Tronc cérébral

Tronc cérébral

Définition

Le tronc cérébral (ou tronc cérébral) contient trois structures – le mésencéphale, le pons et le bulbe rachidien – qui relient le cerveau à la moelle épinière. Il joue plusieurs rôles dans le système nerveux autonome, avec des voies ascendantes pour recevoir les informations sensorielles à traiter par le cerveau et des voies descendantes pour renvoyer les informations motrices au corps. Il est également le siège de dix des douze nerfs crâniens. Compte tenu de ces rôles, le tronc cérébral est surtout remarquable pour le contrôle cardiovasculaire et respiratoire, la régulation de la douleur et de la température, les cycles de sommeil, les mouvements musculaires et le contrôle sensoriel dans les régions crâniennes.

Contexte

Avant d’examiner chacune des sous-structures et leurs fonctions respectives au sein du tronc cérébral, voyons d’abord la relation du tronc cérébral avec le système nerveux.

Le système nerveux, les neurones et le cerveau

Le système nerveux est un système majeur qui s’étend sur tout le corps et qui joue un rôle clé dans la survie et la régulation. Il est chargé de relayer les informations sensorielles du corps au cerveau, qui renvoie ensuite les réponses appropriées au corps. Ces réponses peuvent varier – du moteur au physiologique en passant par le stockage.

Le système nerveux est composé de cellules nerveuses individuelles (ou neurones), qui reconnaissent les signaux provenant du corps et de son environnement. Les neurones transmettent ces signaux à leurs destinations respectives dans le cerveau presque instantanément par le biais d’une signalisation électrique. Lorsqu’un nerf transmet le signal au nerf suivant, une synapse se produit. C’est là que les signaux électriques deviennent chimiques dans les espaces entre deux neurones, avant de redevenir électriques au niveau du neurone suivant.

Les neurones constituent l’intégralité du système nerveux, qui se décompose en deux sous-systèmes physiques : le système nerveux central et le système nerveux périphérique. Le système nerveux central comprend le cerveau et la moelle épinière, tandis que le système nerveux périphérique comprend tous les autres neurones du corps. Le cerveau lui-même est constitué de quatre régions : le cerveau, le cervelet, le diencéphale et le tronc cérébral. Bien que chaque région ait des différences et des rôles distincts par rapport au reste du corps, il existe de nombreuses voies et connexions neuronales interconnectées qui peuvent passer par plusieurs structures.

Le tronc cérébral

Le tronc cérébral est une région du système nerveux central qui relie directement le cerveau à la moelle épinière. Comme toutes les autres structures du cerveau et du système nerveux, le tronc cérébral est entièrement compromis de neurones. Ces neurones sont parfois désignés et décomposés en fibres, axones ou noyaux, selon la partie du neurone mise en évidence.

Le tronc cérébral dans son ensemble n’est pas une structure unique. Au lieu de cela, il contient trois structures principales – le mésencéphale, le pons et le bulbe rachidien. Chacune de ces régions contient des sous-structures et des rôles importants qui sont centralisés à chaque région, ainsi que des chevauchements entre les régions. Ces régions sont également responsables de contenir les origines de plusieurs nerfs crâniens.

Le tronc cérébral – avec toutes ses sous-structures – a de nombreuses fonctions importantes dans le système nerveux autonome (qui sera décrit en détail dans la section suivante). Plus précisément, le tronc cérébral joue des rôles clés dans les systèmes cardiovasculaire, respiratoire et digestif, ainsi que dans d’autres fonctions involontaires dans tout le corps.

Le tronc cérébral est extrêmement vital pour la survie, où la perte des connexions neuronales est hautement mortelle. Médicalement, la mort du tronc cérébral est une « perte irréversible » pour retrouver la conscience et la capacité de respirer. Lors de la mort du tronc cérébral, le tronc cérébral ne fonctionne plus, mais des projections peuvent encore être présentes dans le cortex. Cependant, une fois que les projections du cortex et du tronc cérébral sont toutes deux perdues, l’organisme subit une « mort biologique ». La véritable mort survient lorsque l’activité cardio-pulmonaire cesse également. Des ventilateurs peuvent être utilisés pour prolonger les battements du cœur et la circulation de l’oxygène après la mort du tronc cérébral, mais il n’existe pas de véritable remède.

