Les ganglions de la base sont formés de structures interconnectées impliquées dans la régulation de la motricité. Les noyaux des ganglions de la base sont le striatum, les globus pallidus externe (GPe) et interne (GPi), le noyau sous-thalamique (NST), la SNc et la SNr (Samadi et coll. 2007). Ces noyaux forment un réseau de connexions intégrant plusieurs régions du cortex cérébral (moteur, associatif et limbique) et le thalamus (figure 1.6). L’équilibre entre deux voies de transmission, la voie directe et la voie indirecte, régule le bon fonctionnement des ganglions de la base et est essentielle pour le contrôle des mouvements.
Le striatum est le principal noyau d’entrée (« input ») des ganglions de la base et reçoit des projections excitatrices glutamatergiques en provenance du cortex et du thalamus, et des projections dopaminergiques en provenance de la SNc (Gerfen & Bolam 2010). Les cibles principales de ces projections afférentes glutamatergiques sont les neurones épineux de taille moyenne GABAergiques, qui représentent 95 % des neurones du striatum (Gerfen & Bolam 2010). Ces neurones GABAergiques inhibiteurs transmettent l’information aux deux noyaux de sortie des ganglions de la base, soient le GPi et la SNr, par une voie directe ou indirecte (Gerfen & Bolam 2010, Obeso et coll. 2008). Les noyaux de sortie agissent sur la voie thalamo-corticale, qui est glutamatergique donc excitatrice.
13 directement sur les neurones GABAergiques du GPi et de la SNr. L’activité résultante de la voie directe est donc une inhibition des noyaux de sortie, une désinhibition du thalamus et un transfert de l’information jusqu’au cortex. La voie directe facilite donc le mouvement.
Figure 1.6. Schéma simplifié des principales connexions des ganglions de la base. Les noyaux des ganglions de la base sont représentés dans le carré vert. Les structures glutamatergiques sont indiquées en bleu, les structures GABAergiques sont symbolisées en mauve et les structures dopaminergiques sont représentées en rouge. PPN, noyau pédonculopontine; CS, colliculus supérieur. D’après (Bolam et coll. 2009) et (Samadi et coll. 2007).
Les neurones GABAergiques de la voie indirecte expriment le récepteur D2 ainsi que le neuropeptide enképhaline (Gerfen & Bolam 2010). Ces neurones projettent directement sur le GPe, dont les projections GABAergiques vont vers le NST ou vers le GPi et la SNr. Le NST envoie des projections glutamatergiques vers le GPi et la SNr mais aussi vers le GPe. L’activité résultante de la voie indirecte est une stimulation des noyaux de sortie (soit par une
désinhibition du NST ou par l’inhibition du GPe), une inhibition du thalamus, et donc une inhibition du transfert de l’information jusqu’au cortex. La voie indirecte inhibe donc les mouvements.
Quoique la DA ait un effet stimulateur par l’activation des récepteurs D1 et un effet inhibiteur par l’activation des récepteurs D2, l’effet de la DA sur la voie directe et indirecte favorise le mouvement. En effet, l’activation de la voie directe (inhibition des noyaux de sortie et désinhibition de la voie thalamo-corticale) et la désinhibition de la voie indirecte (désinhibition du GPe et inhibition du NST et des noyaux de sortie, qui conduit à la désinhibition de la voie thalamo-corticale) par la DA favorise le transfert de l’information du thalamus vers le cortex moteur, et ainsi vers le tronc cérébral et la moelle épinière, ce qui permet au mouvement de se produire (Gerfen & Bolam 2010, Obeso et coll. 2008).
La régulation des mouvements par les ganglions de la base est beaucoup plus complexe que ce que décrit dans ce chapitre, qui fait la description d’un schéma simplifié (Gerfen & Bolam 2010, Obeso et coll. 2008). L’organisation neuroanatomique et neurophysiologique des ganglions de la base a été en premier lieu définie chez les rongeurs et confirmée par la suite chez les primates. Les principales différences entre les rongeurs et les primates dans l’organisation des ganglions de la base concernent l’anatomie des noyaux. En effet, chez les primates, le striatum est divisé en deux noyaux, le putamen et le noyau caudé, tandis que le rongeur n’a pas cette division anatomique (on parle seulement du striatum) (Gerfen & Bolam 2010). Quoique la division structurelle du striatum chez les rongeurs ne soit pas présente, le striatum montre des différences régionales qui sont fonctionnellement comparable au putamen et au noyau caudé. Une seconde distinction anatomique concerne le GPi. Chez les primates, ce noyau est adjacent au GPe, tandis que chez les rongeurs, le noyau homologue est séparé du GPe et est intégré dans le faisceau de fibres de la capsule interne (Gerfen & Bolam 2010). Ce structure se nomme noyau entopédonculaire et est fonctionnellement comparable au GPi chez les primates. La ségrégation des voies directes et indirectes n’est pas aussi prononcée chez le primate que celle décrite dans ce chapitre. En effet, les études chez le primate rapportent qu’environ 90%
15 du striatum (GPe, GPi, SNr) (Levesque & Parent 2005, Nadjar et coll. 2006), ce pourcentage étant d’environ 63% chez le rongeur (Kawaguchi et coll. 1990, Wu et coll. 2000). Plusieurs voies de rétroaction existent (SNc vers le GPe et le NST; le noyau raphé vers le striatum et la SNc; le GPe vers le striatum; le CS vers le thalamus; et autres) et des innervations dopaminergiques provenant de régions extrastriatales touchent aussi certains noyaux des ganglions de la base (Gerfen & Bolam 2010, Bolam et coll. 2009). Environ 5 % des neurones du striatum sont des interneurones (cholinergiques et GABAergiques, ces derniers existant sous plusieurs types) qui reçoivent des informations de plusieurs noyaux et qui influencent les neurones épineux de taille moyenne du striatum (Gerfen & Bolam 2010). De plus, une petite quantité des neurones du striatum co-expriment les récepteurs D1 et D2 (Beaulieu & Gainetdinov 2011). Le striatum contient deux compartiments, les matrices et les striosomes (ou patch) qui sont distinctement ciblés par les neurones dopaminergiques de la substance noire et de l’aire tegmentale ventrale, et qui reçoivent des afférences différentes en provenance du cortex et du thalamus (Gerfen & Bolam 2010). Ainsi, quoique non complet, ce modèle simplifié sert d’assise à la compréhension de la régulation du mouvement par les ganglions de la base.
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