Anatomie
Dr. Bertrand Boutillier
Pr. Gérard Outrequin

Le Cerveau (1)

4.- LE CERVEAU

C’est l’étage le plus élevé dans la hiérarchie fonctionnelle du système nerveux central. Il est spécialement développé chez l’homme. Son poids moyen est de 1400 à 1800 grammes.

4.1.- Situation du cerveau et éléments de protection

4.1.1.- la loge osseuse S.15

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Le cerveau est placé dans la boîte crânienne où il repose sur la base du crâne et il est recouvert par la voûte. Il existe des fractures de la voûte et des fractures de base, ainsi que des fractures de la voûte irradiées à la base du crâne.

4.1.2. - la loge fibreuse
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Une toile fibreuse très épaisse appelée dure-mère tapisse la face interne du crâne et forme un repli sous le cerveau appelé : tente du cervelet. Elle forme aussi un repli vertico - sagittal entre les deux hémisphères du cerveau constituant une cloison médiane appelée : faux du cerveau. Ainsi se trouvent délimitées deux loges fibreuses : en haut la loge cérébrale qui contient les deux hémisphères du cerveau, en bas la loge cérébelleuse (ou fosse crânienne postérieure) qui contient le cervelet et le tronc cérébral.
Notions sur les engagements cérébraux : Le syndrome d’hypertension intra -crânienne (par tumeur cérébrale ou hématome intra - crânien) est responsable de déformations du tissu cérébral, qui s’engage sous les replis fibreux (engagements cérébraux) qui augmentent la compression intra- crânienne (engagement cingulaire sous la faux du cerveau, engagement diencéphalique, engagement temporal, engagement cérébelleux).

4.1.3 - les méninges

Le cerveau est recouvert de trois méninges :
* la dure-mère est la méninge la plus épaisse (décrite plus haut).

* l’arachnoïde tapisse la face interne de la dure-mère

* la pie-mère tapisse la surface du cerveau en épousant étroitement les replis, les scissures et les circonvolutions du cerveau.
Entre l’arachnoïde et la pie-mère se trouve l’espace sub-arachnoïdien qui est occupé par le liquide cérébro-spinal.
Notions d’hématomes intra - crâniens : On peut, schématiquement, distinguer trois types d’hématomes intra- crâniens, selon leur localisation :
- Hématome extra - dural
- Hématome sous - dural (ou hémorragie méningée, par rupture d’anévrysme).
- Hématome intra - cérébral

4.1.4.- La loge liquidienne : liquide cérébro - spinal (anc. liquide céphalo - rachidien) S.17

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Le névraxe baigne totalement dans le liquide cérébro-spinal, qui est situé à l’extérieur et à l’intérieur du névraxe. On peut distinguer deux départements : un département interne (ou central) et un département externe (ou périphérique).

a- Le département interne (ou central) S.18

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Au niveau de l’encéphale, il est constitué par quatre ventricules : Les ventricules latéraux, dans les hémisphères cérébraux, le troisième ventricule entre les deux thalamus, et le quatrième ventricule dans le tronc cérébral.

Ces cavités communiquent entre elles. Le trou de Monro fait communiquer les ventricules latéraux, et le troisième ventricule .L’aqueduc du mésencéphale (ou de Sylvius) fait communiquer le troisième ventricule et le quatrième. L’hydrocéphalie de l’enfant résulte d’un obstacle à la libre circulation liquidienne, le plus souvent par rétrécissement de l’aqueduc du mésencéphale (ou de Sylvius).
Au niveau de la moelle, ce département comprend le canal de l’épendyme qui est partiellement virtuel, en principe plus ou moins oblitéré pendant l’adolescence.
L’épithélium qui tapisse la paroi interne des cavités est étanche. Il existe donc une barrière biologique entre le tissu nerveux et le liquide cérébro-spinal.

b- Le département externe (ou périphérique)

Il est représenté par l’ensemble des espaces sub-arachnoïdiens. Certaines portions intra-craniennes de ces espaces sont plus vastes. Elles sont appelées, citernes ou lacs. Exemples : citerne basilaire, lac cérébelleux supérieur et lac cérébelleux inférieur.
Les deux départements communiquent par le trou de Magendie, à la face dorsale du tronc cérébral.

