Substance grise et substance blanche – structure interne de l’encéphale

Généralités

Le neurone ou cellule nerveuse est l’élément de base sans lequel aucune fonction motrice , sensitive , sensorielle ou cognitive n’est possible ; la destruction de tous les neurones cérébraux conduit en quelques minutes à la mort cérébrale considérée comme un critère absolue de la mort même si d’autres fonctions du corps peuvent continuer à fonctionner un temps plus ou moins prolongé .

Le nombre des neurones dans le SNC est estimé à 100 milliards environ ; la grande caractéristique des neurones par rapport aux autres cellules de l’organisme est leur impossibilité de renouvellement contrairement à toutes les autres ; ceci explique la gravité des lésions cérébrales qui n’ont que peu de possibilité de réparation spontanée.

Bien qu’il existe une étonnante variété de forme et de taille de neurones la plupart présentent une morphologie à trois étages : un étage dit récepteur fait de multiples ramifications appelées dendrites (D sur le schéma) ; un étage intermédiaire qui est le corps cellulaire du neurone (N) avec son noyau et toute la machinerie micro-anatomique nécessaire à son bon fonctionnement ; enfin un étage effecteur le plus souvent unique permettant la conduction de l’influx nerveux : l’axone (A)

neurones substnace blanche substance grise

Chaque axone se termine par plusieurs ramifications se connectant avec d’autres neurones par des connections appelées boutons synaptiques (bs) permettant le passage de l’influx nerveux du premier neurone aux neurones récepteurs qui à leur tour vont faire progresser l’influx vers des neurones suivants; on estime que chaque neurone peut établir jusqu’à 10.000 synapses ce qui rend compte du nombre phénoménal de liaisons inter-neuronales dans l’ensemble du système nerveux ; la synapse peut se faire avec le corps cellulaire du neurone récepteur , avec une dendrite (cas le plus fréquent) ou avec la partie de l’axone la plus proche du corps cellulaire du neurone (bs1 , bs2 et bs3 )

Mais les neurones , bien qu’innombrables sont loin de constituer le seul contingent cellulaire de SNC ; en dehors de très nombreuses cellules non spécifiques (les cellules formant les vaisseaux et capillaires sanguins par exemple) il existe une quantité encore plus impressionnante de cellules dites gliales qui entourent , structurent et facilitent le travail des neurones ; deux variétés sont particulièrement à noter : les astrocytes et les oligodendrocytes.

Les astrocytes (A) , ainsi appelés en raison de leurs formes en étoile captent un certain nombre de substances à travers la fine paroi des vaisseaux capillaires sanguins de proximité (vcs) et les transportent aux corps cellulaires des neurones adjacents.

Les oligodendrocytes (OD) sont les cellules productrices de myéline dont les prolongements cytoplasmiques à partir de pieds oligodendrocytaires (POD) entourent les axones en spirale pour les isoler électriquement du milieu environnant ; elles forment ainsi des gaines de myéline (GM) , la myéline étant une substance graisseuse de couleur blanche; chaque OD entoure de nombreux axones mais de façon étagée , la longueur de la gaine produite étant proportionnelle au diamètre de l’axone entouré ; l’interruption entre deux gaines adjacentes est appelée noeud de Ranvier ( NR).

neurones substnace blanche substance grise

La présence de cet isolant autour des axones permet d’augmenter considérablement la vitesse de conduction de l’influx nerveux dans l’axone ; les axones les plus volumineux aux segments de gaine de myéline les plus longs ayant la vitesse de conduction la plus rapide. L’interruption de la gaine aux noeuds de Ranvier permet la recharge de l’influx électrique (dépolarisation) grâce à des échanges d’ions avec le milieu extracellulaire afin que cet influx ne subisse pas de diminution d’intensité pendant son trajet jusqu’à l’extrémité de l’axone.

 

Les régions riches en corps cellulaires de neurone sont grises à la coupe d’où le terme de substance grise les concernant ; on la trouve au niveau du cortex cérébral (C) et de noyaux qui concentrent le corps cellulaire de neurones intermédiaires : ce sont les noyaux gris (NG) ; les autres régions sont formées de l’entrelacement des axones et de leurs gaines : c’est la substance blanche (SB) ; on comprend ainsi facilement que cette dernière n’a pas moins d’importance que la première ; bien au contraire une petite lésion dans la SB pouvant déconnecter définitivement une large région de substance grise ; or ces petites lésions de la SB sont très difficiles à mettre en évidence , même par les moyens sophistiqués modernes , notamment dans la période initiale suivant un traumatisme crânien grave et expliquant l’impossibilité de se prononcer avec exactitude sur les séquelles tardives possibles.

