Physiologie des noyaux gris centraux (Ganglions de la base)

Au nombre de 4 :

-Le striatum.

-Le Globus Pallidus.

-Le Noyau Sub-thalamique.

-La substance noire.

*Les fonctions des NGCs :

De part leurs connexions et liaisons avec les différents centres moteurs mais également les centres non- moteurs, les ganglions de la base assurent trois(3) fonctions essentielles :

• • – Le mouvement(+++)
  • – La saccade
  • – La cognition

1- Le circuit squeletto-moteur :

Pour qu’il soit possible de faire un mouvement, le cortex doit en donner l’ordre et pour que ce dernier en donne l’ordre il doit lui-même recevoir l’ordre, vous avez saisi où tout cela mène ? À une boucle fermée. Cette boucle est appelée « Cortico-sous cortical-cortical » qui démarre du cortex puis passe vers les NGCs et par l’intermédiaire du noyau Ventro-latéral du Thalamus revient vers le cortex.

Tout cela n’est pas si simple qu’il n’y paraît, la boucle en réalité est plutôt appelée « cortico-striato-pallido- thalamo-corticale », ce nom n’est en fait que la succession des éléments de la boucle par ordre, il vous sera plus facile de les comprendre avec les diagrammes de la deuxième page.

Le circuit squeletto-moteur qui permet de faire les mouvements est divisé en une voie dite directe et une autre dite indirecte.

Avant de détailler ce circuit, allons apprendre par cœur quelques notions fondamentales pour pouvoir continuer :

1. Les neurones du striatum produisent du GABA (neurotransmetteur inhibiteur) mais également un neuropeptide : de l’enképhaline, de la dynorphine ou bien de la substance P.
2. Les afférences de la SNr et du GPi proviennent à 90% du striatum et à 10% du NST.
3. Tous les neurones des NGCs sont GABAénergiques( inhibiteurs) à part les neurones du noyau sub-thalamique qui sont glutamatenergiques.
4. Le striatum constitue la voie d’entrée qui reçoit les efférences du cortex et le complexe (GPi-SNr) la voie de sortie qui émet des afférences vers le thalamus.
5. Le cortex envoie toujours des afférences STIMULANTES tout comme les efférences émises par le Thalamus en direction du cortex qui sont également STIMULANTES.

La voie directe : 

Codes pour lire les diagrammes :

– GPe → Globus Pallidus externe.

– GPi → Globus Pallidus Interne.

– SNr → Substance Noire réticulaire.

– SNc → Substance Noire compacte.

– ROUGE → STIMULATION

– BLEU → INNHIBITION

Diagramme 1

La voie indirecte :

 Diagramme 2

Analysons la voie directe (Diagramme 1) :

Tout commence par la stimulation du putamen (Striatum) par le cortex grâce à ses neurones glutamaterniques.

Le putamen stimulé, il peut alors inhiber le GPi grâce à ses neurones à GABA/Substance P.

Le GPi est INNHIBE, il ne peut donc plus inhiber le thalamus d’où la flèche fine.

Le thalamus peut alors stimuler le plus normalement du monde le cortex aboutissant à un mouvement.

***La voie directe est une levée d’inhibition du thalamus. ***

Analysons la voie indirecte (Diagramme 2) :

Tout commence également par la stimulation du putamen par le cortex grâce à ses neurones glutamaterneriques.

Le putamen stimulé, il peut alors inhiber le GPe grâce à ses neurones à GABA/Enképhaline ou dynorphine.

Le GPe inhibé ne peut plus inhiber le Noyau sub-thalamique d’où la flèche fine, ce dernier stimule alors le GPi.

Le GPi inhibe donc le thalamus qui ne peut plus alors stimuler le cortex.

*** La voie indirecte est une inhibition des mouvements indésirables. ***

Les deux voies directe et indirecte du circuit squeletto-moteur maintenant assimilées, nous allons alors rajouter quelques détails supplémentaires avant de schématiser le tout en un seul diagramme récapitulatif.

• • LA DOPAMINE : est un neurotransmetteur secrété par les cellules dopaminergiques de la substance noire compacte(SNc) et qui va avoir un double rôle sur les voies directe et indirecte en fonction du type de récepteur trouvé sur la membrane de neurones du striatum et sur lequel elle va se fixer.
    • Voie directe : Récepteur D1 → EXCITATION.
    • Voie indirecte : Récepteur D2 → INNHIBITION.
  • Les neurones de la SNc possèdent des connexions réciproques avec le noyau sous-thalamique et qui va réguler la sécrétion de dopamine par rétrocontrôle.
  • D’AUTRES CONNEXIONS : les deux aires motrice supplémentaire et prémotrice envoient toutes deux des projections EXCITATRICES vers le noyau sub-thalamique et qui sont impliquées respectivement dans les taches bimanuelles ou les mouvements des doigts ET dans les mouvements posturaux ou dans la programmation des mouvements.
  • Les terminaisons du complexe (GPi-SNr) :
    • *Le GPi se termine sur les noyaux ventro-latéral et centro-médial du Thalamus.
    • *La SNr se termine sur le noyau ventro-latéral du thalamus et sur le colliculus supérieur

2-Circuit oculomoteur :

Les NGCs participent au mouvement de saccade oculaire. Le diagramme 3 résume parfaitement ce qui se passe :

– A l’état de repos la SNr envoie des efférences inhibitrices de DOPAMINE vers le colliculus supérieur.

