Thalamus - Thalamus

Thalamus
Thalamus
	Thalamus marqué ( coupe IRM )
	Le thalamus dans une rotation à 360°
Des détails
Partie de	Diencéphale
les pièces	Voir la liste des noyaux thalamiques
Artère	Artère cérébrale postérieure et branches
Identifiants
Latin	thalamus dorsal
Engrener	D013788
NeuroNames	300
Identifiant NeuroLex	birnlex_954
TA98	A14.1.08.101 ; A14.1.08.601
TA2	5678
TE	E5.14.3.4.2.1.8
FMA	62007
	Termes anatomiques de la neuroanatomie [ modifier sur Wikidata ]

Le thalamus (du grec θάλαμος , « chambre ») est une grande masse de matière grise située dans la partie dorsale du diencéphale (une division du cerveau antérieur ). Les fibres nerveuses se projettent du thalamus vers le cortex cérébral dans toutes les directions, permettant des échanges d'informations semblables à des hubs . Il a plusieurs fonctions, telles que le relais des signaux sensoriels , y compris les signaux moteurs vers le cortex cérébral et la régulation de la conscience , du sommeil et de la vigilance .

Anatomiquement, il s'agit d'une structure paramédiane symétrique en deux moitiés (gauche et droite), au sein du cerveau des vertébrés , située entre le cortex cérébral et le mésencéphale . Il se forme au cours du développement embryonnaire en tant que produit principal du diencéphale , comme l'a reconnu pour la première fois l' embryologiste et anatomiste suisse Wilhelm His Sr. en 1893.

Anatomie

Le thalamus est une structure appariée de matière grise située dans le cerveau antérieur qui est supérieure au mésencéphale, près du centre du cerveau, avec des fibres nerveuses se projetant vers le cortex cérébral dans toutes les directions. La surface médiale du thalamus constitue la partie supérieure de la paroi latérale du troisième ventricule , et est reliée à la surface correspondante du thalamus opposé par une bande grise aplatie, l' adhésion interthalamique . La partie latérale du thalamus est la partie phylogénétiquement la plus récente du thalamus (néothalamus), et comprend les noyaux latéraux, le pulvinar et les noyaux genouillés médial et latéral . Il existe des zones de substance blanche dans le thalamus, notamment la couche zonale qui recouvre la surface dorsale et les lames médullaires externes et internes . La lame externe recouvre la surface latérale et la lame interne divise les noyaux en groupes antérieur, médial et latéral.

Approvisionnement en sang

Le thalamus tire son approvisionnement en sang d'un certain nombre d'artères : l'artère polaire (artère communicante postérieure ), les artères paramédianes thalamo-sous-thalamiques, les artères inférolatérales (thalamogéniculées) et les artères choroïdiennes postérieures (médiales et latérales) . Ce sont toutes des branches de l' artère cérébrale postérieure .

Certaines personnes ont l' artère de Percheron , qui est une variation anatomique rare dans laquelle un seul tronc artériel naît de l'artère cérébrale postérieure pour alimenter les deux parties du thalamus.

Noyaux thalamiques

Noyaux thalamiques. Métathalamus étiqueté MTh

Noyaux du thalamus

Vue dorsale

Coupe coronale des ventricules latéraux et troisième

Les dérivés du diencéphale comprennent l' épithalamus dorsalement situé (essentiellement l' habenula et ses annexes) et le périthalamus (préthalamus) contenant la zone incertifiée et le noyau réticulaire thalamique . En raison de leurs origines ontogénétiques différentes , l'épithalamus et le périthalamus se distinguent formellement du thalamus proprement dit. Le métathalamus est constitué des noyaux genouillés latéral et médial.

