Neurosciences/Les ganglions de la base

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Ganglions de la base.

Les ganglions de la base sont un ensemble de noyaux localisés dans le télencéphale, le diencéphale, et le mésencéphale. Ils comprennent le striatum, le noyau sous-thalamique, le globus pallidus et la substance noire du mésencéphale. Toutes ces structures sont elle-mêmes subdivisées en plusieurs portions, ce qui rend l'anatomie des ganglions de la base assez compliquée. Le striatum est divisé en deux sections : un striatum dorsal impliqué dans le mouvement, et un striatum ventral surtout impliqué dans la motivation et le plaisir. Nous laissons le striatum ventral pour les chapitres sur la plaisir et la motivation. Dans ce qui va suivre, nous allons surtout nous concentrer sur le striatum dorsal, vu son implication dans la motricité. Chez les rongeurs, le striatum dorsal est une structure unitaire, contrairement à ce que l'on observe chez les primates. Chez ces derniers, le striatum est divisé en deux noyaux, le noyau caudé et le putamen, séparés par un faisceau de matière blanche appelé la capsule interne. Le globus pallidus est lui aussi divisé en un globus pallidus externe et un globus pallidus interne. La substance noire est un amas de neurones dopaminergiques impliqué dans la motricité. Elle est elle aussi divisée en deux parties, nommées pars compacta et pars reticulata. La première envoie des axones vers le striatum, formant une sorte de boucle à l'intérieur des ganglions de la base. Les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson proviennent d'une atteinte de cette boucle, causée par la mort des neurones de la substance noire. La pars reticulata prend en charge les mouvements de yeux.

Pour simplifier, voici l'organisation anatomique des ganglions de la base :

  • Striatum
    • Striatum ventral
    • Striatum dorsal
      • Putamen
      • Noyau caudé
  • Globus pallidus
    • Globus pallidus externe
    • Globus pallidus interne
  • Noyau sous-thalamique
  • Substance noire
    • Pars compacta
    • Pars reticulata

Connectivité des ganglions de la base[modifier | modifier le wikicode]

Boucles des ganglions de la base.

Ces ganglions forment des boucles avec le cortex : le cortex envoie des informations aux ganglions de la base, qui traitent celles-ci avant de les renvoyer au cortex par l'intermédiaire du thalamus. Ces boucles sont appelées des boucles thalamico-corticales. Il existe plusieurs boucles, la mieux connue impliquant le cortex moteur. Le rôle supposé de cette boucle est la sélection des mouvements, le choix d'une action parmi un répertoire de plusieurs mouvements. Diverses maladies impliquent une dégradation de cette voie. Par exemple, la maladie de Parkinson provient d'une dégradation de la substance noire, de même que les maladies de Gilles de la Tourette, de Huntington, de Wilson proviennent d'une atteinte de cette voie motrice des ganglions de la base. Toutes s'expriment par des déficits moteurs plus ou moins marqués.

Les autres boucles auraient des rôles assez variés, en atteste le fait que les ganglions de la base font synapse indirectement sur les cortex préfrontaux et les structures liées à la mémoire et aux émotions, via le thalamus. Ces boucles permettraient aux ganglions de la base de contrôler la prise de décision dans le cortex préfrontal, afin d'inhiber certaines décisions ou comportements inappropriés : les ganglions de la base servent donc à la sélection des actions. Leur influence sur les structures liées à la mémoire et aux émotions serait lié à la motivation, et plus précisément à ce qu'on appelle le conditionnement opérant.

Il existe plusieurs voies dans les ganglions de la base, qui correspondent à un ensemble de connexions/axones qui relient certaines structures :

  • une voie directe qui permet d'initier un mouvement volontaire ;
  • une voie indirecte qui inhibe le déclenchement de mouvements volontaires concurrents ;
  • une voie oculomotrice, chargée des mouvements des yeux (non-representée ci-dessous) ;
  • une voie nigrostriée, qui relie la substance noire pars compacta au striatum.
Voie directe, indirecte, et nigro-striée des ganglions de la base.

