UNIVERSITE DE NANTES FACULTE DE MEDECINE

UNIVERSITE DE NANTES
FACULTE DE MEDECINE
MASTER I SCIENCES BIOLOGIQUES ET MEDICALES
UNITE D’ENSEIGNEMENT OPTIONNEL
MEMOIRE REALISE dans le cadre du CERTIFICAT d’ANATOMIE,
d’IMAGERIE et de MORPHOGENESE
2009-2010
Etude CORRIDA : CORtex préfrontal dorsolatéral : Repères anatomiques,
prélude à l’IDentification histologique des Aires 9 et 46 de Brodmann.
Par
Sauvaget Anne
LABORATOIRE D’ANATOMIE DE LA FACULTE DE MEDECINE DE NANTES
Président du jury :
Pr. R. ROBERT
Vice-Président :
Pr. J.M. ROGEZ
Enseignants :
•
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Laboratoire :
Pr. O. ARMSTRONG
Pr. O. BARON
Pr. G. BERRUT
Pr. C. BEAUVILLAIN
Pr. D. CROCHET
Dr. H. DESAL
Pr. B. DUPAS
Dr E. FRAMPAS
Dr A. HAMEL
Dr O. HAMEL
Pr. Y. HELOURY
Pr A. KERSAINT-GILLY
Pr. J. LE BORGNE
Dr M.D. LECLAIR
Pr. P.A. LEHUR
Pr. O. RODAT
S. LAGIER et Y. BLIN - Collaboration Technique
UNIVERSITE DE NANTES
FACULTE DE MEDECINE
MASTER I SCIENCES BIOLOGIQUES ET MEDICALES
UNITE D’ENSEIGNEMENT OPTIONNEL
MEMOIRE REALISE dans le cadre du CERTIFICAT d’ANATOMIE,
d’IMAGERIE et de MORPHOGENESE
2009-2010
Etude CORRIDA : CORtex préfrontal dorsolatéral : Repères anatomiques,
prélude à l’IDentification histologique des Aires 9 et 46 de Brodmann.
Par
Sauvaget Anne
LABORATOIRE D’ANATOMIE DE LA FACULTE DE MEDECINE DE NANTES
Président du jury :
Pr. R. ROBERT
Vice-Président :
Pr. J.M. ROGEZ
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Pr. O. ARMSTRONG
Pr. O. BARON
Pr. G. BERRUT
Pr. C. BEAUVILLAIN
Pr. D. CROCHET
Dr. H. DESAL
Pr. B. DUPAS
Dr E. FRAMPAS
Dr A. HAMEL
Dr O. HAMEL
Pr. Y. HELOURY
Pr A. KERSAINT-GILLY
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Dr M.D. LECLAIR
Pr. P.A. LEHUR
Pr. O. RODAT
S. LAGIER et Y. BLIN - Collaboration Technique
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Remerciements
Au Professeur Roger Robert, pour avoir accepté de diriger ce travail, pour sa confiance
Au Professeur Jean-Marie Vanelle, pour son soutien dans ce projet
Au Professeur Jean-Paul N’Guyen, pour m’avoir proposé de travailler sur ce sujet et pour
notre coopération autour de la rTMS
Au Professeur Olivier Rodat, pour le prêt de matériel
Au Docteur Delphine Loussouarn, pour sa très précieuse et indispensable collaboration
histologique, et sa bonne humeur
A Stéphane, Yvan et Patrick pour leur aide technique
3
Table des matières
Introduction ................................................................................................................................ 5
I. Argumentaire ...................................................................................................................... 5
II. Rappel historique ............................................................................................................... 7
III. Anatomie descriptive........................................................................................................ 8
1- Organisation générale du cerveau : lobes et sillons ....................................................... 8
2- Organisation générale des lobes frontaux ...................................................................... 8
a) Limites des lobes frontaux ......................................................................................... 8
IV. Histologie descriptive et fonctionnelle corticale ............................................................ 11
1- Généralités sur le cortex cérébral ................................................................................. 11
2- Le cortex frontal et préfrontal ...................................................................................... 14
Matériel et méthodes ................................................................................................................ 17
I. Examen macroscopique de cerveaux formolés ................................................................. 17
1- Matériel ........................................................................................................................ 17
2- Méthode de repérage des sillons frontaux supérieurs et inférieurs .............................. 17
3- Distances mesurées ...................................................................................................... 18
II. Examen macro et microscopique de cerveaux frais ........................................................ 19
1-
Méthode d’extraction de cerveaux frais ................................................................... 19
a)
1ère méthode de type « autopsie » ......................................................................... 19
b)
2ème méthode de type « iroquoise » ...................................................................... 20
2-
Etude macroscopique des 2 hémisphères cérébraux ................................................ 22
3-
Etude histologique .................................................................................................... 24
Résultats ................................................................................................................................... 25
I Examen macroscopique de cerveaux formolés .................................................................. 25
II Examen macro et microscopique de cerveaux frais ......................................................... 27
Discussion et Conclusion ......................................................................................................... 28
Références ................................................................................................................................ 29
4
Introduction
Ce mémoire est un prélude à l’étude CORRIDA (CORtex préfrontal dorsolatéral : Repères
anatomiques et IDentification histologique des Aires 9 et 46 de Brodmann). Le cortex
préfrontal dorsolatéral (DLPFC) est une région cérébrale impliquée dans différentes
pathologies psychiatriques : troubles de l’humeur (dépression, troubles bipolaires),
schizophrénie, addictions, troubles anxieux. Il constitue actuellement une cible thérapeutique
privilégiée dans la stimulation magnétique transcrânienne répétée (rTMS). La précision du
repérage du DLPFC serait prédictif de l’efficacité thérapeutique. L’étude CORRIDA a pour
objectif de proposer une méthode de repérage simple pour le clinicien, en se basant sur la
vérification histologique de ces repères anatomiques.