Le thalamus comprend un système de lamelles (constituées de fibres myélinisées ) séparant différentes sous-parties thalamiques. D'autres zones sont définies par des amas distincts de neurones , tels que le noyau périventriculaire , les éléments intralaminaires, le "nucleus limitans", et d'autres. Ces dernières structures, différentes par leur structure de la majeure partie du thalamus, ont été regroupées dans l' allothalamus par opposition à l' isothalamus . Cette distinction simplifie la description globale du thalamus.

Connexions

Le thalamus est relié à la moelle épinière via le tractus spinothalamique

Le thalamus a de nombreuses connexions avec l'hippocampe via le tractus mammillothalamique , ce tractus comprend les corps mamillaires et le fornix .

Le thalamus est relié au cortex cérébral via les radiations thalamocorticales .

Le tractus spinothalamique est une voie sensorielle provenant de la moelle épinière. Il transmet au thalamus des informations sur la douleur, la température, les démangeaisons et le toucher brutal . Il y a deux parties principales : le tractus spinothalamique latéral , qui transmet la douleur et la température, et le tractus spinothalamique antérieur (ou ventral) , qui transmet le toucher brut et la pression.

Fonction

Le thalamus a de multiples fonctions, généralement considérées comme une station relais, ou une plaque tournante , relayant des informations entre différentes zones sous-corticales et le cortex cérébral . En particulier, chaque système sensoriel (à l'exception du système olfactif ) comprend un noyau thalamique qui reçoit les signaux sensoriels et les envoie à l'aire corticale primaire associée. Pour le système visuel, par exemple, les entrées de la rétine sont envoyées au noyau genouillé latéral du thalamus, qui à son tour se projette vers le cortex visuel dans le lobe occipital . Le thalamus est censé à la fois traiter les informations sensorielles et les relayer - chacune des principales zones de relais sensoriel reçoit de fortes connexions de rétroaction du cortex cérébral . De même, le noyau genouillé médian agit comme un relais auditif clé entre le colliculus inférieur du mésencéphale et le cortex auditif primaire . Le noyau ventral postérieur est un relais somatosensoriel clé , qui envoie des informations tactiles et proprioceptives au cortex somatosensoriel primaire .

Le thalamus joue également un rôle important dans la régulation des états de sommeil et d'éveil . Les noyaux thalamiques ont de fortes connexions réciproques avec le cortex cérébral, formant des circuits thalamo-cortico-thalamiques qui seraient impliqués dans la conscience . Le thalamus joue un rôle majeur dans la régulation de l'éveil, du niveau de conscience et de l'activité. Les dommages au thalamus peuvent conduire à un coma permanent .

Le rôle du thalamus dans les territoires pallidaux et nigraux plus antérieurs dans les perturbations du système des noyaux gris centraux est reconnu mais encore mal compris. La contribution du thalamus aux fonctions vestibulaires ou tectales est presque ignorée. Le thalamus a été considéré comme un « relais » qui transmet simplement des signaux au cortex cérébral. Des recherches plus récentes suggèrent que la fonction thalamique est plus sélective. De nombreuses fonctions différentes sont liées à diverses régions du thalamus. C'est le cas de nombreux systèmes sensoriels (à l'exception du système olfactif), tels que les systèmes auditif , somatique , viscéral , gustatif et visuel où des lésions localisées provoquent des déficits sensoriels spécifiques. Un rôle majeur du thalamus est le soutien des systèmes moteurs et du langage, et une grande partie des circuits impliqués pour ces systèmes sont partagés. Le thalamus est fonctionnellement connecté à l' hippocampe dans le cadre du système hippocampique étendu au niveau des noyaux antérieurs thalamiques en ce qui concerne la mémoire spatiale et la donnée sensorielle spatiale, ils sont cruciaux pour la mémoire des événements épisodiques humains. La connexion de la région thalamique au lobe mésio-temporal permet de différencier le fonctionnement de la mémoire récollective et de la mémoire de familiarité.