Les voies directes et indirectes prennent toutes deux naissance dans le striatum. Les neurones du putamen émettent leurs axones vers le globulus palladius, alors que le noyau caudé émet ceux-ci vers la substance noire et le globulus paladius externe. On voit donc que les deux voies sont déjà individualisées dans le striatum. Les neurones prédominants du striatum sont appelés des neurones épineux, en raison de leur forme. Ce sont des neurones sensibles à la dopamine, qui émettent des axones GABAergiques en direction des autres ganglions de la base. Dans ces deux structures, les neurones ne portent pas exactement les mêmes récepteurs à la dopamine : les neurones qui émettent vers le globulus paladius externe portent des récepteurs de type D2, alors que les autres sont de type D1.

Neurones épineux.

Voie directe[modifier | modifier le wikicode]

La voie directe a un rôle qui se comprend bien quand on étudie les conséquences de lésions de la voie directe. Quand le striatum ou le globulus paladius sont lésés, le patient a des mouvements involontaires soudains de faible ampleur, tandis que ses mouvements volontaires sont ralentit. La voie directe empêche l’exécution de mouvements involontaires, tout en contrôlant la vivacité des mouvements. Son rôle est de désactiver l'inhibition du thalamus sur le cortex, pour faciliter le mouvement.

Le thalamus appartenant aux ganglions de la base inhibe naturellement le néocortex, notamment les cortex moteur et prémoteur. Si jamais les ganglions de la base ne font rien et ne sont pas actifs, le thalamus inhibe l'initiation d'un mouvement volontaire ou toute prise de décision. Si le néocortex active les ganglions de la base, ceux-ci vont inhiber le thalamus, ce qui va se traduire par une activation qui permet de déclencher un mouvement volontaire ou une action.

Voie indirecte[modifier | modifier le wikicode]

Le rôle de la voie directe peut se déduire des observations sur les patients dont le noyau sous-thalamique et le globulus palidum externe ont étés lésés. Généralement, une lésion des noyaux sous-thalamiques entraine des mouvements involontaires, aléatoires, soudains, sans buts. On donne parfois le nom d'hémibalisme à ce syndrome moteur. Cependant, ce syndrome ne reste que durant quelques semaines ou mois avant de disparaitre. Les mouvements volontaires ne sont pas, ou du moins très peu, atteints. On en déduit que la voie indirecte sert essentiellement à inhiber le démarrage ou l'initiation de mouvements involontaires. Celle-ci a surtout un effet modulateur sur la voie directe, en augmentant ou diminuant son action.

Maladies des ganglions de la base[modifier | modifier le wikicode]

Les ganglions de la base peuvent être atteints par un grand nombre de maladies et de lésions. Si certaines d'entre elles touchent d'autres zones du cerveau, d'autres s'attaquent exclusivement aux ganglions de la base. La maladie de Parkinson et la chorée de Huntington en font partie. Elles ne sont pas les seules, d'autres maladies moins connues pouvant aussi endommager spécifiquement les ganglions de la base.

Maladie de Parkinson et syndromes Parkinsoniens[modifier | modifier le wikicode]

La maladie de Parkinson apparait lorsque la voie nigro-striée est endommagée. L'origine de la maladie est une mort progressive des neurones de la substance pars compacta. En conséquence, la voie directe est dégradée et n'inhibe pas le thalamus autant qu'elle le devrait : l'action inhibitrice du thalamus est donc supérieure à la normale. Cela se traduit par une inhibition motrice générale.

Symptômes[modifier | modifier le wikicode]

Les symptômes diagnostics de la maladie de Parkinson sont au nombre de trois : l'akinésie (difficulté à initier des mouvements), la rigidité motrice et les tremblements. Cette triade de symptômes forme ce qu'on appelle un syndrome parkinsonien. Celui-ci est évidemment présent dans la maladie de Parkinson, mais aussi chez certains patients vierge de toute maladie de Parkinson. Par exemple, certains patient Alzheimer ont un syndrome parkinsonien assez marqué, de même que certains survivants de lésions cérébrales (on parle alors de Parkinson vasculaire). Des intoxications au cuivre ou au manganèse peuvent aussi causer des syndromes parkinsoniens. Enfin, les traitements qui réduisent la quantité de dopamine dans le cerveau, notamment les neuroleptiques donnés aux schizophrènes, entrainent souvent l'apparition d'un syndrome parkinsonien.

Posture d'un patient parkinsonien.