Le principal objectif de ce mémoire est de mettre au point la méthodologie de l’étude, sur des
critères de fiabilité, simplicité et reproductibilité. Des repères anatomiques surfaciques seront
également collectés.
I. Argumentaire
Chez les patients dépressifs, les techniques d’imagerie cérébrale ont mis en évidence un
hypométabolisme des régions préfrontales gauches et un hypermétabolisme des régions
préfrontales droites (Kennedy et al, 2001). Sur le plan électrophysiologique, ces anomalies se
traduisent par une hypoexcitabilité de l’hémisphère gauche, et une hyperexcitabilité de
l’hémisphère droit. La corrélation anatomoclinique que l’on peut faire entre l’existence de
signes cliniques et la lésion fonctionnelle d’une région cérébrale ne préjuge rien de plus que
l’implication de cette région dans la fonction mise à mal. Elle n’indique pas si la région
dsyfonctionnelle est responsable de la genèse de cette fonction, de son intégration, ou si la
région n’est qu’un lieu relais d’une chaîne de transmission impliquée elle dans la genèse de la
fonction en question. Ainsi, il serait réducteur de dire que la dépression est uniquement due à
un dysmétabolisme des régions préfrontales dorso-latérales.
La stimulation magnétique transcrânienne répétée (rTMS) fait partie des techniques de
stimulation cérébrale utilisée en psychiatrie. Cette technique, connue depuis les années 1980,
est utilisée depuis peu dans un but thérapeutique. Le principe de la TMS repose sur ses
propriétés neuromodulatrices sur l’excitabilité corticale. Il consiste à appliquer un courant
magnétique sur le scalp, à l’aide d’une bobine. Le champ magnétique ainsi produit entraîne,
au-delà des structures osseuses et méningées, des modifications du champ électrique cortical
en regard de la bobine, qui vont se propager aux neurones voisins. La modification de
5
l’activité neuronale corticale va dans un second temps retentir sur l’activité des autres
structures placées en réseau. La TMS est dite répétée quand la stimulation se répète lors d’une
même séance. Les propriétés neuromodulatrices de la TMS varient selon sa fréquence : à
basse fréquence (< à 1 Hz), elle a un effet inhibiteur ; à haute fréquence (> à 1 Hz), elle a un
effet facilitateur.
L’application de la rTMS à haute fréquence (effet stimulateur) sur le cortex préfrontal
dorsolatéral gauche ou à basse fréquence (effet inhibiteur) sur le cortex préfrontal dorsolatéral
droit a montré une efficacité dans le traitement de la dépression (O’Reardon et al, 2007).
Actuellement, la cible thérapeutique préférentielle le cortex préfrontal dorsolatéral gauche.
Des auteurs (Pascual-Leone et al, 1996 ; Fitzgerald et al, 2006) ont suggéré l’intérêt de viser
les aires 9 et 46 de Brodmann pour un effet optimal, ces régions étant connectées au cortex
cingulaire et au noyau caudé, elles-mêmes impliquées dans la dépression.
Le repérage des aires 9 et 46 de Brodmann se fait dans la pratique clinique quotidienne par la
méthode standart des « 5 cm ». Cette méthode consiste à définir un point situé à 5 cm en
avant de la représentation cortico-motrice de la main, dans un même plan parasagittal.
D’autres auteurs ont proposé une distance plus longue de 7 cm (Lefaucheur et al, 2007).
Une autre méthode consiste à utiliser la neuronavigation. Cette méthode permet, à partir d’une
reconstitution en trois dimensions d’une IRM cérébrale anatomique, de repérer la zone cible à
stimuler. Bien que cette méthode soit plus précise que la méthode « standard », les gyri ne
sont pas pour autant faciles à repérer de façon fiable chez tous les sujets. Des études sont
actuellement en cours pour déterminer si la neuronavigation apporte un bénéfice
thérapeutique par rapport aux méthodes manuelles.
La définition cytoarchitectonique des aires 9 et 46 de Brodmann et les variations
interindividuelles de leur localisation ont été réétudiées précédemment par Rajkowska et
Goldman-Requip (1995). Les aires 9 et 46 de Brodmann sont respectivement situées audessus et au-dessous du tiers antérieur du sillon frontal supérieur. Des variations ont
cependant été rapportées, d’un hémisphère à un autre, et d’un individu à l’autre.
Bien que des logiciels permettent de localiser des zones spécifiques du cerveau par
segmentation d’images pondérées en T1 (Rachid et al, 2006), la localisation n’est pas soumise
à une vérification histogique, du fait que les sujets sont vivants.
L’objectif de notre travail est donc d’associer d’étudier en surface la position des aires 9 et 46
par rapport au sillons frontaux supérieurs et inférieurs, à l’aide d’une corrélation anatomohistologique, afin de proposer des repères simples pour le clinicien.
6
II. Rappel historique
François Chaussier, médecin et anatomiste français, (18-19ème) caractérise le premier les
quatre lobes des hémisphères et utilise le terme de lobe frontal.
Le terme de lobe préfrontal est dû à
Richard Owen, anatomiste comparé et
paléontologue anglais (19ème siècle),
repris ensuite par Luciani (neurologue
italien) et Tamburini (neuropsychiatre
italien) qui ont travaillé sur les
localisations cérébrales des fonctions
sensori-motrices. Ferrier (neurologue
anglais du 19 et 20ème siècle) trouve
que cette zone n’est pas excitable et
différente
des
zones
motrices.
Jacobsen (psychologue américain) en
1935
précise
que
l’aire
frontale
d’association est identique à l’aire
préfrontale et désigne la partie en
avant des aires motrices (Clarac et
Ternaux, 2008).
