Histologie

LE SYSTEME NERVEUX CENTRAL

I) organisation tissulaire : l’examen macroscopique du système nerveux central (SNC) permet de distinguer les zones de substance blanche des zones de substance grise.

Ces zones sont détectables en imagerie par résonance magnétique nucléaire et peuvent apparaître en foncé ou en clair selon la séquence d’analyse utilisée.

La substance grise et la substance blanche présentent chacune une composition tissulaire distincte que nous allons détailler.

1) substance grise :

a) définition : la substance grise renferme essentiellement des composants cellulaires neuronaux alors que la substance blanche n’en contient pas. Il s’agit de corps cellulaires neuronaux, de dendrites, de segments initiaux d’axones, de terminaisons axonales et de synapses. Au sein de la substance grise, on trouve également des cellules gliales c’est-à-dire essentiellement des astrocytes, en majorité protoplasmiques, mais également des cellules microgliales (cellules minoritaires au sein du SNC) et des oligodendrocytes non myélinisants (oligodendrocytes dits satellites qui sont localisés au pourtour du corps cellulaire des neurones). Les corps cellulaires neuronaux de la susbstance grise se regroupent pour former 3 types de structure : les cortex, les noyaux et les cornes.

b) les cortex : ils sont localisés à la surface du névraxe (névraxe = synonyme de SNC) dans les différents lobes du cerveau  (frontal, temporal, parietal, occipital) et du cervelet (cortex cérébelleux). Les soma neuronaux et leurs prolongements dendritiques y sont organisés en couches. Un exemple est donné par l’organisation du cortex cérébelleux ou l’on observe 3 couches : la couche des grains, la couche moléculaire et la couche des cellules de Purkinje. Les trois couches du cortex cérébelleux forment des replis profonds mettant en vis-à-vis deux segments de couches moléculaires qui sont séparés par une tunique de pie-mère.

i) la couche des cellules de Purkinje : c'est une monocouche de cellules à large cytoplasme présentant des prolongements dendritiques pediculés et qui s’étendent dans un seul plan de l’espace.

ii) la couche moléculaire : ells contient essentiellement les prolongements dendritiques des cellules de Purkinje. Ces prolongements dendritiques établissent des contacts synaptiques avec les axones de neurones localisés dans le tronc cérébral. Selon leur origine au sein du tronc cérébral, ces axones sont nommés fibres moussues ou fibres ascendantes.

On trouve également dans la couche moléculaire, des cellules astrocytaires spécialisées, les cellules de Bergmann. Leur corps cellulaire est localisé à proximité du corps cellulaire des cellules de Purkinje et elles envoient des expansions cytoplasmiques jusqu’à la pie-mère.

cellules de Bergmann (GFAP en rouge) 

Ces cellules jouent le rôle essentiel de « tuteur » pour le développement des cellules de Purkinje. Chez l’adulte elles établissent de nombreux contacts périsynaptiques au niveau des synapses établies entre cellules de Purkinje et fibres moussues ou ascendantes.

iii) la couche des grains est constituée de petits neurones au noyau dense arrondi. Les axones de ces cellules remontent dans la couche moléculaire et se divisent en "T" en formant de longues branches, les fibres parallèles.

c) les noyaux : ils sont localisés dans la profondeur de l’encéphale et du tronc cérébral. Les corps cellulaires neuronaux y sont réunis dans un espace tridimensionnel ayant la forme d’un noyau. La distribution spatiale des neurones au sein de chaque noyau suit le plus souvent une organisation stricte et spécifique. Deux exemples seront abordés : les noyaux des nerfs crâniens et les noyaux gris centraux

i) les noyaux des nerfs crâniens : au niveau du tronc cérébral, les corps cellulaires des nerfs crâniens moteurs envoient des axones qui circulent hors de la boîte crânienne pour rejoindre leur cible musculaire au niveau de la face, des muscles oculomoteurs ou des muscles pharyngés. De la même façon, les axones des nerfs crâniens sensitifs circulent depuis l’extérieur de la boîte crânienne vers le tronc cérébral.