Le système nerveux autonome

Il existe deux grands systèmes nerveux fonctionnels dans le corps : le système nerveux somatique et le système nerveux autonome. Le système nerveux somatique est responsable de la régulation et de l’exécution des réponses volontaires dans tout le corps. Plus précisément, il s’agit des réponses dont le conscient est conscient (comme lever le bras pour ramasser un verre ou donner des coups de pied dans les jambes pour exécuter un numéro de danse). Par conséquent, le système nerveux somatique cible généralement les muscles squelettiques.

Cependant, le mouvement volontaire n’est pas la seule action se produisant dans le corps. Le corps subit également de nombreux mouvements involontaires, qui sont des mouvements qui ne sont pas conscients. Les mouvements de ce type comprennent les battements du cœur – contrôlés par le muscle cardiaque – et la digestion – contrôlée par les muscles lisses. Cette catégorie comprend également les fonctions glandulaires. Toutes ces actions tombent sous le contrôle du système nerveux autonome.

Le système nerveux autonome est encore décomposé en deux sous-catégories : le système nerveux sympathique et le système nerveux parasympathique. Faisant partie du système nerveux autonome, ces deux sous-systèmes contrôlent également les parties du corps pour les mouvements involontaires. Le système sympathique (surnommé la « réponse de combat ou de fuite ») permet au corps de se préparer à des situations stressantes. Cela peut se traduire par une accélération du rythme cardiaque, une augmentation de la libération de glucose dans le sang et une inhibition de la digestion. Au contraire, le système parasympathique (surnommé la « réponse de repos et de digestion ») permet au corps d’augmenter et de stocker l’énergie. Cela peut être accompli en ralentissant la fréquence cardiaque et en augmentant la digestion.

Le tronc cérébral joue un grand rôle dans le contrôle du système nerveux autonome, y compris les systèmes nerveux sympathique et parasympathique.

Structures et fonctions du tronc cérébral

Le tronc cérébral contient des voies ascendantes et des voies descendantes. Les voies ascendantes traitent les informations sensorielles tandis que les voies descendantes créent des réponses motrices aux informations sensorielles reçues.

Comme mentionné précédemment, les trois principales structures qui composent le tronc cérébral sont le mésencéphale, le pons et le bulbe rachidien. Ces trois structures sont séparées en trois régions : le tectum, le tegmentum et la base (de postérieur à antérieur). En règle générale, le tectum contient des fonctions spécialisées dans les sens et le mouvement. Le tegmentum, quant à lui, contient les noyaux crâniens, la formation réticulaire et les voies qui relient le tronc cérébral à d’autres structures du cerveau. Enfin, la base contient les fibres des voies descendantes du cortex cérébral. Les sections suivantes de cet article entreront dans le détail des structures spécifiques trouvées dans chacune de ces trois régions.

Vue d’ensemble du mésencéphale

Le mésencéphale est la plus petite structure et la partie la plus haute du tronc cérébral. Il est situé entre le cervelet, le cerveau, le diencéphale et le pons. En tant que partie du tronc cérébral, la fonction générale du mésencéphale est de contrôler les voies sensorielles et motrices. D’une manière générale, il est important pour relayer les impulsions nerveuses de la moelle épinière au reste du cerveau, et vice versa. Bien que le mésencéphale contrôle ou assiste de nombreuses fonctions corporelles spécifiques, ses fonctions les plus notables sont le traitement visuel et auditif, le système de récompense interne et certains mouvements musculaires. En outre, le mésencéphale contient les origines des nerfs crâniens III et VI.

Au centre du mésencéphale se trouve l’aqueduc cérébral, qui forme un canal entre les troisième et quatrième ventricules où le liquide céphalorachidien est libéré. Les parties postérieure et antérieure du mésencéphale sont divisées en secteurs tectum et tegmentum, respectivement, via l’aqueduc cérébral.

Régions et fonctions du mésencéphale

La partie postérieure du mésencéphale (le tectum) contient les corps quadriges, qui sont une paire de protubérances sur le mésencéphale. Cette paire comprend les colliculi supérieurs, qui sont le centre du réflexe visuel, et les colliculi inférieurs, qui sont le centre de relais auditif.