Les
premières
cartographies
du
cerveau sont dues à Brodmann, au
début du 20ème siècle. Il distingue chez
l’homme 47 aires, différentes selon
leurs
structures
laminaires
et
cellulaires. Il relie chaque aire aux
données
fonctionnelles
précédentes
obtenues par lésions ou stimulation. Bien que ses travaux aient connu une large diffusion dans
les milieux scientifiques, jusqu’à aujourd’hui, ils sont critiqués par plusieurs auteurs, entre
autres parce que cette classification a été établie à partir d’un seul cerveau. Selon Rajkowska
et Goldman-Requip (1995), d’autres auteurs, ayant proposé une classification des aires
corticales comme von Economo et Koskinas, ou comme Sarkissov seraient à prendre en
considération.
7
III. Anatomie descriptive
1- Organisation générale du cerveau : lobes et sillons
Le cerveau humain est constitué de deux hémisphères cérébraux, séparés par le sillon
interhémisphérique. Chaque hémisphère cérébral comporte trois faces (latérale, inférieure et
médiale), trois pôles (frontal, temporal et occipital). Ils sont marqués par 3 principales
scissures ou sillons (latéral, central et pariéto-occipital), qui représentent les principales
frontières entre les 4 lobes (frontal, pariétal, temporal et occipital). Le sillon central ou
scissure de Rolando sépare le lobe frontal en avant et le lobe pariétal en arrière. Le sillon
latéral ou scissure de Sylvius sépare les lobes frontal et pariétal en haut du lobe temporal ne
bas. Le sillon pariéto-occipital sépare le lobe pariétal en avant du lobe occipital en arrière.
Chaque lobe est lui-même constitué de plusieurs circonvolution ou gyri limités par des sillons
secondaires. Les limites tracées par les scissures et sillons secondaires sont souvent
imprécises. Les gyri voisins, appartenant ou non à un même lobe, sont unis entre eux par des
plis de forme de dimensions variables, appelés aussi plis de passage ou d’anastomose. Des
sillons tertiaires ont été décrits. Ils sont inconstants et tant leur nombre, leur siège que leur
configuration varient d’un hémisphère à l’autre (Rouvière, 1848).
2- Organisation générale des lobes frontaux
a) Limites des lobes frontaux
Les lobes frontaux constituent environ 1/3 de la masse des hémisphères cérébraux, et leur
cortex représente près de la moitié de la surface corticale totale. Ils apparaissent tardivement
dans la série animale (Baqué, 2008).
Chaque lobe frontal a la forme d’une pyramide triangulaire dont le sommet arrondi constitue
en avant le pôle frontal. Le lobe frontal est limité par trois scissures principales.
La scissure de Sylvius ou sillon latéral sépare en haut le lobe frontal et en bas le lobe temporal
en bas. Elle est orientée vers le bas et l’avant. Elle comporte dans son tiers antérieur deux
prolongements qui s’aventurent dans la partie latérale du lobe frontal : un rameau horizontal,
plus antérieur, et un rameau vertical, plus postérieur. Dans sa partie postérieure, elle remonte
légèrement vers le haut (prolongement vertical).
8
La scissure de Rolando, ou sillon central sépare en avant le lobe frontal et en avant le lobe
pariétal en arrière. Elle est globalement verticale, avec une légère inclinaison vers le bas et
l’avant. Elle naît un peu en arrière du milieu de la scissure interhémisphérique, pour s’épuiser
un peu au-dessus de la scissure de Sylvius, en regard de l’angle formé par cette dernière avec
son prolongement vertical.
La scissure sous-frontale ou callosomarginale sépare en bas le corps calleux et en haut le lobe
frontal, sur la face médiale de l’hémisphère.
b) Morphologie externe des lobes frontaux : gyri et sillons secondaires
Chaque lobe frontal est constitué de quatre circonvolutions ou gyri. La frontale ascendante
(FA) ou gyrus précentral est située entre la scissure de Rolando en arrière et le sillon précentral en avant. En avant du sillon précentral s’empilent de haut en bas trois circonvolutions
globalement horizontales : F1, F2, F3. F1 se poursuit sur la face interne du lobe frontal et F1,
F2, F3 sur la face inférieure. Les différents gyri sont séparés par des sillons secondaires.
Le sillon précentral ou sillon prérolandique situé en avant du gyrus précentral (FA) est
globalement parallèle au sillon central (Baqué, 2008). Il constitue le point de départ le plus
fréquent des sillons frontaux supérieurs et inférieur. Il peut être discontinu.
Le sillon frontal supérieur se situe au niveau de la convexité latérale du lobe frontal, près du
sillon interhémisphérique dans 93% des cas. Il naît à partir du sillon précentral. Il peut être
continu, ou segmenté en deux ou trois parties. Son trajet est grossièrement parallèle au sillon
interhémisphérique. Sa longueur est variable : il peut atteindre le pôle frontal, mais peut aussi
s’arrêter avant. A son extrémité antérieure, il peut se dupliquer. Il peut dans certains cas
rejoindre le sillon frontal moyen, voire le sillon frontal inférieur. Ces variations peuvent être à
l’origine de confusions morphologiques du lobe frontal. Il représente la limite inférieure de F1
et la limite supérieure de F2 (Rajkowska et Goldman-Rakic, 1995).
Le sillon frontal moyen ou intermédiaire est plus variable que le sillon frontal supérieur. Le
sillon frontal moyen se trouve en dessous du sillon frontal supérieur mais n’est pas toujours
parallèle à lui. Il est relativement développé dans 33 % des cas et court d’une seule traite
depuis le sillon précentral vers l’avant, traversant l’ensemble du lobe frontal. Il peut aussi se
séparer en deux fragments, qui soit se suivent soit se chevauchent. Le sillon frontal moyen
peut rejoindre le sillon frontal supérieur et inférieur (Rajkowska et Goldman-Rakic, 1995).