Les processus d'information neuronale nécessaires au contrôle moteur ont été proposés sous la forme d'un réseau impliquant le thalamus en tant que centre moteur sous-cortical. Grâce à des recherches sur l'anatomie du cerveau des primates, la nature des tissus interconnectés du cervelet aux multiples cortex moteurs a suggéré que le thalamus remplit une fonction clé en fournissant les canaux spécifiques des ganglions de la base et du cervelet aux zones corticales motrices. Dans une étude de la réponse motrice des saccades et des antisaccades chez trois singes, les régions thalamiques se sont révélées impliquées dans la génération du mouvement oculaire antisaccade (c'est-à-dire la capacité d'inhiber le mouvement réflexe de secousses des yeux dans la direction d'un stimulus présenté).

Des recherches récentes suggèrent que le thalamus médiodorsal peut jouer un rôle plus large dans la cognition. Plus précisément, le thalamus médiodorsal peut « amplifier la connectivité (force de signalisation) des seuls circuits du cortex appropriés au contexte actuel et ainsi contribuer à la flexibilité (du cerveau des mammifères) pour prendre des décisions complexes en connectant les nombreuses associations sur lesquelles les décisions sont prises. dépendent de circuits corticaux faiblement connectés." Les chercheurs ont découvert que "l'amélioration de l'activité MD a amplifié la capacité des souris à "penser", réduisant de plus de 25 % leur taux d'erreur pour décider quels stimuli sensoriels conflictuels suivre pour trouver la récompense".

Développement

Le complexe thalamique est composé du périthalamus (ou préthalamus, auparavant également connu sous le nom de thalamus ventral), de l'organisateur mi-diencéphalique (qui forme plus tard la zone limitante intrathalamique (ZLI)) et du thalamus (thalamus dorsal). Le développement du thalamus peut être subdivisé en trois étapes. Le thalamus est la plus grande structure dérivée du diencéphale embryonnaire , la partie postérieure du cerveau antérieur située entre le mésencéphale et le cerveau.

Développement précoce du cerveau

Après la neurulation, l'ébauche du préthalamus et du thalamus est induite dans le tube neural. Les données de différents organismes modèles vertébrés soutiennent un modèle dans lequel l'interaction entre deux facteurs de transcription , Fez et Otx, est d'une importance décisive. Fès est exprimé dans le préthalamus, et des expériences fonctionnelles montrent que Fès est nécessaire à la formation du préthalamus. En arrière, Otx1 et Otx2 jouxtent le domaine d'expression de Fès et sont nécessaires au bon développement du thalamus.

Formation de domaines géniteurs

Au début du développement thalamique, deux domaines progéniteurs se forment, un domaine caudal et un domaine rostral. Le domaine caudal donne naissance à tous les neurones glutamatergiques du thalamus adulte tandis que le domaine rostral donne naissance à tous les neurones GABAergiques du thalamus adulte.

La formation de l'organisateur moyen-diencéphalique (MDO)

A l'interface entre les domaines d'expression de Fès et d'Otx, l'organisateur moyen-diencéphalique (MDO, également appelé organisateur ZLI) est induit au sein de l' ébauche thalamique . Le MDO est l'organisateur central de la signalisation dans le thalamus. Un manque de l'organisateur entraîne l'absence du thalamus. Le MDO mûrit de ventral à dorsal au cours du développement. Les membres de la famille SHH et de la famille Wnt sont les principaux signaux émis par le MDO.

Outre son importance en tant que centre de signalisation, l'organisateur mûrit dans la structure morphologique de la zona limitans intrathalamica (ZLI) .

Maturation et morcellement du thalamus

Après son induction, le MDO commence à orchestrer le développement de l'ébauche thalamique en libérant des molécules de signalisation telles que SHH . Chez la souris, la fonction de signalisation au niveau du MDO n'a pas été abordée directement en raison d'une absence totale du diencéphale chez les mutants SHH.