c- Biologie du liquide cérébro-spinal

Il est sécrété en permanence par les plexus choroïdes, qui sont des formations névrogliques de structure glomérulaire. La filtration dans le sens sang / liquide cérébro-spinal est très sélective. Il existe donc une véritable barrière hémo -méningée qui assure, au système nerveux central, la stabilité de son milieu.
Le liquide cérébro-spinal circule en permanence et il est résorbé par voie veineuse au niveau du secteur périphérique. Son volume total est de 150ml. Il est renouvelé en totalité trois à quatre fois par jour. Il présente une circulation lente, favorisée par l’effort et la posture. Cette circulation peut être étudiée par l’emploi de produits isotopiques.
Le liquide cérébro-spinal peut être prélevé par ponction lombaire, au cours de laquelle on peut mesurer sa pression (10 à 15cm. d’eau). Le liquide prélevé peut être soumis à une analyse chimique, cytologique, bactériologique et sérologique.

4.2.- Morphologie externe du Cerveau

Le cerveau a la forme générale d’un ovoïde à grand axe antéro - postérieur. Il est composé de deux hémisphères séparés par un profond sillon médian (fissure longitudinale du cerveau, anciennement : scissure inter - hémisphérique) et reliés entre eux par des ponts de tissu nerveux (les commissures inter-hémisphériques).
La surface des hémisphères est constituée d’un "manteau" (pallium) de substance grise très plissée (alors qu’au niveau de la moelle et du tronc cérébral, la substance grise est centrale autour du canal de l’épendyme). Cette substance grise périphérique et superficielle constitue l’écorce cérébrale ou cortex. Elle présente de nombreux plis dont les plus profonds et les plus constants s’appellent sillons (anciennement scissures).

4.2.1. - Face latérale de l’hémisphère cérébral S.19

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On distingue chez l’homme 3 sillons principaux (anc. scissures) sur la face latérale de chaque hémisphère.

* le sillon central (Sulcus centralis), ou scissure de Rolando

* le sillon latéral (Sulcus lateralis) ou scissure de Sylvius

* le sillon occipital transverse ou scissure perpendiculaire externe (ou scissure pariéto-occipitale) qui est plus rudimentaire sur la face externe.

Les scissures délimitent des lobes : le lobe frontal, le lobe pariétal, le lobe temporal, le lobe occipital. La surface des lobes est parcourue par des sillons moins profonds que les scissures. Ces sillons délimitent de gros plis de substance grise appelés circonvolutions cérébrales (circonvolution cérébrale = Gyrus). Ainsi, la circonvolution frontale ascendante s’appelle : Gyrus pré-central, et la circonvolution pariétale ascendante : Gyrus post - central.
Les bords du sillon latéral dissimulent une profonde dépression - la fosse latérale - qui contient un lobe particulier appelé lobe de l’insula qui possède 5 petites circonvolutions.
La fonction de ce lobe profond parait se rapporter aux sensibilités conscientes d’origine viscérales.

4.2.2. - Face médiale de l’hémisphère
S.20

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La face médiale de l’hémisphère n’est visible que par section des commissures inter-hémisphériques (très spécialement par section du corps calleux) et par ouverture du 3ème ventricule.

Sur la face médiale, on distingue une circonvolution corticale particulière, appelée circonvolution limbique ou gyrus cingulaire délimité par le sillon du cingulum (scissure calloso-marginale). Cette circonvolution est enroulée autour de la partie profonde de l’hémisphère. La partie inférieure de la circonvolution limbique est enroulée sur elle-même. Elle est formée en bas par la 5ème circonvolution temporale, dont l’extrémité s’enroule en forme de crochet (Uncus).
Elle est située contre un repli profond, appelé HIPPOCAMPE. C’est une circonvolution inversée, repliée vers l’intérieure du cerveau, formant relief dans la cavité du ventricule latéral. Cette région de l’hippocampe contient les structures fonctionnelles de la mémoire.
Au-dessus de la circonvolution limbique, on distingue le lobe frontal dont la partie postérieure est appelée lobule para-central. Sur la face médiale du lobe pariétal se trouve le lobule quadrilatère et sur la face médiale du lobe occipital se trouve le CUNEUS, délimité par le sillon pariéto - occipital (scissure perpendiculaire interne) et le sillon calcarin (scissure calcarine), zone de projection corticale de la vision.