9
Le sillon frontal inférieur est présent dans 86 % des cas. Il varie dans sa localisation, sa forme
et sa taille. Le plus souvent il forme un arc en avant du sillon précentral, duquel il est
généralement issu, et suit de façon continue la frontière orbitaire. Il peut être très court. Il peut
aussi être séparé en deux voire trois fragments. Il représente la limite inférieure de F2 et la
limite supérieure de F3 (Rajkowska et Goldman-Rakic, 1995).
La vascularisation des lobes frontaux est assurée par l’artère cérébrale antérieure et l’artère
sylvienne.
Vue latérale gauche d’un hémisphère gauche
10
IV. Histologie descriptive et fonctionnelle corticale
1- Généralités sur le cortex cérébral
Le cortex cérébral, ou pallium correspond à la substance grise qui recouvre la superficie des
hémisphères cérébraux. Les deux tiers de cette surface sont cachés dans les sillons cérébraux.
En surface, l’épaisseur du cortex est d’environ 3 mm, et en profondeur, de 1,4 mm.
Sur le plan phylogénétique, on distingue l’archicortex, le paléocortex et le néocortex. Le
néocortex apparaît chez les reptiles et représente 90 % du cortex humain. (Kamina)
Le cortex cérébral s’organise sur le plan histologique en plusieurs couches (3 à 6). Selon le
nombre de couches, on distingue l’allocortex, l’isocortex et le mésocortex.
-
l’allocortex, peu épais est constitué de 3 lames cellulaires. Il correspond à l’archi et
paléocortex.
-
L’isocortex, plus épais, comporte 6 lames cellulaires et correspond au néocortex.
-
Le mésocortex est intermédiaire entre les deux. Il est formé de 4 à 5 couches
cellulaires.
Le néocortex comprend 6 couches cellulaires qui sont, de la superficie à la profondeur :
-
la lame moléculaire (lame I) : neurones horizontaux peu nombreux
-
la lame granulaire externe (lame II) : nombreux petits neurones multipolaires avec de
petits axones
-
la lame pyramidale externe (lame III) : petits neurones pyramidaux
-
la lame granulaire interne (lame IV) : neurones multipolaires avec de longs axones
-
la lame pyramidale interne (lame V) : grands neurones pyramidaux
-
la lame multiforme (lame VI) : neurones multiformes
11
D’après Kamina
Chaque couche se caractérise par une population spécifique de cellules : densité, taille, forme,
afférences et efférences. Les différences régionales dans les caractéristiques de ces couches
ont permis d’identifier les aires architechnoniques, elles-mêmes ayant des spécificités
fonctionnelles. En fonction de la méthode de coloration utilisée, on parle de cytoarchitectonie,
de myéloarchitectonie, ou d’architectonie pigmentaire (Vitte et Chevalier). Plusieurs auteurs
ont dressé une cartographie des aires corticales. La plus connue est celle de Brodmann, même
si elle est critiquée par plusieurs auteurs (Rajkowska et Goldman-Rakic, 1995). Néanmoins,
c’est la cartographie de Brodmann que nous utiliserons dans ce travail.
12
D’après Vitte et Chevalier
D’un point de vue fonctionnel, on distingue les aires corticales primaires et secondaires d’une
part, et les aires associatives d’autre part.
Les aires corticales primaires et secondaires représenteraient moins de 20 % de la surface
totale du cerveau. Le cortex primaire (aires primaires) de type moteur et sensoriel est en
connexion directe avec les effecteurs moteurs et récepteurs sensoriels. Le cortex secondaire
(aires supplémentaires et aires prémotrices) donne un sens aux fonctions du cortex primaire.
Les aires associatives sont désignées comme telles car elles associent (intègrent) les
informations issues d’autres aires corticales. Elles sont impliquées dans l’attention aux
stimulus complexes, à l’identification de leurs caractéristiques pertinentes, à la reconnaissance
des objets qui leur sont associés et à la planification des réactions appropriées, ainsi qu’au
stockage de certaines de ces informations. Ces fonctions sont dites cognitives. La cognition se
rapporte aux capacités de faire attention à des stimuli externes ou internes, d’évaluer leur
importance et d’y répondre de manière pertinente (Purves).
Le cortex associatif frontal est là pour planifier les réponses comportementales adaptées.
13
2- Le cortex frontal et préfrontal
Le cortex frontal est ainsi constitué d’aires corticales primaires et secondaires et d’aires
corticales associatives.
L’aire motrice primaire (ou aire 4 ou somatomotrice) se situe au niveau du gyrus précentral.
L’aire motrice secondaire, ou prémotrice, correspond à l’aire 6 et se situe en avant de l’aire 4.
L’aire oculomotrice (ou aire 8), située en avant de l’aire 6, contrôle la coordination
oculocéphalogyre. Les aires 44 et 45, situées au niveau des parties operculaire et triangulaire
du gyrus frontal inférieur, dans l’hémisphère dominant, correspondent à l’aire motrice
primaire du langage articulé.
Le cortex préfrontal correspond à l’ensemble des aires associatives du lobe frontal. Il
comprend la partie antérieure des trois gyri F1, F2, F3, sur les faces externes, internes et
orbitaires du lobe frontal (Paturet, 1964). Le cortex préfrontal correspond globalement aux
aires 9, 10, 11, 12, 46 et 47 (Kamina). Des auteurs y ajoutent les aires 13, 14, 15 (Vitte et
Chevalier, 2002)
Le cortex préfrontal, ainsi que les autres aires frontales, établit de multiples connexions avec
les autres structures corticales et sous-corticales, d’une importance capitale. Les connexions
du cortex préfrontal se font principalement avec le néocortex sensoriel, le système limbique et
le système moteur. De cette constatation a émergé l’idée de circuits fronto-sous-corticofrontaux, impliqués chacun dans une fonction plus particulière.
