéphale Pont (protubérance) Bulbe rachidien Ces trois structures forment le tronc cérébral Cervelet

2. Les protections du SNC Le SNC est protégé par: 475 Le SNC est protégé par: Les méninges : trois membranes de tissu conjonctif Dure-mère Arachnoïde Pie-mère Le liquide cérébro-spinal (LCS) (ou liquide céphalo-rachidien) La barrière hémato-encéphalique

Les méninges 475 feuillets externe et interne de la dure-mère La dure mère est formée de deux feuillets qui se séparent par endroit pour former des cavités qui s'emplissent de sang: les sinus veineux.

Sinus veineux Dure-mère

Villosité arachnoïdienne L'arachnoïde se replie par endroit pour former des villosités arachnoïdiennes qui pénètrent dans le sinus veineux. Villosité arachnoïdienne Arachnoïde

La pie-mère est accolée à la surface de l’encéphale et en suit les moindres replis. La dure mère est séparée de l'arachnoïde par l'espace subdural. L'arachnoïde est séparée de la pie-mère par la cavité subarachnoïdienne.

475 Notez comment la pie-mère suit les moindres replis de la surface de l’encéphale

Ventricules latéraux (1 et 2) Le liquide cérébro-spinal 443 - 444 477 Le SNC contient des cavités, les ventricules, emplies d'un liquide : le liquide cérébro-spinal (ou céphalo-rachidien). Il y a en tout quatre ventricules. Ventricule 3 Ventricule 4

Moulage des cavités de l'encéphale. Ventricules latéraux (1 et 2) Ventricule 3 Ventricule 4 Moulage des cavités de l'encéphale.

Foramen interventriculaire Les ventricules 1 et 2 communiquent avec le 3 par de petites ouvertures, les foramens interventriculaires. Aqueduc du mésencéphale Le ventricule 3 communique avec le 4 par l'aqueduc du mésencéphale (ou aqueduc de Sylvius). Vers la surface du SNC De petits conduits permettent au liquide du ventricule 4 de se répandre à la surface de l'encéphale (dans l'espace sous-arachnoïdien). Canal central de la moelle Le ventricule 4 se poursuit dans la moelle épinière par le canal central de la moelle épinière.

477 - 478 Le liquide cérébro-spinal (ou céphalo-rachidien) se forme à partir du sang au niveau des plexus choroïdes. Les plexus choroïdes sont formés d'un dense réseau de capillaires sanguins (plexus = entrelacement). Ils sont situés au niveau du toit de chaque ventricule.

477

Le liquide cérébro-spinal est produit par les plexus choroïdes. Il remplit les ventricules Il s’écoule dans l’espace sous-arachnoïdien par des ouvertures au niveau du 4e ventricule. Il remplit l’espace sous-arachnoïdien où il forme un coussin liquide Le volume total emplissant les ventricules (environ 150 ml) est renouvelé environ 3 à 4 fois par jour Il est réabsorbé par le sang au niveau des villosités arachnoïdiennes.

Diapositive suivante

Villosité arachnoïdienne Sinus veineux Villosité arachnoïdienne Le liquide cérébro-spinal (ou céphalo-rachidien) retourne dans le sang au niveau des villosités arachnoïdiennes

Une obstruction de la circulation du liquide cérébro-spinal peut provoquer l'hydrocéphalie. L'hydrocéphalie peut survenir avant la naissance ou après. 478 Chez les bébés, les plaques osseuses formant la boîte crânienne ne sont pas encore soudées entre elles. Les ventricules gonflent sous l'effet de la pression du liquide cérébro-spinal qui s'y accumule. Les plaques osseuses du crâne s'écartent. La tête grossit.

À gauche, une radiographie d'un encéphale normal À gauche, une radiographie d'un encéphale normal. À droite la radiographie de l'encéphale d'un hydrocéphale. Notez la taille des ventricules cérébraux.