4.2.3.- Face inférieure des hémisphères

S.21

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Sur la face inférieure du lobe frontal, on voit la présence des trois premières circonvolutions frontales, contre lesquelles sont appliqués le bulbe olfactif et le tractus olfactif (I ère paire des nerfs crâniens).
Sur la face inférieure du lobe temporal, on trouve la face inférieure des 3ème, 4ème et 5ème circonvolutions temporales, ainsi que la circonvolution de l’hippocampe.
Au centre de la face inférieure du cerveau, entre les deux hémisphères, se trouve l’isthme de l’encéphale qui correspond à la jonction du tronc cérébral et du cerveau. C’est à cet endroit que se trouvent le chiasma optique et le début des bandelettes optiques.
Dans l’espace inter- pédonculaire, on voit le relief des tubercules mamillaires et le pédicule de la glande hypophyse (tige de l’hypophyse).

4.2.4.- Les commissures inter -hémisphériques

S.22

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Elles contiennent des fibres nerveuses qui établissent des relations entre les deux hémisphères cérébraux. Ces fibres sont appelées, fibres d’association inter -hémisphériques. Ce sont : le corps calleux, le fornix, la commissure blanche antérieure, la commissure blanche postérieure.

a - Le corps calleux

C’est une formation qui appartient au néo-cortex. Elle apparaît chez les mammifères. Le corps calleux a la forme d’une lame épaisse de substance blanche, à disposition sagittale et disposée entre les deux hémisphères. Il présente une extrémité antérieure (le genou), un corps et une partie postérieure (le bourrelet). La face supérieure est au fond de la fissure longitudinale du cerveau (scissure inter- hémisphérique).La face inférieure répond au fornix (trigone) et aux ventricules latéraux.

Les fibres nerveuses du corps calleux réunissent les territoires corticaux des deux lobes frontaux (forceps minor), des deux lobes pariétaux et des deux lobes occipitaux (forceps major). Il existe des aires cérébrales symétriques mais non reliées fonctionnellement par des fibres calleuses. Elles sont appelées aires primaires. Toutes les autres régions sont connectées par des fibres calleuses. Elles sont appelées aires associatives.

b - Le fornix (ou Trigone)

C’est une formation qui appartient au paléo-cortex. Elle est formée de deux cordons de fibres nerveuses, appelés piliers, enroulés d’avant en arrière, et accolés dans leur partie moyenne. L’ensemble a la forme d’un X. Chaque cordon relie l’hippocampe au tubercule mamillaire, du même côté. Quelques fibres sont croisées. Le fornix est placé sous le corps calleux.

c - La commissure blanche antérieure

C’est une formation qui appartient à l’archéo-cortex et qui relie les deux lobes temporaux en passant devant les piliers antérieurs du fornix. Elle relie les deux noyaux amygdaliens (placés dans le lobe temporal) qui appartiennent aux systèmes olfactif et limbique.

d - La commissure blanche postérieure

Formation transversale, de structure très complexe, qui contient des fibres d’association entre les noyaux des nerfs crâniens, et entre les deux moitiés du mésencéphale et du diencéphale.

e - Physiopathologie des commissures inter- hémisphériques

Expérimentalement, chez l’animal, la section des commissures inter- hémisphériques, réalise un dédoublement des fonctions cérébrales (SPLIT BRAIN), produisant des troubles du comportement psycho -moteur.
En pathologie humaine (par troubles vasculaires, dégénératifs ou lésions tumorales), le syndrome calleux est rarement pur. Les fonctions cérébrales supérieures sont conservées. Il existe des troubles dans l’exécution des mouvements associés (troubles praxiques) et des troubles de la reconnaissance sensorielle (tact, lecture).
Globalement, l’expérimentation et la pathologie confirment la notion d’hémisphère fonctionnellement dominant, le gauche chez les droitiers (et inversement), pour les fonctions du langage parlé ou écrit.