D’un point de vue évolutif, les lobes frontaux , de par leur nature néocorticale, appartiennent à
la partie la plus récente du cerveau, ce qui en fait des champions de l’inhibition des structures
plus anciennes , afin, dans une perspective finaliste, d’adapter l’homme à un milieu social,
puisqu’ils contrôlent et sélectionnent son comportement social.
Pour ce faire, les lobes frontaux sont investis de trois grandes fonctions. D’abord une fonction
d’activation et de motivation. Ensuite une fonction de contrôle et de sélection de
comportement. Enfin, d’organisation des fonctions exécutives, c’est-à-dire des stratégies à
développer afin d’avoir un comportement cohérent.
Ils sont classiquement le siège des fonctions supérieures. Mais, plus qu’un lieu proprement
dit, ils sont les centres régulateurs de ces fonctions qui impliquent également les autres lobes
et structures sous-corticales.
14
On distingue dans le cortex préfrontal 3 zones, de façon très schématique (Pirot, 2003)
-
le cortex dorsolatéral, impliqué dans l’élaboration de processus cognitifs complexes
(planification, raisonnement déductif, mémoire de travail…), ou fonctions exécutives
-
le cortex orbitofrontal, impliqué dans les processus affectifs et motivationnels
-
le cortex cingulaire antérieur ou médial, impliqué dans l’autogénération des
comportements
Histologiquement, le cortex préfrontal se caractérise par : une diminution de l’épaisseur du
cortex, une raréfaction importante des cellules de type moteur, l’écorce étant de type
granulaire, avec une augmentation d’épaisseur des couches II et IV, et une grande richesse des
voies d’association (Paturet, 1964).
Le cortex préfrontal dorsolatéral correspond globalement aux aires 9 et 46 de Brodmann.
Les caractéristiques histologiques des aires 9 et 46 de Brodman sont basées sur des critères
quantitatifs. Sont communs entre les deux aires : l’épaisseur moyenne, ainsi que les fibres
myélinisées nombreuses avec deux bandes horizontales bien prononcées. Les principales
différences histologiques, entre les deux aires basées sur des critères quantitatifs (d’après les
travaux de Rajkowska et Goldman-Rakic, 1995) sont résumées sur la figure et le tableau cidessous
15
Aire 9
Différenciation
couches
Aire 46
des moins différenciées, surtout aux plus différenciées, plus au niveau
limites de la lame IV
Neurones des lames II et moins denses
des limites de la lame IV
plus denses
III combinées
Lames III et V
sublamination plus différenciée
sublamination moins différenciée
Lame IV
plus fine
plus épaisse
neurones moins denses
neurones plus denses
Taille des neurones
moins homogènes
plus homogène
Myélinisation
plus myélinisée
moins myélinisée
16
Matériel et méthodes
Le travail s’est déroulé au laboratoire d’anatomie de la Faculté de Médecine et au laboratoire
d’anatomopathologie de l’Hôpital Guillaume et René Laënnec. On distinguera deux parties
différentes. Une première partie du travail a consisté à examiner toutes les pièces anatomiques
cérébrales disponibles au laboratoire d’anatomie, conservées dans du formol. Une deuxième
partie du travail a consisté en l’extraction de pièces anatomiques les plus fraîches possibles,
en vue d’un examen microscopique.
I. Examen macroscopique de cerveaux formolés
L’objectif de l’examen de pièces anatomiques cérébrales déjà formolées est d’obtenir un
échantillonnages de différentes mesures et de s’entraîner au repérage des principaux gyri et
sillons du lobe frontal. Plusieurs hémisphères cérébraux étaient encore enclavés dans
l’hémicrâne correspondant et ont dû être extraits.
1- Matériel
Instruments : mètre ruban, billot, champ, gommettes de couleur, aiguilles, spatule, ciseaux
courbes, pince de dissection
Pièces anatomiques : 7 hémisphères complets, 8 hémisphères gauches, 5 hémisphères droits
Ont été écartées
-
les pièces anatomiques trop abîmées
-
les pièces anatomiques dont les méninges préservées rendaient difficile l’identification
des sillons frontaux supérieurs et inférieurs
-
les pièces anatomiques dont l’identification des sillons était trop difficile, pour éviter
des erreurs de mesure
2- Méthode de repérage des sillons frontaux supérieurs et inférieurs
Afin de repérer les sillons frontaux supérieurs et inférieurs, nous avons procédé de la manière
suivante. Le sillon latéral est le sillon le plus facile à identifier. On recherche en avant le sillon
central, qui part en général, mais pas de façon systématique du sillon interhémisphérique, et
s’oriente vers l’avant et le bas. On repère le gyrus précentral, plus large que le gyrus
postcentral. Les deux gyri sont marqués avec des gommettes de couleur.
17
On repère ensuite le sillon précentral, qui forme un « T » majuscule à son embranchement
avec le sillon frontal supérieur. La branche verticale du « T » suit un axe sagittal. On repère
de la même façon le sillon frontal inférieur. En cas de difficulté à identifier les SFS et SFI, on
repère les gyri F1, F2 et F3, dont la morphologie est généralement caractéristique. F1 et F2
ressemblent à deux couloirs parallèles au sillon interhémisphérique. F3 est plus compact,
arrondi, et marqué par les rameaux horizontal et vertical du sillon latéral. F1, F2 et F3 sont
marqués avec des gommettes de couleur. Les gommettes permettent de suivre chaque sillon.
On utilise des aiguilles pour marquer les repères à la mesure des distances détaillées cidessous.
Vue latérale d’un hémisphère gauche.