On peut traiter l'hydrocéphalie en installant un drain qui permet au liquide cérébro-spinal de s'épancher dans la cavités abdominale où il peut être réabsorbé.

La barrière hémato-encéphalique 478 = barrière séparant le liquide interstitiel du SNC des autres liquides de l’organisme. = essentiel car le milieu interne du SNC doit demeurer rigoureusement stable, plus que le liquide interstitiel dans le reste du corps. Des variations importantes de certains ions comme le K+ ou de certaines hormones et certains acides aminés pourraient gravement perturber le fonctionnement des neurones.

Liquide interstitiel du SNC séparé du sang des capillaires par : Endothélium continu non fenestré des capillaires. Les cellules de ces capillaires sont unies par des jonctions serrées. Capillaire fenestré Capillaire à jonctions serrées

Aussi : Lame basale entourant la face externe des capillaires plus épaisse que celle des autres capillaires. Prolongements des astrocytes (ce sont des cellules gliales) recouvrant les capillaires (ces prolongements sont appelés pieds périvasculaires). La fonction des pieds périvasculaires serait surtout d’induire la formation de jonctions serrées lors de la formation des capillaires.

La barrière hémato-encéphalique permet le passage sélectif du glucose, des acides aminés essentiels et de certains électrolytes. Elle bloque le passage de la plupart des déchets du sang, de certaines toxines et de la plupart des médicaments. Elle bloque aussi le passage de certains acides aminés et de certains ions comme le K+. La barrière ne peut pas empêcher le passage des substances liposolubles puisque ces substances peuvent traverser librement la membrane en phospholipides des cellules de l’endothélium. La barrière est absente dans certaines régions de l’encéphale (comme l’hypothalamus ou le centre du vomissement).

3. Le télencéphale = cerveau proprement dit 446 = cerveau proprement dit Deux hémisphères reliés par un ruban de matière blanche : corps calleux

Fissure longitudinale

Écorce de substance grise = cortex Recouvrant de la substance blanche Formé : Écorce de substance grise = cortex Recouvrant de la substance blanche Et des amas de substance grise: noyaux basaux 447 Substance grise Cortex Noyaux basaux Substance blanche

Fissure longitudinale Plus le cortex a une grande surface, plus il est plissé : gyrus (ou circonvolutions) et sillons Fissure longitudinale Cortex Gyrus Sillon Les replis les plus profonds sont appelés fissures Hémisphère droit Hémisphère gauche

Les fissures et les sillons les plus profonds divisent le cortex en lobes : 447 Sillon central de l’hémisphère cérébral Sillon pariéto-occipital Lobe pariétal Lobe frontal Lobe occipital Lobe temporal Sillon latéral

Un cinquième lobe, le lobe insulaire (ou insula) n’est pas visible de l’extérieur

446

Divisions fonctionnelles du cortex: Aires motrices : motricité volontaire surtout Aires sensitives : sensations conscientes Aires associatives non spécifiques : aires aux fonctions non spécifiques = aires aux fonctions complexes Somesthésie = sensations provenant de la peau, des muscles et des articulations En blanc : aires associatives non spécifiques

Aires liées à la motricité 449 Aire motrice primaire Aire prémotrice Aire oculo-motrice frontale Aire motrice du langage

Aire motrice primaire Aire prémotrice Aire oculo-motrice frontale Aire motrice du langage (aire de Broca) Chaque zone de cette aire génère les mouvements volontaires d’une partie précise du corps = somatotopie Aire somesthésique primaire droite (contrôle le côté gauche du corps)

Si chacune des parties de notre corps avait une taille proportionnelle à l’aire motrice primaire qui la fait bouger. La taille de chaque partie de l’aire motrice primaire est reliée à la taille de la partie du corps qu’elle active et, surtout, au nombre de muscles et à la finesse des mouvements que cette partie du corps peut effectuer.