Le tableau clinique est dominé par des symptômes moteurs. Le premier d'entre eux est l'akinésie, à savoir une difficulté à initier des mouvements volontaires. Les patients akinétiques mettent souvent du temps avant de faire un mouvement, comme s'ils mettaient du temps à se décider avant d'agir. Les mouvements deviennent lents, cette lenteur étant caractéristique de l'akinésie. L'akinésie touche l'écriture du patient, donnant une forme d'écriture particulière, nommée micrographie : l'écriture devient de plus en plus petite au fur et à mesure que le patient tient son stylo, revenant à la normale après une pause. La marche est aussi fortement touchée, la démarche du parkinsonien étant assez typique : diminution du balancement des bras, mouvements saccadés, posture voutée, etc. Dans certains cas assez visibles, le patient a une tendance assez marquée à l'immobilité. A cela, il faut ajouter les autres symptômes moteurs : rigidité des membres, mouvements mal coordonnés, tremblements des extrémités. Aussi étrange que cela puisse paraitre, les tremblements ne sont pas toujours présents, certains parkinsoniens n'en ayant pas. Il a notamment été proposé par divers scientifiques de séparer les syndromes parkinsoniens avec et sans tremblements. La présence de tremblements est signe de plus grande sévérité de la maladie, et de complications médicales (risque de chute).

Écriture d'un patient parkinsonien.

Les symptômes moteurs ne sont pas les seuls symptômes observables dans la maladie de Parkinson, même si seuls les déficits moteurs servent pour le diagnostic. Cela n'a rien d'étonnant, vu que les ganglions de la base communiquent aussi avec les zones du cerveau chargés de la gestion des émotions et de la cognition. Un parkinsonien a souvent des déficits cognitifs, tel des problèmes de mémoire, des difficultés à se concentrer ou à réfléchir, une idéation ralentie, des difficultés à organiser ses pensées. Le ralentissement psychique est notamment assez marqué, au même titre que le ralentissement moteur. Le patient a aussi une certaine tendance à mal inhiber ses pensées et paroles. De manière générale, ces troubles sont le signe d'un mauvais contrôle du cortex frontal par les ganglions de la base. Dit dans un langage scientifique, ces troubles sont formellement des troubles des fonctions exécutives, à savoir les capacités de traitement de l'information qui nous permettent de planifier, inhiber ou organiser nos idées. La mémoire en elle-même n'est pas touchée, mais le cerveau a du mal à agir sur son contenu, que ce soit pour récupérer des informations ou les enregistrer.

La sphère affective est aussi fortement touchée par la maladie de Parkinson. La majorité des parkinsoniens est en effet souvent atteint de dépression, la dépression commençant avant l'apparition des symptômes moteurs. De plus, la plupart des parkinsoniens est atteinte d'une forme assez spéciale de "dépression", appelée apathie dans le corps des neurologues. Cette apathie se traduit essentiellement par une perte de motivation, une difficulté à initier des actions quelconque. Tout se passe comme si la difficulté à initier des actions ne touchait pas que la sphère motrice, mais aussi la sphère affective. Le patient n'a pas envie de faire grand chose, perd ses centres d'intérêts, est démotivé, ne fait rien. Il arrive aussi que le patient ne ressente plus de plaisir : des activités autrefois intéressantes ou amusantes ne lui font plus rien. Ce symptôme, l'anhédonie, est très fréquent dans la majorité des cas d'apathie parkinsonienne. Il est intéressant de noter que ces deux symptômes, apathie et anhédonie, sont ces symptômes cardinaux de la dépression. Cependant, une dépression voit ces symptômes couplés à d'autres symptômes : tristesse, problèmes de sommeil, d'appétit, ralentissement psycho-moteur. Quoiqu'il en soit, il est difficile de distinguer les symptômes qui relèvent de la dépression de ceux qui sont causés par la maladie, ces symptômes étant communs aux deux conditions. Seule la tristesse est caractéristique de la dépression.

Traitements[modifier | modifier le wikicode]

Les médicaments utilisés pour soigner Parkinson agissent essentiellement sur les voies dopaminergiques. Le médicament de référence est la lévodopa, un précurseur de la dopamine. Cependant, ce précurseur est rapidement dégradé après ingestion, avant même d'atteindre le cerveau, par la dopa-décarboxylase. Pour éviter cela, ce médicament est consommé avec un inhibiteur de la dopa-décarboxylase. Ce traitement est donné en première intention, notamment chez les sujets âgés, qui le supportent mieux. D'autres traitements sont proposés une fois que la lévodopa commence à perdre en efficacité avec le temps. Les agonistes dopaminergiques sont souvent donnés en seconde intention, de même que les inhibiteurs de la monoamine-oxydase ou les inhibiteurs de la COMT sont aussi utilisés.