4.3.- Morphologie interne du Cerveau

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Sous le cortex se trouve la substance blanche centrale au sein de laquelle sont situés de volumineux noyaux gris. Ce sont des centres sous-corticaux appelés noyaux gris centraux. Ils sont composés des corps striés et de la couche optique ou thalamus. Enfin au centre du cerveau se trouve un système de cavités appelées ventricules qui ne sont autres que des dilatations régionales du canal de l’épendyme primitif.

4.3.1.- Le cortex cérébral ou substance grise périphérique ou écorce.

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L’écorce grise représente le néo-cortex. Epaisse d’environ 4m/m, elle recouvre toute la surface extérieure des hémisphères et s’enfonce entre les circonvolutions en suivant les lèvres des scissures et des sillons. Elle est formée de cellules nerveuses disposées en 6 couches. Certaines sont des cellules d’association, d’autres des cellules réceptrices des sensibilités et des activités sensorielles, d’autres enfin, les plus grandes, sont des cellules motrices. Ces dernières sont appelées cellules pyramidales en raison de leur forme.
En plus de cette disposition laminaire, les connections neuronales dans le cortex sont disposées en colonnes verticales, contenant des neurones différents, mais qui concernent les mêmes territoires périphériques. Cette disposition apporte des capacités fonctionnelles complémentaires au niveau des aires motrices, sensitives et sensorielles. La disposition en colonnes a surtout été étudiée dans les aires visuelles, mais il est vraisemblable qu’elle existe dans tous les territoires corticaux. Les colonnes sont des modules de traitement interposés entre l’entrée et la sortie du signal d’information.
Nombre de neurones :
" Le cortex est une structure constituée de six couches interconnectées, contenant quelque dix milliards de neurones, et environ un million de milliards de connexions."
G.M.Edelman. Biologie de la conscience. Ed. Odile Jacob. p.138.

4.3.2.- La substance blanche centrale

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Elle occupe l’espace compris entre le cortex, les noyaux gris centraux et les ventricules. On lui distingue plusieurs territoires appelés capsule extrême, capsule externe, capsule interne, centre ovale. Cette substance blanche contient des fibres nerveuses myélinisées issues des cellules du cortex ou y parvenant. La substance blanche contient aussi, en particulier dans le centre ovale, des fibres d’association intra-hémisphériques et inter -hémisphériques.
La capsule interne est formée par le passage de faisceaux nerveux dont le plus important est le faisceau pyramidal (voie motrice principale). Ce faisceau occupe le bras postérieur de la capsule. Une partie du faisceau est située dans le genou de la capsule, et s’appelle, de ce fait, faisceau géniculé. Les fibres motrices issues du cortex pré- central présentent une torsion dans le centre ovale et se disposent dans le bras postérieur de la capsule interne selon une somatotopie précise (voir schéma).

4.3.3.- Les noyaux gris centraux
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Ce sont les corps striés et la couche optique ou thalamus.

4.3.3.1.- Les corps striés ou striatum.

Chaque corps strié est formé de 3 noyaux gris : le noyau caudé, le noyau lenticulaire et le claustrum ou avant-mur.
Le noyau lenticulaire est lui-même formé de deux parties : la partie externe s’appelle putamen. Elle forme avec le noyau caudé : le néo-striatum.
La partie interne s’appelle pallidum, qui forme le paléo - striatum. Ce sont des centres sous-corticaux de la fonction motrice. Ils sont responsables de la motricité automatique, accompagnant l’exécution du mouvement volontaire. Ils sont en connexion avec le cortex moteur, au-dessus, et avec les noyaux sous-jacents. Avec le Thalamus, ils forment le Paléencéphale.