Dans le parenchyme du tronc cérébral, les nerfs crâniens sont organisés en noyaux.

ii) les noyaux gris centraux : ce sont des ensembles de noyaux bilatéraux et symétriques, localisés à la base de l’encéphale (on parle également de noyaux de la base), et formés essentiellement par le striatum (putamen + noyau caudé = striatum), le pallidum, le thalamus (organisés lui-même en noyaux) et la substance noire (locus niger).

Ces neurones interviennent principalement dans le contrôle du mouvement par l’intermédiaire de circuits complexes en boucle. Ces circuits sont régulées entre autre par les effets dopaminergiques inhibiteurs ou excitateurs qu’exercent la substance noire sur le striatum.

d) les cornes : deux principales structures neuronales présentent des formes de corne.

i) l’hippocampe : anciennement dénommée corne d’Amon l'hippocampe est constituée esssentiellement de cellules pyramidales qui vont former trois segments aux fonctions différentes (CA1, CA2 et CA3). Par ailleurs, des neurones granulaires forment le gyrus denté qui s'intercale entre CA1 et CA3.

cellules pyramidales de l'hippocampe

ii) la substance grise de la moelle épinière :  elle présente une forme de papillon (ou de H) dont les différentes régions portent le nom de cornes dorsales, ventrales et latérales. La forme du H de substance grise varie en fonction du niveau médullaire considéré.

e) pathologies de la substance grise :

i) pathologies corticales :  deus exemples seront abordés

*  la dégénérescence cérébelleuse paranéoplasique : il s'agit d'une pathologie survenant dans un contexte de cancer parfois non connu (le plus souvent cancer cryptique de l'ovaire ou des bronches). On observe un syndrome cérébelleux isolé qui est lié à la présence d'auto-anticorps sériques dirigés contre des antigènes communs aux cellules tumorales et eux neurones cerebelleux. Selon le type d'anticorps, on pourra observer une lyse des cellules de Purkinje (anticorps dits "anti-Yo")  ou une lyse conjointe des cellules de Purkinje et des cellules granulaires du cervelet (anticorps dits "anti-Hu"). 

* les dysplasies corticales : ce sont des anomalies du cortex cérébral à l’origine d'une comitialité (crises épiléptiques) parfois pharmaco-résistante.  On observe la présence focalisée de neurones dysmorphiques à localisation ectopique dans la substance blanche adjacente.

ii) pathologies des noyaux : un exemple de pathoogies de noyaux est donné par la maladie de Parkinson. Il s'agit d'une maladie dégénérative des noyaux gris centraux touchant électivement les neurones de la substance noire (neurones dopaminergiques). Cette pathologie s'exprime cliniquement par la triade classique : akinésie- tremblement- rigidité. 

iii) "pathologies des cornes" : on peut parler de la sclérose latérale amyotrophique comme une "pathologie des cornes" (terme non usité en neurologie) puisqu'il s'agit  d'une maladie neurodégénérative touchant les neurones moteurs de la corne antérieure de la moelle épinière. Cette atteinte est reponsable d’une fonte musculaire et d’une paralysie progressive et irréversible, fatale en quelques années.

2) Substance blanche :

a) définition : la substance blanche est formée essentiellement d’axones myélinisés issus de neurones de projection. Elle comprend également des cellules gliales et notamment des oligodendrocytes myélinisants. On y trouve ausis des cellules microgliales et des astrocytes en majorité fibrillaires. La substance blanche revêt trois formes d’organisation : les faisceaux (voies), les commissures et les cordons.

b) les faisceaux (ou voies): les faisceaux de substance blanche sont des ensembles d’axones myélinisés qui présentent une unité topographique, fonctionnelle et/ou d’origine (i.e ils sont issus d’une même population neuronale). On parle par exemple du faisceau (ou de la voie) pyramidale pour dénommer les axones des cellules pyramidales du cortex moteur (lobe frontal). Au niveau du cervelet, les axones afférents des cellules de Purkinje et les axones efferents cérébelleux constituent les faisceaux de substance blanche du cervelet. Ces faisceaux forment des prolongements lamellaires en rayons divergents qui constituent l’axe des lobules cérébelleux (désigné "arbre de vie" du cervelet par les premiers histologistes).