 

Substance grise -substance blanche

cerveau coupe frontale médiane substance blanche substance grise noyaux gris centraux noyaux gris tronc cérébral

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Coupe frontale du cerveau

cerveau coupe frontale coupe verticale ventricules cerebraux noyaux gris centraux

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Coupe axiale du cerveau

cerveau coupe horizontale axiale

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Coupes sagittale et frontale (ou coronale) du diencéphale et vue de sa face inférieure

cerveau diencephale

Le diencéphale ou cerveau intermédiaire est difficile a bien exposer car il ne peut être décrit presque que sur des coupes , sa face inférieure étant seule accessible à une vue directe et par ailleurs de surface très limitée ; cela explique sa présentation en trois schémas interdépendants:

Le schéma 1 montre une coupe sagittale (ou médiale) passant par la ligne pointillée rouge C du schéma 3 représentant une partie limitée de la face inférieure du cerveau étendue dans le sens antéro-postérieur après avoir sectionné la partie toute haute du tronc cérébral ( c’est à dire les pédoncules cérébraux -pc à hauteur du colliculus supérieur (cs) -coupe B schéma 1-) ; en effet le diencéphale représenté dans les divers tons de rouge , de rose et d’orange est directement implanté sur la partie haute du tronc cérébral colorisé , lui, en différentes nuances de vert selon que l’on a affaire à de la substance blanche (vert clair) ou grise (vert plus foncé).

La face supérieure et les faces latérales du diencéphale sont totalement fusionnées avec les hémisphères cérébraux durant le développement embryonnaire du cerveau expliquant cette position centrale et nécessitant également une vue en coupe frontale (ou coronale) qui passe ici par un plan de section aléatoirement choisi en A (schéma1) pour y montrer le maximum des structures utiles à connaitre : cette vue en coupe frontale correspond au schéma 2 , le diencéphale occupant seulement ce qui est représenté en rouge ou rose. La correspondance des structures est établie grâce aux lignes pointillées centrées par les initiales des mots de légende.

Un certain nombre de détails n’ont pas été représentés pour ne pas compliquer davantage ces schémas ; certains n’ont pas été légendés pour les mêmes raisons.

Cependant les éléments de base du diencéphale y sont , cette partie modeste en surface du cerveau ayant un rôle majeur dans de nombreuses fonctions de l’organisme , en tout cas plus que son volume ne saurait le laisser supposer.

Anatomiquement il est centré par le troisième ventricule (V3) lequel est rempli de liquide céphalo-rachidien ( représenté en bleu clair aussi bien dans les ventricules cérébraux latéraux -vl- qu’autour de l’encéphale dans les espaces sous-arachnoïdiens); sa face supérieure est limitée par une commissure blanche importante ( le fornix -f- ou trigone suivant la nomenclature utilisée) ; la commissure majeure , le corps calleux – cc- n’appartient pas au diencéphale mais aux hémisphères cérébraux ; cependant deux petites commissures lui appartiennent en propre( l’antérieure -ca- et la postérieure –cp-visibles sur ses parois correspondantes fig1).

Chaque face latérale de V3 est flanquée d’un très gros noyau gris appartenant aux “noyaux gris de la base” : le thalamus (th) ; chacun repousse un peu la paroi correspondante de V3 vers la ligne médiane , les deux formations s’unissent même à travers V3 par une formation en pont : l’adhérence inter-thalamique -aith- ; les deux thalamus sont des formations majeures de la transmission des voies sensitives et sensorielles ; elles ont aussi un rôle moteur dans le contrôle des voies motrices et un rôle de relais avec le système limbique impliqué dans les réactions émotionnelles et dans le contrôle de l’humeur ; enfin elles sont impliquées dans le circuit de la mémoire épisodique (circuit de Papez) impliquant les corps mamillaires (cm) situés à la face inférieure du diencéphale et les hippocampes non visibles ici car faisant partie des lobes temporaux. A noter l’importance du pôle postérieur de chaque thalamus , ou pulvinar (p), dans la fonction visuelle et en particulier dans la perception visuelle du mouvement.