Le gyrus post-central est marqué en vert, le gyrus précentral en rose, les gyri F1, F2 et F3 en jaune. L’aiguille
marque l’extrémité antérieure du sillon frontal supérieur
3- Distances mesurées
Distances mesurées pour chaque hémisphère :
-
Distance entre le sillon central et l’extrémité du sillon frontal supérieur, extrémité du
sillon frontal supérieur étant le point correspondant au point de départ de la bifurcation
de la fin du sillon
-
Distance entre le sillon central et l’extrémité antérieure du sillon frontal inférieur
-
Distance selon une ligne perpendiculaire au sillon inter hémisphérique entre le sillon
inter hémisphérique et le début du sillon frontal supérieur.
-
Distance entre le sillon inter hémisphérique et le début du sillon frontal inférieur
-
Longueur approximative du sillon frontal supérieur et du sillon frontal inférieur
18
Pour chaque distance, deux types de mesure ont été prises :
-
Une mesure « surfacique » correspondant à la mensuration d’un point à un autre, selon
la courbure de l’hémisphère. En dessin industriel, on parle de mesure « développée »
-
Une mesure « anatomo-pathologique », correspondant à la projection dans un plan
horizontal des deux points décrits précédemment. En dessin industriel, on parle de
mesure « plate ».
La mesure ente deux points, qu’elle soit « surfacique » ou « anatomo-pathologique », ont été
pris sur une ligne parasagittale, parallèle au sillon interhémisphérique, ou sur une ligne
coronale, perpendiculaire au sillon interhémisphérique.
Enfin, nous prenons aussi la longueur approximative du sillon frontal supérieur et du sillon
frontal inférieur, uniquement de façon « surfacique ». Cette mesure ne suit pas forcément une
direction parasagittale, sachant que les points de départ et d’arrivée d’un sillon peuvent se
situer dans deux plans sagittaux différents.
II. Examen macro et microscopique de cerveaux frais
L’examen microscopique de cerveau nécessite que celui-ci soit le plus frais possible, pour
éviter une lyse des cellules. Nous avons expérimenté deux techniques d’extraction, afin de
pouvoir les comparer.
1- Méthode d’extraction de cerveaux frais
a) 1ère méthode de type « autopsie »
Matériel instrumental et anatomique utilisé
Burin, ciseaux à bouts ronds, scie vibrante, spatule, marteau, lunettes, billot
Sujet de sexe féminin, frais de 48 heures
19
Procédure opératoire
-
Le sujet est placé en décubitus dorsal, tête sur un billot.
-
Incision du scalp sur une circonférence située au dessus des oreilles ainsi que selon
une ligne sagittale joignant les deux bords antérieur et postérieur de la ligne
circonférencielle
-
Extraction du scalp
-
Nettoyage de la calvaria à l’aide de la spatule
-
Ouverture de la boîte crânienne à l’aide de la scie vibrante suivant les lignes décrites
pour l’incision du scalp
-
Section de la dure-mère et des adhérences
-
Section du chiasma optique et du tronc cérébral
-
Extraction du cerveau
-
Cerveau mis dans un seau avec du formol à 25%
Le cerveau est ensuite véhiculé au laboratoire d’anatomie pathologique de l’hôpital HGRL où
le formol à 25% est changé par du formol à 10%. Il est ensuite mis au repos pour une durée
minimum pour trois semaines, afin d’obtenir une fixation suffisante pour la coupe. Il est
baptisé Bofana, en l’honneur de l’équipe de foot gagnante ce jour-là.
b) 2ème méthode de type « iroquoise »
Cette méthode a été réalisée avec un sujet de plus de 48 heures, afin de tester sa faisabilité
Matériel instrumental et anatomique utilisé
Lame de dissection, porte lame, scie, trépan, scie vibrante, raclette, billot de bois, burin et
marteau.
Sujet de sexe féminin, frais de 10 jours
20
Procédure opératoire
-
Section de la tête avec incision des tissus mous puis section du rachis cervical.
-
Incision du scalp selon une circonférence passant juste au dessus des oreilles dans un
plan horizontal
-
Extraction du scalp
-
Nettoyage de la calvaria à l’aide de la raclette
-
Réalisation de huit trous de trépan de la surface du crâne jusqu’à la dure-mère
-
Réalisation d’une ouverture circonférencielle suivant la limite de l’incision du scalp
par la scie vibrante jusqu’à la dure-mère, ainsi qu’une ligne d’ouverture dans un plan
sagittal rejoignant les traits d’ouverture antérieure et postérieure
-
Agrandissement des traits de fracture à l’aide du burin et du marteau, afin de favoriser
l’extraction du cerveau après la durée nécessaire à la fixation de la pièce
-
Installation d’une pièce métallique rectangulaire de quelques millimètres d’épaisseur
afin de maintenir les berges de la ligne sagittale suffisamment écartées
La boîte crânienne est installée dans un seau rempli de formol à 10 %, puis mise en chambre
froide.
Vue latérale gauche d’une boîte crânienne préparée selon la méthode iroquoise
21
2- Etude macroscopique des 2 hémisphères cérébraux
Avant la coupe, les mêmes mesures sont réalisées que pour les cerveaux formolés.
Vue supéro-latérale gauche d’un cerveau prélevé frais, formolé à 10%
Vue antérieure du cerveau frais
Le gyrus post-central est visualisé en vert, le gyrus précentral en noir, F1 et F2 en rose, F3 en noir
22
Vue supérieure du cerveau formolé à 10% : Le gyrus post-central est visualisé en vert, le gyrus
précentral en noir, F1 et F2 en rose, F3 en noir
23
3- Etude histologique
L’étude histologique du cortex préfrontal dorsolatéral ne fait pas partie stricto sensu de ce
travail mais nous pouvons cependant en présenter les débuts.
Matériel utilisé
Planche à découper, couteau à large lame, cassettes de fixation, crayon de bois.
Procédure opératoire
Réalisation de coupes coronales tous les 0.5 centimètres environ à partir du sillon central
jusqu’à la limite antérieure du lobe frontal, dans le sens postéro-antérieur.