Tout commence lorsque l’aire oculomotrice stimule le noyau caudé grâce à ses neurones glutamatenergiques.

Le noyau caudé stimulé peut inhiber la SNr grâce à ses neurones GABAénergiques ce qui aura pour but d’empêcher la SNr

d’inhiber le colliculus supérieur d’où la flèche fine dans le diagramme.

Le colliculus supérieur libéré de l’inhibition de la substance noire réticulaire stimule alors l’aire

oculomotrice aboutissant au mouvement de saccade.

***Le circuit oculomoteur n’est autre qu’une levée d’inhibition du colliculus supérieur. ***

Diagramme 3

3-Les circuits cognitifs :

Circuit préfrontal dorsolatéral

(Préparation des actions)

 Circuit orbitofrontal

 (Empathie et les réponses appropriées aux stimuli sociaux)

Circuit cingulaire antérieur

(Motivation et comportement)

NB : en plaçant des électrodes dans le GPi, il a été constaté que sa réponse était triphasique :

• • PHASE 1 : inhibe de façon permanente le thalamus.
  • PHASE 2 : Hypoactivité brève (voie directe).
  • PHASE 3 : Hyperactivité (voie indirecte).

Explication de la première phase : La couleur rouge représente une stimulation glutamatenergique, la couleur bleue une inhibition GABAenergique tandis que la couleur noir représente une absence de stimulation et qui aura pour but in fine de limiter les mouvements non désirés.

***Cortex → NST → GPi → Thalamus → Cortex. ***

4-Les pathologies :

4-1-Le PARKINSON :

-La maladie de parkinson n’est autre qu’une diminution des mouvements (bradykinésie) ou leur absence(Akinésie) avec également d’autres signes cliniques : tremblements, rigidité, expression figée, pas de balancement des bras, démarche pantelante ou une posture voutée.

-EXPLICATION PHYSIOPATHOLOGIQUE DU PARKINSON:

-Une hyperactivité du NST induit une hyperstimulation du GIP qui va inhiber fortement le thalamus, ce dernier ne va plus stimuler le cortex → Perte de mouvement.

-La perte des afférences dopaminergiques de la substance noire réticulaire aura pour conséquence un effet de la dopamine qui est inversé. Nous savons que la dopamine en temps normal inhibe la voie indirecte, n’est-ce-pas ? Dans ce cas elle va plutôt la stimuler et inhiber la voie directe.

*En inhibant le striatum, ce dernier se retrouve incapable de freiner le GPi qui aura tout le loisir d’inhiber le thalamus et d’arrêter les mouvements.

-COMMENT TRAITER LE PARKINSON ?

• • En administrant des agonistes de la dopamine : l’apomorphine ou bien un précurseur physiologique de la dopamine dans les cas précoces comme la L-DOPA.
  • Chirurgicalement en provoquant une lésion du noyau sub-thalamique ou bien du GPi ou bien même en inactivant ce dernier par stimulation électrique.

-Si on élimine le noyau sous thalamique, le GPi se retrouve libre de toute stimulation, il pourra alors moins inhiber le thalamus, ce dernier pourra donc stimuler le cortex beaucoup plus facilement. (Logique !!!).

-Suivez simplement l’enchaînement des constituants de la boucle.

-Alors que si on éliminait directement le GPi soit par une lésion provoquée ou bien par inactivation par stimulation électrique, le thalamus se retrouve libre de toute inhibition, il pourra donc très facilement stimuler le cortex et provoquer des mouvements. (Logique !!!).

4-2- La ballisme :

• • Disons le grossièrement et aussi facilement qu’il nous est possible de le dire afin de ne pas l’oublier. Le ballisme c’est le contraire du PARKISON. C’est-à-dire ?
  • Si le PARKISON c’est l’absence de mouvements, le ballisme c’est des mouvements brusques et
  • involontaires.
  • Comment avons-nous pu corriger un PARKINSON chirurgicalement ? En faisant une lésion volontaire du noyau sub-thalamique n’est ce pas ? Et beh c’est sa lésion qui est responsable de l’hyperkinésie caractéristique du ballisme.
  • Pour l’expliquer, revenez à la page précédente, où on a éliminé le NST et continuez à lire le paragraphe correspondant, c’est la même explication ici.

4-3- Chorée de Huntington :

-C’est une dégénérescence des noyaux caudé et putamen ainsi que du cortex (lobes frontaux en particulier ou bien elle peut être dû à une affection génétique autosomale dominante (mutation du chromosome 4), caractérisée par :

• • ˣ Des mouvements anormaux de tout le corps.
  • ˣUne Hypotonie dans la plupart des cas, parfois manifestations hypertoniques transitoires et localisées.
  • ˣ Une démence.

BON COURAGE.