Aire motrice primaire Aire prémotrice Aire oculo-motrice frontale Aire motrice du langage (aire de Broca) Coordonne les mouvements de plusieurs groupes de muscles de façon à accomplir des gestes complexes. Cette aire s’active un peu avant le début du mouvement. Envoie des influx à l’aire motrice primaire qui, elle, envoie ses influx aux muscles concernés. Semble jouer un rôle dans la planification des mouvements (la décision de faire un mouvement et le début de l’action proprement dite).

Aire oculo-motrice frontale Contrôle les mouvements de l’œil. Aire motrice primaire Aire prémotrice Aire oculo-motrice frontale Aire motrice du langage (aire de Broca) Contrôle les mouvements de l’œil.

Aire motrice du langage (aire de Broca) Aire motrice primaire Aire prémotrice Aire oculo-motrice frontale Aire motrice du langage (aire de Broca) Contrôle les mouvements nécessaires à la parole. S’active aussi lorsque nous nous préparons à parler ou que nous nous préparons à accomplir des activités motrices volontaires autres que parler. À peu près non fonctionnelle du côté droit du cerveau chez la majorité des personnes (90% des droitiers et 70% des gauchers).

Aires liées aux sensations 451 Aires somesthésique primaire et pariétale postérieure Aires visuelles primaire et associative Aires auditives primaire et associative Aire olfactive Aire gustative

Aires somesthésique primaire et pariétale postérieure Aire pariétale postérieure Aires visuelles primaire et associative Aires auditives primaire, associative et de Wernicke Aire olfactive Aire gustative Somesthésie = perception des sensations en provenance de la peau, des muscles et des articulations Localisation des sensations (= discrémination spatiale) Perception consciente des sensations Aire somesthésique primaire :

Chaque zone de cette aire perçoit les sensations volontaires d’une partie précise du corps = somatotopie

Si chacune des parties de notre corps avait une taille proportionnelle à l’aire somesthésique primaire qui lui correspond. La surface corticale correspondant à chaque partie du corps est proportionnelle au nombre de récepteurs sensoriels de cette partie.

Aire pariétale postérieure : Intègre les informations somesthésiques reçues par l’aire somesthésique primaire. Permet d’identifier un objet en le touchant, par exemple.

Aires visuelles primaire et associative Aires somesthésique primaire et pariétale postérieure Aire pariétale postérieure Aires visuelles primaire et associative Aires auditives primaire et associative Aire olfactive Aire gustative L’aire visuelle primaire reçoit les informations de la rétine de l’œil. Chaque point de cette aire correspond à un récepteur de la rétine. L’aire visuelle associative analyse les images perçues. Permet de « reconnaître » les objets ou les personnes que nous voyons. L’analyse visuelle s’étend de façon diffuse à d’autres régions du cortex.

Aires auditives primaire et associative Aires somesthésique primaire et pariétale postérieure Aire pariétale postérieure Aires visuelles primaire et associative Aires auditives primaire et associative Aire olfactive Aire gustative Reçoivent les influx provenant de l’oreille interne (aire primaire) et les interprètent (aire associative). Participent avec d’autres régions moins définies (dans les lobes frontaux, entre autre), à la compréhension du langage.

Perception des sensations olfactives (les odeurs) et donc du goût. Aires somesthésique primaire et pariétale postérieure Aire pariétale postérieure Aires visuelles primaire et associative Aires auditives primaire et associative Aire olfactive Aire gustative L’aire olfactive est située dans le repli interne du lobe temporal (non visible de l’extérieur). Perception des sensations olfactives (les odeurs) et donc du goût. L’aire gustative correspond à une partie de la langue dans l’aire somesthésique primaire. Reçoit les influx des récepteurs du goût de la langue (sucré, salé, amer, acide)

VOIES SENSITIVES MENANT AU CORTEX 488 Notez le changement de côté qui s’opère dans la moelle épinière ou dans le bulbe rachidien (structure du tronc cérébral) = décussation Toutes les informations provenant du côté gauche parviennent au cerveau droit et toutes celles provenant du côté droit parviennent au cerveau gauche.

