Structures et mécanismes responsables de l'éveil

Le réseau exécutif de l'éveil

La désynchronisation ou activation tonique des neurones peut être considérée comme la conséquence d'une part, de l'activation directe du télédiencéphale et, d'autre part, du blocage des "pacemakers" produisant les fuseaux et les ondes lentes caractéristiques du sommeil lent (voir plus loin).
Trois groupes de neurones projetant sur le cortex sont suffisants mais non nécessaires au maintien de l'activation de l'activité électrique corticale (encore appelée désynchronisation). On admet actuellement que la prise de conscience au cours de l'éveil dépend ou est accompagnée d'un rythme rapide à 40 Hertz dont le ou les générateurs corticaux font encore l'objet de discussion.

Le système diffus de l'hypothalamus postérieur. Un des maillons de ce système contient le seul groupe de péricaryons synthétisant l'histamine (H)(noyau tubéro- mammillaire). Ces neurones présentent une activité tonique d'éveil, de fréquence lente, diminuant au cours du sommeil. La pharmacologie de l'histamine soutient son rôle important dans l'activation corticale. D'autres neurones non histaminergiques, dont la spécificité histochimique est encore inconnue, sont actifs pendant l'éveil et le sommeil paradoxal. La stimulation électrique de l'hypothalamus postérieur déclenche un éveil hyperactif avec des comportements d'agression. Sa lésion électrolytique entraîne un coma prolongé avec des ondes lentes corticales, alors que cet effet n'est que transitoire après la lésion neurotoxique.

Le système diffus thalamique. Les neurones thalamiques intralaminaires se projettent à l'ensemble du cortex. Un de leurs neurotransmetteurs est un acide aminé excitateur (aspartate/glutamate, Asp/Glu).

Le système du télencéphale basal. Le maillon principal de ce système est constitué de neurones synthétisant l'Ach et/ou le GABA. Ces neurones envoient des projections à tout le cortex et aux noyaux thalamiques. Leur stimulation est éveillante mais leur lésion neurotoxique n'entraîne qu'une diminution très transitoire de l'éveil. Ce système serait lésé par des processus dégénératifs dans la maladie d'Alzheimer, c'est pourquoi des médicaments retardant l'inactivation de l'acétylcholine (en inhibant l'acétylcholinestérase) ont été proposés comme traitement de cette maladie.

Ces trois systèmes sont activés par d'autres systèmes venant du tronc cérébral.

Les noyaux mésopontins cholinergiques dont les neurones se projettent en partie sur le thalamus. L'acétylcholine exerce une double action : une action muscarinique inhibitrice par hyperpolarisation des neurones réticulaires (appartenant au système du sommeil - voir plus bas) et une action nicotinique activatrice par dépolarisation des neurones thalamocorticaux et corticaux.

La formation réticulée mésencéphalique (FRM)(neurones Asp/Glu) se projette massivement sur les noyaux thalamiques. La stimulation de ces neurones déclenche un éveil prolongé. Avec les neurones cholinergiques mésopontins, la FRM forme la voie réticulo-thalamo-corticale. Ainsi, la formation réticulée (l'ancien système d'éveil) est devenue une partie du réseau de l'éveil.

Le noyau réticulé bulbaire magnocellulaire (MC), dont les neurones sont cholinergiques ou Asp/Glu-ergiques, se projette sur la formation réticulée mésencéphalique, l'hypothalamus postérieur et les groupes cholinergiques mésopontins et du télencéphale basal. Cet ensemble forme la voie réticulo-hypothalamo-corticale. La stimulation du noyau magno-cellulaire provoque un éveil intense et prolongé.

Le noyau locus coeruleus pontique contient des neurones noradrénergiques (NA) qui envoient des projections directes vers le cortex, le thalamus et l'hippocampe. Ces neurones sont actifs au cours de l'éveil. L'inhibition de la synthèse de la NA (-MPT) entraîne une synchronisation corticale. Ces neurones reçoivent de nombreuses afférences activatrices et inhibitrices, confirmant leur rôle modulateur de l'éveil.

Le raphé antérieur contient des neurones contenant la 5-hydroxytryptamine (5HT) ou sérotonine. Il se projette vers l'hypothalamus et le cortex. Ces neurones sont actifs pendant l'éveil. Leur stimulation globale est éveillante et, contrairement aux autres groupes aminergiques, leur lésion non seulement n'entraîne pas de somnolence, même passagère, mais provoque une insomnie prolongée de plusieurs jours. Cette contradiction sera expliquée ultérieurement.

L'ensemble de ces structures du tronc cérébral reçoit des collatérales des afférences sensorielles et végétatives qui participent ainsi au maintien de leur activité.

On doit ajouter également à ces réseaux ascendants qui contribuent à l'éveil cortical (donc à la "conscience", à la mémoire et aux différents processus cognitifs), deux autres systèmes qui jouent un rôle majeur dans la régulation de la motricité et du tonus sympathique. Le premier est le système dopaminergique nigrostriatal, unissant la substantia nigra et le striatum (noyau caudé - putamen). La lésion dégénérative des neurones dopaminergiques de la substantia nigra (ou locus niger) est responsable de la maladie de Parkinson. Dans les cas les plus graves, on peut observer une akinésie totale (absence de mouvement ressemblant au coma). L'administration de L DOPA (précurseur de la dopamine) à ces malades peut les sortir de cet état et leur redonner un éveil normal (comme le montre de façon spectaculaire le roman ou le film "l'Eveil" de Oliver Sacks). Le deuxième système est situé au niveau du bulbe et commande le système sympathique : il contient de l'adrénaline et un peptide (NPY). Il est responsable de l'adaptation des réactions végétatives indispensables à l'éveil.

Signalons enfin le rôle "modulateur" de nombreux systèmes peptidergiques qui peuvent faciliter l'intensité de l'éveil. Parmi les plus importants, il faut signaler le corticotrophin releasing factor (CRF) et le système central à arginine vaso-pressine. Il faut enfin signaler que "l'éveil cortical" peut être étudié selon un aspect quantitatif et topographique :l'électroencéphalographie quantitative (analyse de fréquence, intégration de la puissance spectrale) et la magnétoencéphalographie permettent en effet de dessiner des cartes fonctionnelles du cortex cérébral en rapport possible avec des processus cognitifs, selon l'intensité des rythmes rapides. On ne connait pas encore le rôle des différents réseaux de l'éveil sur les processus cognitifs dont l'activation corticale est une condition nécessaire mais non suffisante. Il convient enfin d'insister sur le rôle important qui est joué par l'hippocampe dans les processus de mémorisation. L'activation de l'hippocampe par les réseaux de l'éveil se traduit par une activité régulière à 6-8 Hertz (rythme Thêta).

En résumé, la régulation de l'éveil est un phénomène complexe mettant en jeu des structures multiples et redondantes. Aucune des structures décrites, prise isolément, n'est indispensable à l'activation corticale, de même que la lésion neuronale combinée des deux structures principales (formation réticulée et hypothalamus postérieur). On peut donc dire que la condition nécessaire et suffisante de l'induction et du maintien de l'éveil est l'ensemble des conditions suffisantes qui mènent à l'éveil.

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