Chaque pièce de 0,5 cm est posée sur la planche à découper, face antérieure orientée vers le
plafond. Elle est ensuite découpée en 6 parties, pour les tranches les plus postérieures, ou en 4
et 2 parties, pour les tranches les plus antérieures, de telle façon que chaque partie puisse tenir
dans une cassette de fixation. Un schéma de coupe est réalisé pour chaque tranche, afin
d’identifier l’exacte position de chaque partie. Nous obtenons 63 cassettes pour le seul
hémisphère droit.
Les prélèvements réalisés seront ensuite inclus en paraffine.
Chaque bloc en paraffine fera l’objet d’une coloration standard HES et d’une coloration de
Nissl pour la mise en évidence des cellules neuronales. Celle coloration n’étant pas faite sur le
laboratoire, il est prévu de la fabriquer à partir de violet de crésyl. Pour visualiser la myéline,
une coloration de Bodian pourra être utilisée.
La caractérisation histologique de chaque partie permettra de repérer précisément les aires 9 et
46, selon les critères histologiques proposés par Rajkowska et Goldman-Requip (1995), et de
les situer avec une distance précise à partir du sillon central.
La méthodologie pourra être révisée après exploitation du premier cerveau, en fonction des
difficultés techniques rencontrées.
24
Résultats
I Examen macroscopique de cerveaux formolés
Sur le plan qualitatif, on observe que les sillons et gyri des lobes frontaux sont plus faciles à
repérer sur des cerveaux bien conservés, et sans enveloppes méningées, qui gênent
essentiellement l’identification des sillons.
De façon générale, le repérage des sillons et gyri frontaux est plus aisé sur les hémisphères
gauches que les hémisphères droits, du fait d’une morphologie plus constante et plus
caractéristique. A droite, les structures sulcales et gyrales ont une morphologie plus
fantaisiste, comme un clin d’œil à la vocation plus artistique de l’hémisphère droit.
Le sillon frontal supérieur est plus facile à reconnaître que le sillon frontal inférieur, même
s’il est constitué de deux segments. Dans ce cas, l’utilisation de la pince de dissection permet
d’écarter les berges du sillon en question et de suivre la continuité en profondeur. On
comprend alors aisément qu’une identification seulement surfacique est parfois compliquée.
Bien que l’étude de la morphologie des sillons frontaux supérieurs et inférieurs ne soit pas
l’objectif principal, l’observation des différentes pièces anatomiques confirme la variation
des sillons frontaux d’un hémisphère à l’autre, provenant ou non d’un même cerveau. Il
semble que les sillons présentent une plus grande variabilité entre deux hémisphères d’un
même cerveau que d’un hémisphère d’un cerveau x à un hémisphère ipsilatéral d’un cerveau
y. Un sillon intermédiaire est parfois repéré.
Sur le plan quantitatif, les distances mesurées lors de l’examen macroscopique de cerveaux
formolés figurent dans le tableau 1.
Des moyennes et des écarts-type ont été calculées pour l’ensemble des hémisphères droits
d’une part, et gauches d’autre part, compte-tenu des remarques précédentes.
25
Tableau 1 : Résultats de mesures prises sur les lobes frontaux d’ hémisphères cérébraux
HG = hémisphère gauche, HD = hémisphère droit, C = cerveau, SC = sillon central, SFS =
sillon frontal supérieur, SFI = sillon frontal inférieur, SIH = sillon interhémisphérique, Ext
Ant = extrémité antérieure, L = longueur, moy = moyenne, Ec typ = écart-type
HEMISPHERES GAUCHES ISOLES
HG 1
HG 2
HG 3
HG 4
HG 5
HG 6
HG 7
HG 8
moy.
éc.typ
SC-Ext Ant SFS SC-Ext Ant SFI SIH-Début SFS SIH-Début SFI
L SFS
L SFI
Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat
9
8
6
6
2,5
2,5
5
5
8,9
7,5
4,8
4,5
2,5
2,6
5
4,8
6,7
6,5
5,6
5,5
2,6
2,5
6
5,4
9
8,8
5,5
5,5
3,2
3
5,6
5,2
8,2
8
5,2
5,2
2,6
2,5
5
4,5
8,5
7,5
4,3
4
2
2
4,8
4
6,5
6,5
4,6
4,6
1,8
1,8
5,3
4,6
10,1
9,5
5,4
5,1
1,9
1,9
4,7
4,4
8,36
7,79
5,18
5,05
2,39
2,35
5,18
4,74
1,14
0,97
0,53
0,61
0,43
0,38
0,41
0,43
8,5
8,5
5
5,8
6,5
6,2
5
8
6,69
1,37
5
5,5
4
4,5
5
3,3
3,3
4,5
4,39
0,75
SC-Ext Ant SFS SC-Ext Ant SFI SIH-Début SFS SIH-Début SFI
L SFS
L SFI
Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat
8,2
8
5,7
5,5
2,8
2,5
5,8
5,4
7,8
7,3
6,7
6,4
2,7
2,3
3,9
3,8
8,2
7,7
5,7
4,5
2,9
2
4,7
4,5
8,2
8
4,7
4,5
3,8
3,7
5,2
4,7
8,2
6
5
4,5
2,5
2,5
5,7
4,5
8,12
7,4
5,56
5,08
2,94
2,6
5,06
4,58
0,16
0,75
0,69
0,77
0,45
0,58
0,70
0,51
5,6
5,6
5,7
6
6,3
5,84
0,27
4,2
4
3,8
5,2
3,5
4,14
0,58
SC-Ext Ant SFS SC-Ext Ant SFI SIH-Début SFS SIH-Début SFI
L SFS
L SFI
Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat Courbure Anapat
8
7,5
6,5
6
6,5
6
2,2
2,2
7,7
7,6
8,5
8,2
5
4,8
2,7
2,6
7,7
7,3
6,8
6,7
2,6
2,4
4,5
3,8
8
7,5
5
4,9
2,1
2
5,5
4,5
8,2
8,1
5,6
5,6
2,2
2,1
5
4,7
10
9,5
6
6
2,5
2,5
5,7
4,7
9
8,5
5,4
5
2,4
2,2
4,5
4
8
7,8
5,3
5
2,3
2,3
4
3,7
8,8
8,5
4,4
4,4
2,5
2,5
5,7
5
11,3
11
5,7
5,6
2,6
2,6
5,7
4,9
8,4
8,2
7
6,8
2
2
4,8
3,5
10
9,8
5,3
5,3
2
2
5,8
4
9,3
8,5
9,3
8,5
2,4
2,4
4,9
4,3
10,3
8,9
9,3
8,9
1,8
1,8
4,1
3,7
8
6
6,5
6,5
6,2
8,1
7,3
7,7
7
9
6
7,3
7,5
8,7
4,5
4,5
5,3
3
3,7
4,7
3,5
4
3,3
4,5
5,5
3,7
6
6
HEMISPHERES DROITS ISOLES
HD 1
HD 2
HD 3
HD 4
HD 5
moy.