VOIES MOTRICES PROVENANT DU CORTEX MOTEUR 491 VOIES MOTRICES PROVENANT DU CORTEX MOTEUR Notez encore le changement de côté qui s’opère dans la moelle épinière. Le cerveau droit contrôle les mouvements du côté gauche et le cerveau gauche, ceux du côté droit.

En blanc : aires associatives non spécifiques du cerveau Aires associatives non spécifiques du cortex 452 Certaines aires associatives sont reliées à des fonctions précises. Ex. aire pariétale postérieure (somesthésie), aire prémotrice (mouvements) D’autres, très vastes chez l’humain, ne sont pas associées à des fonctions précises. En blanc : aires associatives non spécifiques du cerveau Aires associées à : pensée, créativité, élaboration des actions futures, personnalité, conscience, etc. Utilisons-nous vraiment que 10% de notre cerveau? À lire : p. 452

Les noyaux basaux 453 Noyaux basaux

Les noyaux basaux N.B. le thalamus fait partie du diencéphale; il ne fait pas partie des noyaux basaux

Fonctions de noyaux basaux 453 Fonctions reliées aux mouvements (sauf les corps amygdaloïdes dont la fonction est reliée aux émotions). Reçoivent des informations de l’ensemble du cortex et produisent des influx vers l’aire prémotrice et le cortex frontal (mais pas vers les voies motrices directement). Rôle important dans le déclenchement et la cessation des mouvements. Régulation de l’intensité des mouvements (surtout mouvements lents et stéréotypés comme le mouvement des bras au cours de la marche). Inhibition des mouvements antagonistes ou superflus. À lire : La maladie de Parkinson, p.481

4. Le diencéphale 456 Formé de: Thalamus Hypothalamus Épithalamus

Thalamus 456 Formé de 2 masses ovoïdes reliées par une commissure, l’adhérence interthalamique (commissure = faisceau de neurofibres reliant deux structures). Chaque masse est formée d’une douzaine de noyaux (substance grise) aux fonctions spécifiques.

Fonctions du thalamus 456 = « porte d’entrée du cortex » : presque tous les influx se rendant au cortex passent par le thalamus. presque toutes les informations sensorielles en route pour le cortex y font relais (synapse). « Tri » de l’information (les influx aux fonctions semblables sont regroupés et dirigés vers la zone appropriée du cortex)

Régulation de la température. Régulation de la faim et de la soif. Hypothalamus 458 Contrôle de tous les organes végétatifs par le système nerveux autonome (SNA). Rôle dans les émotions (structure centrale du système limbique, le système lié aux émotions). Régulation de la température. Régulation de la faim et de la soif. Régulation cycle veille-sommeil. Contrôle du système hormonal par le contrôle de l’hypophyse.

Extrémité forme le corps pinéal (ou glande pinéale). Épithalamus 458 Extrémité forme le corps pinéal (ou glande pinéale). Sécrète l’hormone mélatonine. Rôle (avec l’hypothalamus) dans la régulation du cycle circadien (cycle veille-sommeil). Rôle important dans les cycles annuels chez les animaux (période de reproduction, par exemple). Chez l’humain ???

5. Le tronc cérébral Formé de : 458 Formé de : Mésencéphale (pédoncules cérébraux et tubercules quadrijumeaux) Pont (ou protubérance) Bulbe rachidien

ou colliculus

Substance grise: activités réflexes Formé de substance blanche contenant des amas de substance grise (noyaux) Substance blanche: Fibres myélinisées : liaison entre moelle et structures supérieures et avec cervelet. Substance grise: activités réflexes 463 Centres respiratoires : contrôle respiratoire Centre cardio-vasculaire Déglutition et vomissement Réflexes auditifs et visuels