L’antérieur du mésencéphale (à savoir le tegmentum) est responsable de nombreuses parties et rôles, dont les suivants :

La formation réticulaire : Le rôle le plus important de la formation réticulaire est de filtrer les informations sensorielles relayées au cerveau, permettant au conscient de prêter attention aux sens présents les plus importants. Par conséquent, cette région est importante pour le maintien de l’attention générale et de la vigilance. En outre, la formation réticulaire est importante pour le contrôle systémique cardiovasculaire, la régulation respiratoire et sa relation avec la conscience pendant les cycles de veille et de sommeil. En outre, elle contient des réseaux pour la modulation de l’humeur et de la douleur. Tous ces réseaux partent du tronc cérébral dans le noyau et se ramifient dans l’ensemble du cerveau, avec des voies ascendantes dans le thalamus et le cortex et des voies descendantes dans la moelle épinière.

Le noyau rouge : Le noyau rouge est une sous-partie de la formation réticulaire et se trouve dans le mésencéphale. Il est important pour le contrôle moteur, spécifiquement pour coordonner le mouvement autonome entre les bras qui se balancent et les jambes qui marchent. Cette caractéristique est importante pour assurer l’équilibre.

Les zones grises périaqueducales : Les zones grises périaqueducales (ou PAG) sont une autre structure du mésencéphale qui travaille à contrôler la douleur. Les neurotransmetteurs – tels que la dynorphine et la sérotonine – provenant des neurones de la PAG modèrent la gestion de la douleur. Cette région joue également un rôle important dans le système autonome général pour la survie en évitant les situations douloureuses et en inhibant les comportements dangereux.

La substantia nigra : La substantia nigra contient des neurones producteurs de dopamine qui aident au contrôle moteur (aux côtés des ganglions de la base- une autre structure cérébrale). Des sections de cette région sont responsables de l’inhibition de l’activité motrice thalamique. Cette région se dégrade précocement chez les patients atteints de la maladie de Parkinson.

L’aire segmentaire ventrale : L’aire segmentaire ventrale contient également des neurones producteurs de dopamine. Contrairement à la substantia nigra cependant, cette région est responsable du système de récompense du cerveau. Elle récompense la saillance motivationnelle, l’apprentissage associatif et les émotions positives. C’est également la région qui est active dans les orgasmes. Les neurones de l’aire segmentaire ventrale se projettent vers les régions du cortex associées à la conscience et au sommeil.

Pons Vue d’ensemble et fonctions

Le pons est la structure centrale du tronc cérébral, située entre le mésencéphale et le bulbe rachidien. Il contient des fibres longitudinales qui se connectent aux centres supérieurs du cerveau et de la moelle épinière, ainsi que des fibres transversales et dorsales qui envoient des informations entre les régions motrices du cortex et du cervelet. En outre, le pons est l’endroit où les nerfs crâniens V, VI, VII et VIII prennent naissance.

Les rôles les plus notables du pons comprennent des fonctions liées aux nerfs crâniens respectifs qui prennent naissance dans cette structure. Cela inclut la reconnaissance des sensations au niveau de la tête et des zones faciales ainsi que les mouvements du visage, des yeux, des oreilles et de la bouche. En outre, le pons est important pour les fonctions autonomes telles que la production de salive, en plus de maintenir l’équilibre. Semblable au mésencéphale, le pons contient une partie de la formation réticulaire et accompagne ainsi les fonctions de contrôle cardiovasculaire et de rythme respiratoire.

Les gliomes (ou tumeurs gliales) peuvent se produire n’importe où dans le tronc cérébral et sont donc connus comme des gliomes du tronc cérébral. Cependant, les gliomes survenant dans le mésencéphale et le bulbe rachidien ont tendance à être de faible grade. Pour des raisons inconnues, les gliomes survenant dans le pons connaissent une croissance rapide et sont des tumeurs de haut grade.

Vue d’ensemble du bulbe rachidien

Le bulbe rachidien (également appelé médulla) est la région la plus basse du tronc cérébral. Le bulbe rachidien relie directement le tronc cérébral à la moelle épinière, et il n’y a pas de séparation distincte entre les deux structures. Une partie de cette structure forme le fond du quatrième ventricule. Comme les autres régions du tronc cérébral, elle est importante pour relayer le contrôle moteur descendant et les informations sensorielles ascendantes. Cependant, la moelle est surtout connue pour son contrôle des fonctions vitales de l’organisme, notamment le contrôle cardiovasculaire et la respiration. Elle est également responsable de la stimulation de nombreux réflexes, tels que les vomissements, la toux et les éternuements. De nombreuses fonctions de la moelle chevauchent celles de l’hypothalamus, la moelle étant souvent la structure dans laquelle l’hypothalamus relaie ses instructions. En outre, la moelle est l’origine des nerfs crâniens IX, X, XI et XII.