éc.typ
CERVEAUX ENTIERS
C1 HG
C1 HD
C2 HG
C2 HD
C3 HG
C3 HD
C4 HG
C4 HD
C5 HG
C5 HD
C6 HG
C6 HD
C7 HG
C7 HD
ECARTS TYPES ET MOYENNES DE TOUS LES HEMISPHERES DROITS ET GAUCHES
my HD
E.T HD
my HG
E.T HG
9,18
3,49
8,47
2,65
8,69
3,12
8,05
2,56
6,33
2,59
6,27
2,54
6,12
2,45
6,01
2,32
2,66
1,27
2,87
1,71
2,58
1,18
2,74
1,57
4,82
1,82
4,60
1,77
4,09
1,44
4,03
1,50
7,39
2,79
6,90
2,08
4,32
1,59
4,52
1,67
26
II Examen macro et microscopique de cerveaux frais
En ce qui concerne les méthodes d’extraction, la méthode autopsique classique est assez
longue et délicate à réaliser, avec des risques d’atteinte des tissus cérébraux. Elle n’est pas très
ergonomique non plus. Une lampe frontale aurait été nécessaire pour une meilleure visibilité
de l’intérieur de la boîte crânienne. A l’inverse, la « méthode iroquoise » est rapide, facile et
plus respectueuse de l’intégrité des structures cérébrales, notamment corticales.
En ce qui concerne le seul cerveau frais actuellement collecté, son extraction selon la méthode
autopsique s’est finalement révélée, malgré un aspect périlleux, plutôt satisfaisant. Seule la
partie médiale de la circonvolution frontale gauche F1 a été un peu abîmée. La fixation
formolée du cerveau pendant quelques semaines lui a donné une texture suffisamment ferme
pour faire des coupes qui se tiennent.
Il n’est pas encore possible de donner des résultats histologiques. Nous sommes à l’étape de
fixation des cassettes en paraffine.
27
Discussion et Conclusion
D’un point de vue méthodologique, il semble acquis que la méthode iroquoise est plus
intéressante que la méthode autopsique pour obtenir un cerveau frais dans le meilleur état
possible.
Même si la partie histologique n’en est qu’à ses débuts, il faut souligner l’importance de
l’observation de pièces anatomiques formolées (hémisphères et cerveaux entiers) qui permet
d’améliorer l’identification des sillons et gyri frontaux, malgré leurs variations fréquentes.
Les premières mesures, même si elles ne sont pas corrélées à une vérification histologique,
nous incitent à penser que la méthode des « 5 cm » n’est pas exacte. Les mesures qui nous
intéressent le plus sont les mesures « surfaciques ». Nous avons pris les mesures
« anatomopathologiques » en pensant qu’elles pourraient dans un second temps être analysées
selon une approche stéréotaxique, ce qui n’était pas l’objet de ce travail. Les mesures
surfaciques sont celles que le clinicien va prendre manuellement sur la tête du patient. Elles
sont donc plus intéressantes pour une approche manuelle, surtout quand cette dernière doit
être comparée à la méthode de neuronavigation. La mesure qui nous intéresse le plus est la
distance sillon central-extrémité antérieure du sillon frontal supérieur. La moyenne de cette
mesure des 15 hémisphères gauches est estimée à 8,47 cm. Même en enlevant quelques mm si
l’on situe le point de stimulation du long abducteur du pouce au sein du gyrus précentral, la
longueur entre ce point et l’extrémité antérieure du sillon frontal supérieur dépasse largement
les 5 cm. Maintenant, il reste évidemment à confirmer cette hypothèse par une analyse
histologique de la partie antérieure du sillon frontal supérieur, pour y situer précisément des
aires 9 et 46.
Ce travail présente plusieurs limites. La prise manuelle des mesures peut être source d’erreurs
ou d’imprécision. Les pièces anatomiques formolées, malgré leur bon état de conservation
possède une texture différente de cerveaux vivants. Nous pouvons penser que les mesures
prises sur les mêmes pièces, à l’état vivant, auraient pu être différentes. D’autre part, les
pièces anatomiques sont issus de sujets âgés, dont l’atrophie corticale peut venir modifier les
distances, comparativement à un cerveau non atrophié. Enfin, le petit nombre de pièces ne
nous autorise pas à faire des généralisations statistiques.
Enfin, même si CORRIDA n’en est qu’à ses débuts, elle permet, à partir d’une méthode
simple et réalisable, de revoir les méthodes érigées en postulat à une époque donnée et
d’espérer ainsi fournir au clinicien des repères pratiques au quotidien.
28
Références
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