La deuxième structure d’importance est l’hypothalamus (hth) situé comme son nom l’indique au dessous et un peu en avant du thalamus ;il est en réalité constitué de nombreux noyaux gris et sert de chef d’orchestre aux systèmes hormonal (voir plus loin), neuro -végétatif et métabolique de l’organisme ; sur le plan neuro-végétatif il ajuste l’activité des systèmes nerveux sympathique et parasympathique; il régule la température de notre corps par des thermorécepteurs sensibles à la température extérieure et intérieure (celle du sang) ;il exerce en partie la régulation du rythme circadien cad des alternances veille-sommeil grâce à des noyaux gris spécialisés qui reçoivent des informations lumineuses de la rétine ; sur le plan métabolique il joue un rôle très important dans le mécanisme de la soif (voir plus loin) et dans le comportement alimentaire aussi bien à court qu’à long terme grâce à un jeu hormonal très complexe venant de multiple stimuli périphériques et qui lui permettent d’adapter les réactions de faim ou de satiété ; une partie de ces interactions sont de connaissance récente et sont l’objets de recherches très actives dans le but de trouver des solutions aux divers troubles du comportement alimentaire dans lesquels l’hypothalamus joue un rôle majeur.

L’hypophyse (h) , située dans la selle turcique de l’os sphénoïde, fait également partie du diencéphale ; c’est la glande endocrine N°1 de l’organisme car elle envoie en permanence des ordres à trois autres glandes endocrines de premier plan : la corticosurrénale , la thyroïde et les glandes sexuelles (ovaires et testicules) par l’intermédiaire de sa partie antérieure (antéhypophyse) ; cette dernière sécrète aussi l’hormone de croissance qui stimule la croissance par un effet anabolisant majeur et la prolactine responsable du développement des glandes mammaires et de la sécrétion de lait à l’accouchement; malgré son rôle majeur dans cette régulation hormonale l’hypophyse est elle-même sous la dépendance de l’hypothalamus qui la régule grâce à un système hormonal de très courte distance . Mais l’hypothalamus est lui-même responsable d’une sécrétion hypophysaire agissant à longue distance en utilisant la partie postérieure de l’hypophyse (ou posthypophyse) pour y amener les terminaisons nerveuses de neurones sécréteurs dont le corps cellulaire se trouve nettement plus haut dans l’hypothalamus lui-même ; c’est donc directement dans le système sanguin de la posthypophyse que les neurones hypothalamiques sécrètent directement leurs hormones spécifiques à savoir l’ocytocine et la vasopressine ; la première agit sur l’utérus pour permettre les contractions lors de l’accouchement et l’éjection du lait pendant la lactation ; la seconde appelée encore hormone antidiurétique permet la réabsorption de l’eau au niveau des reins ; cette hormone est en effet sécrétée par l’hypothalamus en cas de dilution insuffisante du sang (soif osmotique par déshydratation) ou en cas de baisse de la pression artérielle (soif volumique des hémorragies par exemple) ; son effet au niveau du rein est d’augmenter la réabsorption de l’eau et donc de diminuer les pertes hydriques ; cela en association avec d’autres processus notamment le système rénine -angiotensine sans rapport direct avec l’hypothalamus.

L’épiphyse (e) ou glande pinéale, située médialement et à la partie toute postérieure du diencéphale sécrète la mélatonine en l’absence de lumière ; elle est donc sécrétée la nuit et gère en association avec l’hypothalamus le cycle circadien .

Le tuber cinereum (tc) situé entre corps mamillaires et hypophyse et faisant partie du plancher de V3 est une petite formation de substance grise à laquelle n’est pas attribuée de fonction spécifique.

La partie toute médiane du chiasma optique (co) représentant le croisement des nerfs optiques fait partie en théorie de la paroi antérieure du diencéphale ; il est important de signaler sa présence à cet endroit précis en raison de la possibilité de compression et donc de troubles oculaires par augmentation de volume de l’hypophyse située immédiatement en arrière du fait par exemple d’une tumeur hypophysaire (bénigne ou non) et qui peuvent être un des premiers symptômes à apparaitre .

Enfin noter la présence à la face inférieure du diencéphale entre tronc cérébral et corps mamillaires d’un espace perforé lieu de passage de petits vaisseaux à destination profonde vers les structures diencéphaliques et qui peuvent être siège de thrombose dans les AVC ; mais cela n’est pas spécial au diencéphale ; d’autres espaces sont aussi concernés à la base du cerveau pour l’irrigation de structures internes variées de l’encéphale.

 

Coupes étagées du tronc cérébral

tronc cerebral coupes horizontales etagees

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Coupes sagittale et axiale du cervelet

cervelet coupe horizontale coupe verticale coupe frontale

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Dernière mise à jour du 21 juillet 2021

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