c) les commissures : ce sont des ensembles d’axones myélinisés qui traversent la ligne médiane de l’encéphale et participent aux communications interhémisphérique. Il existe une comissure blanche antérieure, une commissure blanche postérieure et une structure assimilée nommée corps calleux.

d) les cordons : ce sont les zones de substance blanche entourant la substance grise de la moelle épinière au niveau antérieur (cordon antérieur), latéral (cordon latéral) ou postérieur (cordon postérieur).

e) pathologies de la substance blanche : l'exemple type de maladie de la substance blanche est donné par la sclérose en plaques (SEP).  L'analyse en imagerie par résonance magnétique (IRM) témoigne de la dissémination dans l'espace des lésions de la susbstance blanche. Ces lésions plurifocales sont souvent localisées en bordure des ventricules latéraux (lésions périventriculaires).

L'histoire de la maladie permet d'affirmer le caractère de dissémination temporelle (plusieurs poussées espacées dans le temps) qui caractérise la sclérose en plaques. Les zones de démylinisation peuvent atteindre tout type d'organisation de la substance blanche (faisceaux, commissures, cordons) et s'accompagnent d'un infiltrat inflammatoire caractéristique (infiltrat lymphocytaire T, macrophagique et microglial).

II) réseaux neuronaux

1) généralités : lorsque l’on représente les connexions interneuronales, il est fréquent de schématiser une connexion entre deux neurones. En fait, chaque neurone reçoit des informations provenant le plus souvent d'un grand nombre de neurones. De même, chaque neurone projette c'est-à-dire envoie des informations vers de nombreux neurones. Ainsi sont formés des micro-réseaux élémentaires ou circuits dont la réunion forme des réseaux de complexité croissante jusqu'au stade de systèmes d'intégration. Ces systèmes d'intégration permettent  de capter, d'émettre et de mémoriser une multitude d'informations sensitives, sensorielles, motrices ou purement neuro-chimiques. Quatre types de circuit élémentaire peuvent être décrits : les circuits convergents, les circuits divergents, les circuits en boucle fermé et les circuits en boucle ouverte.

2) circuits convergents : dans ce type de circuit, plusieurs neurones projettent sur une même cible par un mécanisme de sommation spatial. Ce type de circuit permet au neurone cible de capter des informations d'intensité très faible qui seront amplifiées du fait de leur sommation. Un exemple est donné par les photorécepteurs en bâtonnets de la rétine qui projettent en circuit convergent vers les neurones bipolaires de la rétine. Ce circuit très sensible mais peu discriminatif est mis en jeu lors de la vision nocturne.

3) circuits divergents : un neurone projette sur de très nombreuses cibles par un mécanisme de divergence spatiale. Ce système permet la diffusion d'informations peu spécifiques au niveau de structures cérébrales entières. Ainsi la formation réticulée ascendante du tronc cérébral est constituée de neurones qui lorsqu'ils sont activés stimulent l'ensemble du cortex cérébral et sont responsables de l'état de veille.

4) circuits en boucle fermée : des connexions neuronales se succèdent dans le temps et forment une boucle fermée qui permet le rétrocontrôle négatif de l'activité neuronale initiale. Un exemple type est donné par l'arc réflexe médullaire (Cf cours P1).

 5) circuits en boucle ouverte : des connexions neuronales se succèdent dans le temps mais restent en ligne, sans projection rétrograde. Dans ce type de circuit, la régulation de l'activité passe par un circuit en boucle fermé branché en dérivation et faisant intervenir le plus souvent des structures cérébelleuses. Un exemple est donné par le réflexe vestibulo-occulaire. Le vestibule est une structure de l'oreille interne comprenant des cellules sensorielles sensibles aux changements de position de la tête. La stimulation de ces cellules induit un influx nerveux circulant dans le nerf vestibulaire et faisant synapse avec les neurones des noyaux vestibulaires du tronc cérébral. Ceux-ci projettent au niveau des nerfs oculomoteurs, permettant d'adapter la position des globes oculaires à la position de la tête.