Cerveau - Définition

Introduction

Le cerveau d'un chat

Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le siège des fonctions cognitives. Chez les vertébrés, le cerveau est situé dans la tête à l'abri du crâne. Par analogie, chez les invertébrés, on parle de cerveau pour désigner certains centres nerveux. Constitué d'un nombre variable de neurones connectés les uns aux autres et de cellules dites « de soutien » qui permettent le métabolisme, le volume du cerveau varie grandement d'une espèce à l'autre. L'étude du tissu cérébral, la cytoarchitectonie montre une organisation complexe par la richesse des connexions entre neurones mais homogène sur le plan histologique. Le cerveau humain comporte environ 100 milliards de neurones et pèse environ 1 300 g-1 400 g.

D'un point de vue strictement neuroanatomique, le cerveau est l'ensemble des structures nerveuses formant le diencéphale et le télencéphale mais dans le langage courant, on emploie ce terme pour désigner l'ensemble de l'encéphale, y compris le cervelet, ce qui est imprécis.

Anatomie

Le cerveau est un organe pair constitué de deux hémisphères connectés entre eux par des fibres de substance blanche via le corps calleux et les commissures. La surface externe du cerveau dite cortex cérébral contient l'essentiel des corps cellulaires des neurones

Le terme de cerveau désigne donc une partie des structures nerveuses de l'encéphale qui sont contenues dans la boite crânienne des vertébrés.

Les principales divisions de l'encéphale représentées sur un cerveau de requin et un cerveau humain

Sur la base du développement du système nerveux à partir du tube neural, on peut diviser l'encéphale en six « étages » d'avant en arrière :

1. le télencéphale, la partie la plus en avant dans la tête qui se compose du cortex cérébral et du striatum
2. le diencéphale qui inclut notamment le thalamus et l'hypothalamus
3. le mésencéphale
4. le cervelet
5. le pont de Varole ou protubérance annulaire
6. le bulbe rachidien (dit aussi medulla oblongata) qui se trouve juste en avant de la moelle épinière

Le deux premières divisions forment ensemble le prosencéphale et c'est souvent cela qu'on nomme « le cerveau » ou, pour être plus précis, le « cerveau antérieur ». Mais par abus de langage, on utilise aussi le terme cerveau pour désigner seulement le télencéphale, voire le cortex cérébral, qui est la partie la plus volumineuse et donc la plus visible du cerveau humain.

Les méninges sont les enveloppes de tissu protecteur qui se trouvent entre le crâne osseux et le cerveau. Elles sont composées de la dure-mère (tout contre le crâne), de l'arachnoïde, et de la pie-mère (qui tapisse la surface du cerveau).

Anatomie comparée et évolution

Comparaison des cerveaux de différentes espèces

Les vers nématodes ne possèdent pas plus de quelques centaines de neurones dans tout leur système nerveux, quand l'être humain en possède environ 20 milliards rien que dans le néocortex. Parmi les mammifères, Homo sapiens est un des animaux dont le rapport entre la masse du cerveau et la masse corporelle est le plus élevé (rapport masse cérébrale/masse corporelle de 1/46-48 pour l'homme, mais de 1/31 pour la souris par exemple). D'autres animaux ont un plus gros cerveau, comme le dauphin ou l'éléphant. Du point de vue de l'évolution phylogénétique, le cerveau humain a subi une importante expansion corticale. Mais cette expansion n'a pas été homogène : certaines régions ont plus augmenté en taille que d'autres, c'est par exemple le cas du cortex préfrontal.

Le cerveau humain

Schéma d'un cerveau humain dans la boite crânienne

Dans l'espèce humaine et chez de nombreux primates, le cortex cérébral forme la plus grande partie du cerveau. Son aspect plissé caractéristique est dû au fait qu'il s'agit d'un organe qui s'est fortement développé dans l'histoire évolutive récente des primates (mais aussi dans d'autres taxons, comme chez les éléphants ou chez les cétacés). Dans d'autres espèces, dites lissencéphales, comme le rat, le cortex cérébral occupe une portion plus réduite du volume crânien et il ne subit pas ce phénomène de gyration au cours du développement. À l'inverse, d'autres structures comme le cervelet sont proportionnellement plus volumineuses que chez les hominidés.

Développement

Le cerveau des vertébrés se développe dans les derniers stades de l'embryogenèse à partir d'un épaississement de la partie supérieure du tube neural, la partie inférieure donnant la moelle épinière. Le tube neural apparaît lui-même au cours de la neurulation à partir d'une partie de l'ectoderme.

Le cerveau connaît chez certaines espèces un développement post-embryonnaire. C'est notamment le cas chez l'homme, le cerveau et la boite crânienne du jeune enfant n'étant pas terminés au moment de la parturition.

Histologie

Le tissu cérébral est composé de cellules nerveuses, les neurones, qui jouent un rôle prépondérant dans le traitement de l'information nerveuse et de cellules dites de soutien qui assurent le métabolisme cérébral. Au microscope, on peut distinguer des zones de substance grise où se concentrent les corps cellulaires des neurones, c'est-à-dire là où sont reçues, traitées et intégrées les informations électriques et des zones de substance blanche composée de fibres nerveuses qui connectent les neurones entre eux. La couleur blanche de cette dernière est due aux gaines de myéline qui entourent les axones, les fibres par lesquelles les neurones émettent leurs messages à destination d'autres neurones dans le cerveau ou dans le reste du corps. Par exemple, le faisceau pyramidal est composé des fibres qui vont commander les muscles et permettre la motricité volontaire. Ce faisceau part de la substance grise du cortex moteur dans le lobe frontal jusqu'à la moelle épinière où il transmet aux nerfs qui vont vers les muscles du corps les mouvements à exécuter.