Certains noyaux du tronc = formation réticulaire 467 = ensemble de noyaux situés tout le long du tronc cérébral formés de neurones dont les longs axones se ramifient en milliers de branches dans tout le reste de l’encéphale. L’extrémité de ces axones sécrète des neurotransmetteurs, des substances chimiques qui modifient le fonctionnement des neurones qui y sont sensibles. Les neurotransmetteurs agissent un peu comme des hormones. Ces neurotransmetteurs interviennent dans: Mouvements (neurones à dopamine) Régulation des états émotionnels (neurones à dopamine, à sérotonine et à adrénaline) Activation de toute l’activité du cerveau : système réticulaire activateur

= corps striés Exemple : le système dopaminergique du tronc cérébral. Les corps cellulaires des neurones de ce systèmes sont regroupés en deux noyaux gris dans les pédoncules cérébraux. L’extrémité de leurs longs axones, qui atteignent les lobes frontaux et les corps striés (noyaux basaux ), sécrètent le neurotransmetteur dopamine. Ce neurotransmetteur modifie le fonctionnement de nombreux neurones qui y sont sensibles. La maladie de Parkinson est due au mauvais fonctionnement des neurones de la substantia nigra qui diminuent leur production de dopamine au niveau des corps striés.

Système réticulaire activateur ascendant 467 Système réticulaire activateur ascendant Neurones dont la fonction est de maintenir actif l’ensemble de l’encéphale en sécrétant des neurotransmetteurs qui activent les neurones des structures supérieures . Les neurones du système réticulaire activateur sont eux-mêmes stimulés par les influx des voies sensitives qui passent par le tronc cérébral. Le système réticulaire ascendant sert aussi de « filtre » : il arrête les signaux répétitifs, familiers ou faibles.

6. Le cervelet ~11% du volume, mais 50% des neurones. 463 ~11% du volume, mais 50% des neurones. Coordination des mouvements complexes. Maintien de l’équilibre. Reçoit des informations des yeux, des propriocepteurs (récepteurs dans les muscles et les articulations) et de l’oreille interne. Le cervelet envoie des informations au cortex moteur qui, lui, agit sur les muscles (le cervelet n’agit pas sur les muscles).

7. La moelle épinière et l’arc réflexe 482 La moelle épinière a deux fonctions Les nerfs rachidiens se divisent en deux branches à leur jonction avec la moelle. Lien entre l’encéphale et tous les organes reliés aux nerfs rachidiens (substance blanche). Intégration de certaines fonctions : réflexes simples (substance grise). Substance blanche Substance grise

Protections : vertèbres et méninges

Anesthésie par épidurale se fait dans la cavité épidurale. Ponction lombaire se fait dans la cavité subarachnoïdienne.

Ponction lombaire La ponction lombaire permet de prélever un peu de liquide cérébrospinal pour analyse (déterminer s'il y a présence de bactéries ou de virus, par exemple). La moelle épinière se termine au niveau de la vertèbre L1 (1ere vertèbre lombaire). La ponction se fait sous la L1 afin d'éviter de léser la moelle.

Anesthésie épidurale On injecte un produit anesthésiant dans le coussin graisseux situé entre la vertèbre et la dure mère (espace épidural). Espace épidural

On introduit un cathéter (mince tube de plastique) par l'aiguille qui a été enfoncée jusque dans l'espace épidural. Une fois le cathéter en place, on retire l'aiguille (en laissant le cathéter en place). Le produit anesthésiant est ensuite injecté sur demande par le cathéter. L'anesthésie épidurale est surtout utilisée pour diminuer les douleurs de l'accouchement. On l'utilise aussi pour les césariennes. Elle n'entraîne aucune complication.

