Neurosciences/Le tronc cérébral

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Tronc cérébral.

Le cerveau est de loin la structure la plus importante du cerveau, celle qui contient le plus de cellules, celle dont la fonction est la plus importante. On peut le voir comme une sorte de centre de contrôle du corps, qui reçoit les informations sensorielles, les traite, et commande les muscles via la moelle épinière. Cette fonction motrice est primordiale pour la survie de beaucoup d'espèces, et quasiment tous les animaux suffisamment mobiles (reptiles, vertébrés, oiseaux) ont un cerveau digne de ce nom. Le cerveau contient de nombreuses aires différentes, que les scientifiques ont mis du temps à cartographier. Ces aires sont tellement nombreuses que trouver un plan d'organisation en se basant sur la fonction de chaque aire n'est pas quelque chose de facile. Dans ce qui va suivre, nous allons suivre l'approche basée sur le développement du cerveau, nettement plus facile à saisir. On a vu il y a quelques chapitres que le cerveau se développait à partir de cinq protubérances : le myélencéphale, le métencéphale, le mésencéphale, le diencéphale et le télencéphale. Au cours du développement, celles-ci se subdivisent en aires cérébrales distinctes. Nous allons donc voir les cinq structures l'une après l'autre.

Dans les grandes lignes, on peut diviser le cerveau en deux portions, sans rapport avec l’ordre de développement : le tronc cérébral et le cerveau proprement dit. Le tronc cérébral regroupe myélencéphale, métencéphale et mésencéphale, tandis que le cerveau regroupe le diencéphale et le télencéphale. Le tronc cérébral se situe dans le prolongement de la moelle épinière, en-dessous des structures cérébrales plus complexes. Il contient de nombreux noyaux et faisceaux, mais ne contient aucun cortex (couches de neurones). On y trouve notamment les noyaux qui donnent naissance aux nerfs crâniens, ainsi qu'un grand nombre d'autres noyaux spécialisés.

Les noyaux du tronc cérébral communiquent avec les structures cérébrales sus-jacentes et ont chacun des rôles plus ou moins distincts. Ces noyaux peuvent être aussi bien des noyaux moteurs que des noyaux sensoriels, si ce n'est des noyaux d'association. Ainsi, certains traitent ou relaient des informations sensorielles, qu'elles soient auditives, visuelles ou autres, alors que d'autres relaient/traitent des commandes motrices. D'autres noyaux ont des rôles plus larges ou mal connus, avec une influence sur la cognition, le noyau du Raphé en étant un bon exemple. Une bonne partie de ces noyaux sera étudié en détail dans les chapitre portant sur les sens ou la motricité. Par exemple, nous étudierons les noyaux cochléaires dans le chapitre sur l'audition, les noyaux vestibulaires dans le chapitre sur l'équilibrioception, et ainsi de suite. Nous allons cependant survoler les principaux noyaux, en donnant si possible quelques détails sur leur fonctionnement dans ce qui suit.

Myélencéphale[modifier | modifier le wikicode]

Le myelecéphale est aussi appelé le bulbe rachidien, ou encore la moelle allongée. Ce dernier terme illustre bien l'anatomie du myencéphale, qui est similaire à celle de la moelle épinière. La matière grise est localisée au centre de la moelle allongée, la substance blanche entourant celle-ci. La différence avec la moelle épinière tient dans la présence de quelques noyaux, sources de nerfs crâniens divers. Aussi bien des noyau moteurs que sensoriels sont présents.

Ces noyaux sont essentiellement consacrés à la gestion du système nerveux périphérique autonome, qu'il soit sympathique ou parasympathique. Ils gèrent ainsi la pression sanguine, le rythme cardiaque, la respiration, ainsi que les réflexes de salivation, vomissement, mastication et autres. Par exemple, la moelle allongée contient le noyau du nerf vague, chargé de la régulation du rythme cardiaque. On y trouve aussi le centre respiratoire, un noyau qui s'occupe de l'inspiration et de l'expiration. Ce centre reçoit des informations comme le PH et le taux de dioxyde de carbone dissous du sang, histoire d'augmenter la fréquence de respiration suivant les besoins. Si ce centre est atteint, la mort par cessation de la respiration est immédiate. C'est aussi dans la moelle allongée qu'on trouve les noyaux qui transmettent la sensibilité du visage et en gèrent la motricité. Le noyau ambigu, qui contrôle la mastication et a un rôle dans la parole, en est un bon exemple. Le noyau salivaire inférieur, qui contrôle la salivation par les glandes salivaires, fait aussi partie de la moelle allongée.

On y trouve aussi l'olive bulbaire, composée d'une olive inférieure et supérieure : l'olive supérieure a un rôle de traitement des informations auditives alors que l'olive inférieure reçoit des informations via des axones en provenance du cortex moteur et envoie des axones dans le métencéphale.

Métencéphale[modifier | modifier le wikicode]

Le pont de Varole, ou métencéphale, sert de relai pour les axones moteurs et sensoriels, notamment ceux de la sensibilité du visage, et prend en charge certaines fonctions autonomes. Il ressemble à une sorte de renflement sur la face ventrale. De nombreux noyaux de nerfs crâniens sont présents dans le pont, comme les noyaux des nerfs vestibulaires, salivaires, etc. En conséquence, de nombreux nerfs crâniens innervent directement le pont de Varole.