Comme pour les autres structures du tronc cérébral, le tectum, le tegmentum et la base séparent la moelle en trois sections. Le tectum fait partie du quatrième ventricule, tandis que le tegmentum contient le noyau olivaire inférieur et accueille les nerfs crâniens de la moelle. La base contient la décussation pyramidale.

Régions et fonctions de la medulla oblongata

Comme pour le mésencéphale et le pons, la medulla contient également une partie de la formation réticulaire. Le système cardiovasculaire et le système respiratoire se connectent comme un seul système au sein de cette structure du mésencéphale. Les signaux afférents cardiorespiratoires font synapse au niveau de la moelle et agissent pour réguler la respiration. La colonne respiratoire ventrale, qui contrôle le rythme respiratoire et son schéma oscillatoire, est également présente au niveau de la moelle. En outre, la moelle joue le rôle de centre vasomoteur. En effet, les neurones présents peuvent stimuler les ajustements du diamètre des vaisseaux sanguins tout en contrôlant la pression artérielle de base.

Le noyau du tractus solitaire se trouve dans la médulla et est organisé par type d’information transmise, ainsi que par les voies activées en réponse à l’information. Il coordonne en grande partie les informations afférentes. Les fonctions les plus importantes de la moelle se produisent dans ce noyau, y compris les informations provenant des barorécepteurs et des chimiorécepteurs. Les barorécepteurs des vaisseaux sanguins envoient des informations au noyau du tractus solitaire pour ajuster la fréquence cardiaque et le débit sanguin. Les chimiorécepteurs des vaisseaux sanguins détectent les niveaux d’oxygène et de dioxyde de carbone, permettant au noyau du tractus solitaire de maintenir une respiration correcte. De plus, le goût se synaptise d’abord à ce noyau, avant d’être envoyé au thalamus et au cortex pour le traitement sensoriel.

L’aire postrema : L’aire postrema est située à la surface dorsale de la moelle. En tant que centre du vomissement, les cellules situées ici sont dépourvues de barrière hémato-encéphalique. Par conséquent, les molécules polaires et de grande taille sont capables de passer à travers. L’innervation de cette zone peut provoquer une sensation de nausée chez une personne. Des recherches ont révélé que cette zone possède des récepteurs pour l’hormone chorionique gonadotrope humaine (hCG), qui est une hormone de grossesse. Cela pourrait indiquer une explication possible de la sensibilité accrue aux nausées matinales chez les femmes enceintes.

Le noyau trigéminal spinal : Le noyau trijumeau spinal est important pour la détection de la douleur de la température et des touchers profonds ipsilatéraux (ou du même côté) du visage. C’est le premier endroit où les nerfs de la douleur orofaciale (le terme général pour la douleur de la tête et du cou) font synapse.

Les noyaux olivaires inférieurs : Les noyaux olivaires inférieurs sont importants pour la réception des informations relatives à la proprioception (ou conscience de la position et du mouvement du corps), à la tension musculaire et articulaire, et à l’intention motrice. Comme le cervelet est notamment responsable des mouvements du squelette et de l’équilibre, les noyaux ici présents font directement synapse au cervelet. De plus, ces noyaux sont responsables de la déglutition, de la toux et de l’éternuement.

La décussation pyramidale : La décussation pyramidale contient une majorité de fibres motrices provenant du cortex moteur, formant le tractus corticospinal latéral dans la moelle épinière. C’est là que les voies pyramidales se croisent pour établir des connexions avec les côtés opposés du corps. En tant que trait commun chez les vertébrés, l’avantage de ce croisement est encore remis en question par les biologistes de l’évolution.

Noyaux cunéate et gracieux : Le noyau cunéate de la moelle reçoit les informations des extrémités supérieures, tandis que le noyau gracieux reçoit les informations des extrémités inférieures. Ces fibres forment le lemniscus médial, qui est une voie apportant des informations de proprioception, de vibration et de toucher fin au thalamus.

Le tractus spinothalamique : Le tractus spinothalamique est une voie ascendante où la douleur, la température et le toucher brut voyagent de la moelle épinière à travers le cerveau. Finalement, le tractus se termine au niveau du noyau latéral postérieur ventral dans le thalamus. La douleur et la température voyagent sur le tractus antérieur, tandis que le toucher brut voyage sur le tractus latéral.