Ces traitements corrigent assez bien les symptômes moteurs : l'akinésie s'atténue, les tremblements cessent, la rigidité se fait moins importante. Les autres comorbidités, comme la dépression ou l’apathie, sont aussi corrigés par les traitements dopaminergiques. Il en est de même pour les troubles cognitifs, les patients recouvrant leurs capacités intellectuelles. Le ralentissement psycho-moteur est notamment corrigé. Néanmoins, ces traitements peuvent avoir des effets secondaires assez marqués. Parmi ces effets secondaires, certains proviennent d'une action au niveau du cerveau. Les syndromes psychotiques, caractérisés par des hallucinations et/ou idées délirantes sont notamment communes. Les hallucinations liées à ces traitements sont quasiment toujours des hallucinations visuelles. Les idées délirantes sont souvent des idées paranoïaques. Ces symptômes, semblables à ceux observés dans les troubles délirants et la schizophrénie, semblent indiquer que les ganglions de la base sont impliqués dans la genèse de ces symptômes, comme nous le verrons plus tard.

Causes[modifier | modifier le wikicode]

Les causes de la maladie de Parkinson ne sont pas claires, mais des facteurs génétiques et environnementaux se combinent certainement pour cause la maladie. Il existe quelques formes de Parkinson qui proviennent de mutations génétiques précise, une seul gène défectueux pouvant causer la maladie. Ces formes génétiques sont souvent d’apparition rapide, et touchent essentiellement des sujets jeunes (40 ans environ), là où les autres formes de Parkinson apparaissent chez le sujet agé. Ces formes sont cependant rares : moins de 15% des patients parkinsoniens sont atteints par ces formes génétiques. Les gènes impliqués ont tous un rapport avec la survie des neurones ou le fonctionnement des récepteurs dopaminergiques.

Troubles hyperkinétiques[modifier | modifier le wikicode]

Diverses maladies dégradent la voie indirecte, la maladie de Huntington étant la plus connue. Ces maladies augmentent la désinhibition du néocortex induite par celle-ci. En conséquence, les symptômes sont plus ou moins l'inverse de ce que l'on observe avec la maladie de Parkinson. Elle s'expriment par une augmentation de la motricité involontaire, d'où leur nom de troubles hyperkinétiques. Plus rarement, certains troubles hyperkinétiques sont induits par la consommation de certaines substances d'abus ou par des infections.

Dans les cas les plus graves, les malades sont victimes de mouvements de grande ampleur et imprévisibles, qui s'activent contre leur volonté. Ces mouvements, qui ressemblent à des tics, sont ce qu'on appelle une chorée. Quand ils ne touchent que la moitié du corps, on parle d'hémiballisme. On peut aussi noter la présence de troubles cognitifs similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson : les fonctions intellectuelles (exécutives) sont touchées, bien que de manière parfois subtile. Dépression et apathie sont courante, et apparaissent souvent avant les symptômes moteurs. La maladie de Huntington est la maladie hyperkinétique la plus typique. Elle se déclare vers 40 à 50 ans, s'exprimant alors par une chorée inaugurale souvent couplée à un comportement impulsif ou erratique. Rapidement, des déficits intellectuels et comportementaux se font jour. La mémoire est dégradée, le comportement plus impulsif, la patient devient dépressif ou anxieux, etc. Cette maladie est causée par une mutation génétique autosomale dominante.

Les tics sont des mouvements stéréotypés de relativement courte durée. A la différence de la chorée, ils peuvent être réprimés avec un effort de volonté. Ils prennent souvent la forme de grimaces, de contractions musculaires soudaines, de grincements de dents, de clignements des yeux, etc. Ceux-ci sont généralement bénins, mais il se peut que ceux-ci deviennent envahissants. Dans les cas cliniques, les tics sont aussi bien moteurs que vocaux et deviennent envahissants : on parle alors de syndrome de Gilles de la Tourette. Contrairement à la rumeur, l'émission d'insulte est un tic relativement rare chez ces patients, seule une minorité étant affectée par ce symptôme de coprolalie.