Objectifs

• Situer les grandes structures de l'encéphale : hémisphères cérébraux et cortex, cervelet, tronc cérébral.
• Localiser les lobes et les principales aires corticales (sensorielles, motrices, associatives).
• Expliquer la correspondance entre une zone du cortex et une partie du corps, et le croisement des commandes.
• Exploiter des observations (lésions, stimulations, imagerie) pour relier une structure à une fonction.

Notions clés

1. Les grandes structures de l'encéphale

Le système nerveux central des mammifères comprend l'encéphale, dans le crâne, et la moelle épinière, dans la colonne vertébrale. L'encéphale comporte trois grandes parties :

• Le cerveau : deux hémisphères, gauche et droit, reliés par un épais faisceau de fibres, le corps calleux. Sa surface, le cortex cérébral, est une couche de substance grise (corps cellulaires des neurones) très plissée en circonvolutions ; en dessous se trouve la substance blanche (fibres nerveuses entourées de myéline).
• Le cervelet : à l'arrière et sous le cerveau, il coordonne les mouvements, règle l'équilibre et la posture.
• Le tronc cérébral (mésencéphale, pont et bulbe rachidien) : il relie le cerveau à la moelle épinière, et contient des centres indispensables à la vie.

Analogie : l'encéphale ressemble à une grande entreprise. Le cortex est l'ensemble des bureaux spécialisés et la direction, le cervelet est le chef d'atelier qui règle la précision des gestes, et le tronc cérébral est à la fois la salle des machines (respiration, cœur) et le standard par où passent tous les appels.

Sur ce schéma, le trait orange presque vertical représente le sillon central (qui sépare les lobes frontal et pariétal) et le trait orange horizontal le sillon latéral (au-dessus du lobe temporal). La limite pointillée du lobe occipital est approximative.

2. Les aires du cortex : sentir, bouger, relier

Chaque hémisphère se divise en quatre lobes visibles de côté : frontal, pariétal, temporal et occipital. On y distingue trois types d'aires :

• Aires sensorielles primaires : elles reçoivent les messages venant des organes des sens.
  • aire somesthésique (toucher, chaleur, douleur, position du corps) : lobe pariétal, juste en arrière du sillon central ;
  • aire visuelle : lobe occipital ;
  • aire auditive : lobe temporal.
• Aire motrice primaire : lobe frontal, juste en avant du sillon central. Elle commande les mouvements volontaires.
• Aires associatives : elles occupent une grande partie du cortex humain. Elles donnent un sens aux sensations (reconnaître un visage, une voix), préparent les mouvements, et participent au langage, à la mémoire, à l'attention et à la décision (cortex préfrontal). Pour le langage, chez la plupart des personnes, l'aire de Broca (lobe frontal gauche) intervient dans la production de la parole et l'aire de Wernicke (lobe temporal gauche) dans la compréhension.

flowchart LR
  R[Récepteur sensoriel] --> S[Aire sensorielle primaire]
  S --> A[Aires associatives]
  A --> M[Aire motrice primaire]
  M --> MO[Moelle épinière]
  MO --> E[Muscles]

Somatotopie : dans l'aire motrice comme dans l'aire somesthésique, chaque partie du corps est représentée par une zone précise, rangée dans un ordre régulier, comme une carte du corps posée sur le cortex. On la dessine sous forme d'un petit personnage déformé, l'homoncule : la main, les lèvres et la langue y sont énormes car elles réalisent des gestes très fins ou possèdent beaucoup de récepteurs ; le dos et les jambes sont petits.

Controlatéralité : les voies motrices et sensitives se croisent entre le cerveau et la moelle. L'hémisphère gauche commande et perçoit la moitié droite du corps, et inversement.

3. Le cervelet et le tronc cérébral

Le cervelet compare le mouvement voulu et le mouvement réalisé, grâce aux informations venant des muscles, des articulations et de l'oreille interne, et il corrige. Il intervient dans la coordination, l'équilibre, la posture et l'apprentissage des gestes (faire du vélo, taper au clavier). Une atteinte du cervelet ne paralyse pas, mais rend les gestes maladroits et la marche instable.

Le tronc cérébral :

• contient les centres qui règlent la respiration, le rythme cardiaque et la pression artérielle, ce qui explique la gravité de ses lésions ;
• commande des réflexes comme la déglutition, la toux ou la contraction de la pupille à la lumière ;
• participe à l'éveil et à la vigilance ;
• est traversé par les voies qui montent vers le cerveau et descendent vers la moelle ; c'est au niveau du bulbe rachidien que croisent la plupart des fibres de la voie motrice volontaire.

4. Comment relie-t-on une zone à une fonction ?

• Observation de lésions : on compare les troubles d'un patient (après un accident ou un AVC) à la zone abîmée. C'est ainsi qu'on a découvert l'aire de Broca, au XIXe siècle.
• Stimulation électrique du cortex, pendant certaines opérations chirurgicales : stimuler un point de l'aire motrice fait bouger une partie précise du corps du côté opposé ; stimuler l'aire somesthésique provoque une sensation (fourmillement).
• Imagerie fonctionnelle (IRM fonctionnelle, tomographie par émission de positons) : une zone qui travaille reçoit plus de sang et consomme plus de glucose et de dioxygène ; l'appareil la fait apparaître en couleur.

Exemples résolus

Exemple 1 : localiser une lésion après un AVC

Monsieur Diallo, 62 ans, a fait un accident vasculaire cérébral. Il ne peut plus bouger le bras droit ; il comprend ce qu'on lui dit mais il a beaucoup de mal à former des phrases. Il voit et entend normalement. Quelle région du cerveau est atteinte ?

Exemple 2 : interpréter des stimulations

Lors d'une opération, un chirurgien stimule trois points du cortex de l'hémisphère gauche. Point A, en avant du sillon central : le pouce droit bouge. Point B, en arrière du sillon central : le patient sent des picotements dans la joue droite. Point C, à l'arrière du cerveau : le patient voit des éclairs lumineux. Nomme l'aire de chaque point.

Exemple 3 : lire l'homoncule

Sur l'homoncule moteur, la zone de la main est beaucoup plus grande que celle du tronc, alors que le tronc est bien plus grand que la main. Explique.

Erreurs fréquentes

• Confondre cerveau et encéphale : l'encéphale comprend le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral.
• Inverser les aires de part et d'autre du sillon central : motrice en avant (frontal), somesthésique en arrière (pariétal).
• Croire que le cervelet commande les mouvements volontaires : il les coordonne et les ajuste ; la commande vient du cortex moteur.
• Placer la substance grise au centre du cerveau : dans les hémisphères, elle forme le cortex en surface (c'est l'inverse dans la moelle épinière).
• Penser que la taille d'une zone sur l'homoncule dépend de la taille de l'organe.

Récapitulatif

• Encéphale = cerveau (deux hémisphères, cortex de substance grise) + cervelet + tronc cérébral.
• Lobes : frontal (motricité volontaire, langage parlé, décision), pariétal (sensibilité du corps), temporal (audition, compréhension du langage), occipital (vision).
• Aires sensorielles primaires, aire motrice primaire et aires associatives travaillent en réseau.
• Somatotopie (homoncule) et controlatéralité : chaque hémisphère gère la moitié opposée du corps.
• Cervelet : coordination, équilibre ; tronc cérébral : fonctions vitales, réflexes, passage et croisement des voies.
• On relie structure et fonction par l'étude des lésions, la stimulation et l'imagerie fonctionnelle.