Ce pont contient divers noyaux, dont le plus connu est manifestement le locus coerulus. Il s'agit d'un noyau qui projette des axones à noradrénaline et à acétylcholine dans tous le cerveau. Fait étrange, les neurones de ce noyau sont remplis d'une substance de couleur noire, la mélanine. Sa présence en faible quantité fait que le locus coerulus a une belle couleur bleue, qui lui a donné son nom (noyau coloré en latin). L'activité de ce noyau favorise l'attention et la vigilance : une activité intense dans ce noyau entraine généralement une amélioration de la vigilance et de l'attention. Ce noyau subit des pointes d'activité transitoires lors de la présentation de stimulus salients. Ce noyau est impliqué dans les réponses au stress ou à la peur : la stimulation de ce noyau a tendance à entrainer de l'anxiété. De même, les anxiolytiques diminuent l'activité cérébrale dans ce noyau. Il est totalement inactivé dans certaines phases du sommeil, le sommeil paradoxal pour être précis.

Le noyau pédiculopontique est un noyau qui émet de l'acétylcholine dans l'ensemble du cerveau. Il est impliqué dans diverses fonctions, la principale étant l'activité cholinergique liée à l'éveil ou au sommeil paradoxal.

Locus coerulus.
Acetylcholine Pathway.
Position du cervelet.

Le cervelet est une sorte de mini-cerveau posé sur le tronc cérébral, qui contient autant de neurones que le reste du cerveau ! Son rôle est essentiellement moteur, même s'il est relié à des aires cérébrales dont les fonctions sont intellectuelles ou émotionnelles. Son rôle principal est de corriger les mouvements fins, en corrigeant de potentielles erreurs de trajectoire : il compare le mouvement réellement effectué avec une version mémorisée du mouvement, et en déduit quelle la différence entre les deux. On dit qu'il corrige l'erreur motrice. Lorsqu'il est endommagé, les mouvements sont maladroits, semblables à ceux d'une personne ivre. D'ailleurs, la démarche d'une personne ivre provient de l'action inhibitrice de l'alcool sur le cervelet.

Mésencéphale[modifier | modifier le wikicode]

Noyaux du mésencéphale.

Le mésencéphale est composé de deux grosses parties : le tectum et les pédoncules cérébraux. Le tectum prend en charge un certain nombre de réflexes oculaires et auditifs, comme les réflexes liés à la pupille ou aux muscles du tympan. Celui-ci est découpé en deux parties : le colliculus inférieur, qui permet de localiser la source d'un son, le colliculus supérieur, qui dirige le regard vers les objets à regarder et commande les saccades oculaires. Le reste du mésencéphale est appelé l'ensemble des pédoncules cérébraux, et contient la substance noire, ainsi que d'autres structures que nous allons aborder dans ce qui suit.

On y trouve la formation réticulée, qui joue un grand rôle dans l'état de veille, l'attention, la vigilance et l'activation physiologique (l'intensité de l'état de veille). Cette formation émet des axones dans tout le cerveau, et notamment dans la totalité du télencéphale. Lors de l'éveil, ces axones excitent les aires cérébrales de destination, donnant naissance à une activité électrique minimale au repos, ce qui permet de maintenir le sujet éveillé ou conscient. Lors du sommeil, cette formation diminue son activité, mais ne l'annule pas totalement. Une lésion de cette structure peut causer un coma irréversible.

La substance noire est un amas de neurones dopaminergiques impliqué dans la motricité, connue pour être l'aire dont la dégénérescence cause la maladie de Parkinson. Chez le parkinsonien, les neurones de cette zone meurent prématurément, ce qui se traduit par des gestes rigides et saccadés, des mouvements lents et rares, des tremblements, et parfois des troubles intellectuels légers et une baisse de la mémoire ou de la motivation. Elle est divisée en une pars compacta et une pars reticula. Nous verrons cette aire plus en détail dans le chapitre sur les ganglions de la base.

Le mésencéphale contient un autre noyau de neurones dopaminergiques, l'aire tegmentale ventrale, qui gère le plaisir suite à une récompense. Cette aire est impliquée dans les addictions, la dépression, et potentiellement dans les troubles nipolaires et la schizophrénie. Elle contient de nombreux neurones dopaminergiques qui envoient des axones dans tout le cerveau. Plus précisément, elle émet plusieurs faisceaux (équivalents des nerfs dans le cerveau) en direction d'aires cérébrales distinctes. Le premier faisceau innerve diverses portions du cortex cérébral (une partie du télencéphale), d'où son nom de voie mésocorticale. Le second innerve le noyau accumbens, un noyau du télencéphale qui prend en charge la gestion de la motivation et du plaisir, et porte le nom de voie mésolimbique. D'autres faisceaux innervent l'hippocampe ou l'amygdale, deux structures diencéphaliques que nous aborderons bientôt. Nous détaillerons cette aire dans le chapitre sur le plaisir et la motivation.

Juste à coté, on trouve les noyaux du raphé, des noyaux qui secrètent de la sérotonine et émettent des axones dans tout le cerveau. Ceux-ci ont aussi un effets stimulant sur le cerveau, et sont naturellement actifs durant l'éveil. Par contre, une lésion de ces centres induit une insomnie. Vu que la sérotonine est impliquée dans la régulation de l'humeur, ces noyaux influent sur notre humeur et nos émotions, de même qu'ils ont un impact sur l'impulsivité et l'agressivité. Les noyaux du raphé innervent aussi la moelle épinière, et notamment les interneurones qui transmettent la douleur.