4.3.3.2. - La couche optique ou thalamus

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Volumineuse, elle est située dans la partie la plus profonde de l’hémisphère, de chaque côté du 3ème ventricule. La couche optique est en fait composée de la coalescence de plusieurs noyaux, séparés par une mince lame médullaire interne. Globalement, cette masse de substance grise est le grand carrefour auquel aboutissent toutes les sensibilités et les impressions sensorielles. C’est un véritable centre de triage qui répartit ensuite les informations sur les différentes zones du cortex. Le thalamus contient de nombreux noyaux :

a) - des noyaux spécifiques qui projettent leurs fibres sur les aires primaires du cortex. Les plus importants d’entre eux sont, le noyau latéro-ventral postérieur (noyau sensitif) où aboutissent les sensibilités cutanées (lemniscales et extra - lemniscales), et deux noyaux moteurs : le noyau latéro-ventral intermédiaire, le noyau latéro -ventral antérieur.

b) - des noyaux non spécifiques, qui projettent leurs fibres sur les aires associatives du cortex. Le plus volumineux est le noyau médian dorsal qui joue un rôle dans les manifestations émotives.

c) - Le système thalamique diffus : ce sont des petits noyaux situés dans les lames médullaires internes qui séparent les noyaux principaux. Au plan physiologique, ils sont un prolongement de la substance réticulée du tronc cérébral, et jouent un rôle dans l’éveil de l’activité corticale (vigilance, attention, remémorisation). Leur fonction parait équivalente à celle d’un filtre en électronique.

Il existe, de ce fait, de nombreuses fibres de connexion entre le thalamus et le cortex, fonctionnant dans les deux sens et formant la couronne rayonnante (corona radiata).

4.3.3.3. - L’hypothalamus

Le bas - fond du 3ème ventricule contient, répartis dans l’épaisseur de ses parois, plusieurs noyaux de substance grise qui appartiennent au système nerveux végétatif. Aussi les fonctions de l’hypothalamus sont-elles multiples et concernent :

* les mouvements de l’eau intra et extra- cellulaire

* le métabolisme des glucides, des protides et des lipides,

* la régulation thermique

*la régulation de l’émotivité

* les fonctions sexuelles

* le sommeil.

En bref, l’hypotalamus est l’étage fonctionnel le plus élevé du système nerveux végétatif (cerveau végétatif). Situé dans la base du cerveau, il est en connexion :

- en haut, avec le lobe limbique (cerveau instinctif) et les aires pré- frontales (expression caractérielle). Il existe à ce niveau et traversant l’hypothalamus, un important faisceau d’association qui relie le télencéphale à la substance réticulée du tronc cérébral (faisceau médian du télencéphale).

- en bas, avec les noyaux végétatifs de la substance réticulée du tronc cérébral (noyaux para-sympathiques). C’est à ce niveau que s’établissent les équilibres neuro - végétatifs et leur pathologie (sympathicotonie et parasympathicotonie).

De plus, sous l’hypothalamus et en étroite relation anatomique et physiologique avec lui, se trouve la glande hypophyse (relations neuro-endocriniennes par neuromédiateurs hypothalamiques).

4.3.3.4. - Enfin, à la jonction du tronc cérébral et du cerveau se trouvent les noyaux sous-opto-striés et les Ganglions de la base du Cerveau

Ce sont : la zona incerta, le corps de Luys, le locus niger (pars compacta / pars reticulata), le noyau amygdalien, le noyau acubens, le noyau basal de Meynert, et la substance innominée

4.3.3.5.- Les ventricules cérébraux

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Le cerveau et le tronc cérébral possèdent un système de cavité qui contient du liquide cérébro - spinal. Le 4ème ventricule appartient au tronc cérébral. Le 3ème ventricule appartient au cerveau. Il est placé profondément sur la ligne médiane, entre les deux couches optiques. Il communique par un orifice étroit (trou de Monro) avec les ventricules latéraux qui sont des cavités placées au sein de chaque hémisphère. L’hydrocéphalie de l’enfant résulte d’une hypertension du liquide céphalo-rachidien bloqué à l’intérieur des ventricules distendus.

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