Nerfs crâniens du tronc cérébral

Comme mentionné au cours de cet article, le tronc cérébral contient les origines de dix des douze nerfs crâniens. Les nerfs III et IV ont pour origine le mésencéphale, tandis que les nerfs V, VI, VII et VIII ont pour origine le pons et les nerfs IX, X, XI et XII ont pour origine la moelle. Ces nerfs peuvent avoir des fonctions sensorielles, motrices ou les deux. Les sections suivantes décriront la fonction générale de chaque nerf crânien du tronc cérébral avec des diagrammes marquant leur emplacement.

Note : Les deux nerfs qui ne prennent pas naissance dans le tronc cérébral sont les nerfs olfactif (I) et optique (II). Ces nerfs prennent plutôt naissance dans le cerveau.

Nerfs prenant naissance dans le mésencéphale :

Nerf oculomoteur (III) : Le nerf moteur oculomoteur contient des fonctions motrices permettant de contrôler les mouvements de la pupille et des yeux.

Nerf trochléaire (IV) : Le nerf trochléaire a des fonctions motrices pour contrôler le muscle oblique supérieur. Ce muscle est situé aux régions supérieure et médiale de l’oblique (entourant l’œil), permettant à l’œil de s’abaisser, de se déprimer et de tourner intérieurement.

Nerfs originaires du Pons:

Nerf trijumeau (V) : Le nerf trijumeau contient à la fois des fonctions sensorielles et motrices de la mâchoire et des muscles de mastication environnants. En outre, il contient des fonctions sensorielles à de nombreuses parties du visage, y compris les structures orbitales, la cavité nasale, la peau du front, les sourcils, les paupières, une partie du nez, les lèvres, les gencives, les dents, le squelette, le palais, le pharynx.

Nerf abducens (VI) : Le nerf abducens contient les fonctions motrices du muscle droit latéral, qui est l’un des six muscles responsables du mouvement du globe oculaire.

Nerf facial (VII) : Le nerf facial contient des fonctions sensorielles impliquant le goût sur les deux premiers tiers de la langue. En outre, il contient des fonctions motrices pour les muscles conduisant aux expressions faciales, les glandes lacrymales (qui contiennent des fluides pour lubrifier l’œil), et les glandes salivaires submandibulaires et sublinguales (qui sont deux des trois principales glandes qui aident à la production de salive dans la bouche).

Nerf vestibulocochléaire (VIII) : Le nerf vestibulocochléaire a des fonctions sensorielles spéciales dans la cochlée pour l’audition et dans le vestibule pour le mouvement et l’équilibre.

Nerfs originaires du bulbe rachidien :

Nerf glossopharyngien (IX) : Le nerf glossopharyngien contient des fonctions sensorielles vers le tiers arrière de la langue, le pharynx et le palais, les reçus de la pression sanguine, les niveaux de pH, les niveaux d’oxygène et les concentrations de dioxyde de carbone. En outre, il contient des fonctions motrices pour les muscles pharyngés et la glande salivaire parotide (la dernière glande importante restante pour la production de salive dans la bouche).

Nerf vague (X) : Le nerf vague contient des fonctions sensorielles vers le pavillon et le canal acoustique externe, le diaphragme et les organes viscéraux dans les cavités thoraciques. Il contient également des fonctions motrices vers les muscles palatins et pharyngés et les organes viscéraux thoraciques.

Nerf accessoire (XI) : Le nerf accessoire contient des fonctions motrices pour les muscles squelettiques du palais, du pharynx et du larynx , ainsi que pour les muscles sterno-cléido-mastoïdien et trapèze du cou et de la colonne vertébrale.

Nerf hypoglosse (XII) : Le nerf hypoglosse contient des fonctions motrices pour contrôler la musculature de la langue.

Conclusion

Le tronc cérébral est la structure de connexion entre le cerveau et la moelle épinière du système nerveux central. Contenant le mésencéphale, le pons et le bulbe rachidien, le tronc cérébral a de multiples fonctions dans le système nerveux autonome, notamment dans le contrôle cardiovasculaire et respiratoire, ainsi que dans les fonctions sensorielles et motrices. De plus, le tronc cérébral est responsable de retenir les origines de dix des douze nerfs crâniens, y compris les nerfs III – XII.

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Bibliographie

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