Des études chez les poussins ont montré que la SHH est à la fois nécessaire et suffisante pour l'induction du gène thalamique. Chez le poisson zèbre , il a été montré que l'expression de deux gènes SHH, SHH-a et SHH-b (anciennement décrits comme twhh) marque le territoire MDO, et que la signalisation SHH est suffisante pour la différenciation moléculaire à la fois du préthalamus et du thalamus mais n'est pas nécessaire pour leur maintien et la signalisation SHH de la plaque MDO/alaire est suffisante pour la maturation du territoire préthalamique et thalamique tandis que les signaux Shh ventraux sont dispensables.

L'exposition à SHH conduit à la différenciation des neurones thalamiques. La signalisation SHH du MDO induit une vague d'expression postérieure à antérieure du gène proneural Neurogenin1 dans la partie principale (caudale) du thalamus, et Ascl1 (anciennement Mash1) dans la bande étroite restante de cellules thalamiques rostrales immédiatement adjacentes au MDO , et dans le préthalamus.

Cette zonation de l'expression des gènes proneuraux conduit à la différenciation des neurones relais glutamatergiques des précurseurs Neurogenin1+ et des neurones inhibiteurs GABAergiques des précurseurs Ascl1+. Chez les poissons, la sélection de ces destins alternatifs de neurotransmetteurs est contrôlée par l'expression dynamique de Her6, l'homologue de HES1 . L'expression de ce facteur de transcription bHLH de type chevelu , qui réprime la neurogénine mais est nécessaire pour Ascl1, est progressivement perdue à partir du thalamus caudal mais maintenue dans le préthalamus et dans la bande de cellules thalamiques rostrales. De plus, des études sur des poussins et des souris ont montré que le blocage de la voie Shh entraîne l'absence du thalamus rostral et une diminution substantielle du thalamus caudal. Le thalamus rostral donnera naissance au noyau réticulaire principalement par lequel le thalamus caudal formera le thalamus relais et sera ensuite subdivisé dans les noyaux thalamiques .

Chez l'homme, il a été démontré qu'une variation génétique commune dans la région promotrice du transporteur de la sérotonine (l'allèle SERT-long et -short : 5-HTTLPR ) affecte le développement de plusieurs régions du thalamus chez l'adulte. Les personnes qui héritent de deux allèles courts (SERT-ss) ont plus de neurones et un volume plus important dans le pulvinar et éventuellement les régions limbiques du thalamus. L'élargissement du thalamus fournit une base anatomique expliquant pourquoi les personnes qui héritent de deux allèles SERT-ss sont plus vulnérables à la dépression majeure , au trouble de stress post - traumatique et au suicide.

Signification clinique

Un accident vasculaire cérébral ( AVC ) peut entraîner le syndrome douloureux thalamique , qui implique une sensation de brûlure ou de douleur unilatérale souvent accompagnée de sautes d'humeur . L' ischémie bilatérale de la zone irriguée par l'artère paramédiane peut entraîner de graves problèmes, notamment un mutisme akinétique , et s'accompagner de troubles oculomoteurs . Un concept connexe est la dysrythmie thalamocorticale . L'occlusion de l' artère de Percheron peut conduire à un infarctus du thalamus bilatéral.

Le syndrome de Korsakoff alcoolique résulte d'une atteinte du corps mamillaire , du faisceau mammillothalamique ou du thalamus.

L'insomnie familiale mortelle est une maladie héréditaire à prions dans laquelle une dégénérescence du thalamus se produit, faisant progressivement perdre au patient sa capacité à dormir et évoluant vers un état d' insomnie totale , qui entraîne invariablement la mort. En revanche, les dommages au thalamus peuvent entraîner le coma .

Images supplémentaires

Dissection du cerveau humain, montrant le thalamus.
Thalamus humain avec d'autres structures sous-corticales, dans le cerveau de verre.
Groupe latéral des noyaux thalamiques.
Groupe médial des noyaux thalamiques.