cerveau....

Cerveau

Introduction :  

Le cerveau est le principal organe du système nerveux des animaux. Au sens strict, le cerveau est l'ensemble des structures nerveuses dérivant du prosencéphale (diencéphale et télencéphale). Dans le langage courant, ce terme peut désigner soit l'encéphale dans son ensemble, soit le télencéphale ou le cortex cérébral.

Chez les vertébrés, le cerveau est situé dans la tête, protégé par le crâne, et son volume varie grandement d'uneespèce à l'autre. Par analogie, chez les invertébrés, le cerveau désigne certains centres nerveux.

Le cerveau régule les autres systèmes d'organes du corps, en agissant sur les muscles ou les glandes, et constitue le siège des fonctions cognitives. Ce contrôle centralisé de l'organisme permet des réponses rapides et coordonnées aux variations environnementales. Les réflexes, schémas de réponses simples, ne nécessitent pas l'intervention du cerveau. Toutefois, les comportements plus sophistiqués nécessitent que le cerveau intègre les informations transmises par les systèmes sensoriels et fournissent une réponse adaptée.

Le cerveau est une structure extrêmement complexe qui peut renfermer jusqu'à plusieurs milliards de neuronesconnectés les uns aux autres. Les neurones sont les cellules cérébrales qui communiquent entre elles par le biais de longues fibres protoplasmiques appelées axones. L'axone d'un neurone transmet des influx nerveux, lespotentiels d'action, à des cellules cibles spécifiques situées dans des régions plus ou moins distantes du cerveau ou de l'organisme. Les cellules gliales sont le deuxième type cellulaire du cerveau et assurent des fonctions très diversifiées, centrées autour du support des neurones et de leurs fonctions.

Malgré de grandes avancées en neurosciences, le fonctionnement du cerveau est encore mal connu. Les relations qu'il entretient avec l'esprit sont le sujet de nombreuses discussions, aussi bien philosophiques que scientifiques....

Les hémisphères du cerveau 

Chez l'homme, les deux hémisphères cérébraux sont particulièrement développés. Ils ressemblent à une étoffe chiffonnée, ramassée sur elle-même, d'où le fait qu'on aperçoive une succession de bosses et de creux : les gyri et les sulci.

Les deux hémisphères cérébraux. © DR

Les hémisphères cérébraux sont eux-mêmes subdivisés en cinq lobes cérébraux :

• le lobe frontal ;
• le lobe pariétal ;
• le lobe temporal ;
• le lobe occipital ;
• le lobe limbique.

Pour se repérer, on définit un axe antérieur-postérieur qui va de la face vers l'arrière du cerveau. En dessous des hémisphères cérébraux, on distingue d'autres structures comme l'arrivée de la moelle épinière et le cervelet.

D'un point de vue évolutionniste, le pont et le bulbe rachidien font partie des structures les plus anciennes du cerveau. Ils sont responsables de fonctions majeures, indispensables à la survie, comme les battements cardiaques ou la respiration.

Le pont et le bulbe rachidien font partie des structures les plus anciennes du cerveau. © DR

Sur une coupe sagittale médiane, on voit apparaître un certain nombre de structures importantes comme le thalamus, et le corps calleux. Ces deux structures servent à relayer l'information. Le thalamus gère celle qui provient du corps alors que le corps calleux joue le rôle d'interface entre les deux hémisphères cérébraux.

Une coupe du cerveau. © DR 

Pour apercevoir le lobe limbique, ou cortex cingulaire, il faut couper le cerveau en deux, verticalement et par le milieu : une telle section est appelée une coupe sagittale médiane. On découvre ainsi toute une architecture interne complexe.

Primates 

Schéma d'un cerveau humain dans sa boite crânienne.

Le cerveau des primates possède la même structure que celui des autres mammifères, mais il est considérablement plus large proportionnellement à la taille de l'organisme22. Cet élargissement provient essentiellement de l'expansion massive du cortex, notamment au niveau des régions servant à la vision et à laprévoyance37. Le processus de perception visuelle chez les Primates est très complexe, faisant intervenir au moins trente zones distinctes et un important réseau d'interconnexions, et occupe plus de la moitié du néorcortex38. L'élargissement du cerveau provient également de l'élargissement du cortex préfrontal dont les fonctions sont difficilement résumables mais portent sur la planification, la mémoire de travail, la motivation, l'attention, et les fonctions exécutives.

Chez les humains, l'élargissement des lobes frontaux est encore plus extrême, et d'autres parties du cortex sont également devenues plus larges et complexes.

Histologie

Le tissu cérébral est composé de deux types de cellules, les neurones et les cellules gliales39. Les neurones jouent un rôle prépondérant dans le traitement de l'information nerveuse tandis que les cellules gliales, ou cellules de soutien, assurent diverses fonctions annexes dont le métabolisme cérébral. Bien que ces deux types de cellules soient en même quantité dans le cerveau, les cellules gliales sont quatre fois plus nombreuses que les neurones dans le cortex cérébral40.

Contrairement aux cellules gliales, les neurones sont capables de communiquer entre eux à travers de longues distances41. Cette communication se fait par des signaux envoyés par le biais de l'axone, prolongementprotoplasmique du neurone qui s'étend depuis le corps cellulaire, se ramifie et se projette, parfois vers des zones proches, parfois vers des régions plus éloignées du cerveau ou du corps. Le prolongement de l'axone peut être considérable chez certains neurones. Les signaux transmis par l'axone se font sous forme d'influx électrochimiques, appelés potentiels d'action, qui durent moins d'un millième de seconde et traversent l'axone à une vitesse de 1 à 100 mètrespar seconde. Certains neurones émettent en permanence des potentiels d'action, de 10 à 100 par seconde, d'autres n'émettent des potentiels d'action qu'occasionnellement.

Le point de jonction entre l'axone d'un neurone et un autre neurone, ou une cellule non-neuronale, est la synapse où le signal est transmis42. Un axone peut avoir jusqu'à plusieurs milliers de terminaisons synaptiques. Lorsque le potentiel d'action, après avoir parcouru l'axone, parvient à la synapse, cela provoque la libération d'un agent chimique appelé neurotransmetteur. Une fois libéré, le neurotransmetteur se lie aux récepteurs membranaires de la cellule cible. Certains récepteurs neuronaux sont excitateurs, c'est-à-dire qu'ils augmentent la fréquence de potentiel d'action au sein de la cellule cible ; d'autres récepteurs sont inhibiteurs et diminuent la fréquence de potentiel d'action ; d'autres ont des effets modulatoires complexes.

Les axones occupent la majeure partie de l'espace cérébral43. Les axones sont souvent regroupés en larges groupes pour former des faisceaux de fibres nerveuses. De nombreux axones sont enveloppés d'une gaine de myéline, une substance qui permet d'augmenter fortement la vitesse de propagation du potentiel d'action. La myéline est de couleur blanche, de telle sorte que les régions du cerveau essentiellement occupées par ces fibres nerveuses apparaissent comme de la substance blanche tandis que les zones densément peuplées par les corps cellulaires des neurones apparaissent comme de lasubstance grise. La longueur totale des axones myélinisés dans le cerveau adulte d'un Humain dépasse en moyenne les 100 000 kilomètres44.