Faisceaux ascendants = neurofibres de la voie sensitive Substance blanche : 486 Faisceaux ascendants = neurofibres de la voie sensitive Faisceaux descendants = neurofibres de la voie motrice

Réflexe = comportement automatique involontaire. 535 - 536 Réflexes spinaux Réflexe = comportement automatique involontaire. Plusieurs réflexes dus à des circuits de neurones de la moelle épinière situés dans la substance grise. Réflexe : dû à un circuit de neurones où un neurone sensitif est relié (synapse) à un ou plusieurs neurones moteurs.

Réflexe de flexion du bras

Stimulation du neurone moteur du muscle extenseur. Le coup sur le tendon de la rotule étire soudainement le muscle extenseur. Stimulation du récepteur sensible à l’étirement dans le muscle extenseur. Stimulation du neurone moteur du muscle extenseur. Il n’y a pas de neurone d’association dans ce réflexe.

8. Le système nerveux autonome = portion du système nerveux assurant la régulation du milieu interne (contrôle des organes végétatifs) Formé de deux ensembles de fibres nerveuses: Système sympathique Système parasympathique La plupart des organes reçoivent des terminaisons sympathiques et des terminaisons parasympathiques.

Fibres sympathiques: proviennent de la moelle épinière. Fibres parasympathiques: La plupart sont dans des nerfs crâniens (le nerf vague, no. X, surtout).

Le lien entre le SNC et l'organe se fait par deux neurones Neurone parasympathique préganglionnaire Neurone sympathique préganglionnaire Neurone parasympathique postganglionnaire Neurone sympathique postganglionnaire

Neurone préganglionnaire court Sympathique : Neurone préganglionnaire court Neurone postganglionnaire long : relâche sur l’organe de la noradrénaline noradrénaline court long Parasympathique : Neurone préganglionnaire long Neurone postganglionnaire court : relâche sur l’organe de l’acétylcholine long court acétylcholine

Prépare l’organisme à affronter un danger : attaque ou fuite. 561 Système sympathique: Actif en cas d’urgence. Prépare l’organisme à affronter un danger : attaque ou fuite. Système parasympathique: Actif au repos. En pratique, les deux systèmes sont toujours actifs (annulent leurs effets respectifs).

Notez, dans le tableau de la p Notez, dans le tableau de la p. 561, quels sont les effets respectifs du sympa et du para sur les organes suivants : Œil (iris) Muscles du tube digestif Glandes salivaires Reins Médulla surrénale Vaisseaux sanguins Coeur Vessie Poumons Foie

9. Cerveau gauche et cerveau droit Toutes les fibres nerveuses sensorielle et motrices se croisent dans le SNC = décussation des fibres Hémisphère gauche : relié au côté droit du corps Hémisphère droit : relié au côté gauche du corps

Hémisphère gauche: Contrôle côté droit du corps Plus habile que le droit (90% = droitiers) Langage parlé (aire de Broca, entre autre) Raisonnement analytique, logique, séquentiel (mieux que le droit) Hémisphère droit: Contrôle côté gauche du corps Perception 3D meilleure que le gauche Intuition plus que logique Sensibilité musicale, artistique

Patients « split-brain » = section du corps calleux On place dans la main gauche d’un patient « split-brain » un objet qu’il ne peut pas voir. Si on lui demande ce qu’il a dans la main, que va-t-il répondre ?

10. Le système limbique 466 = ensemble de structures impliquées dans les émotions. = cerveau émotionnel ou affectif

11. La conscience 469 = perception consciente de l’environnement, maîtrise des actions volontaires et capacité de traiter l’information par des activités mentales supérieures (pensée, logique, jugement, etc.) Les niveaux de conscience : Vigilance Somnolence ou léthargie Stupeur Coma

Évanouissement (ou syncope) = brève perte de conscience La perte de conscience 469 Évanouissement (ou syncope) = brève perte de conscience Généralement dû à un manque d’irrigation d’une partie de l’encéphale. Coma = absence totale et prolongée de réponse aux stimulus Peut être irréversible suite à des lésions irréparables = mort cérébrale

FIN