Le cerveau : anatomie, cellules et chimie

Le cerveau sur une seule page

Le cerveau en un coup d’œil

Environ 86 milliards de neurones

Un décompte minutieux du cerveau humain adulte a dénombré environ 86 milliards de neurones et un nombre similaire de cellules non neuronales (Azevedo et al., 2009). Un cerveau adulte pèse environ 1,3 à 1,4 kg.

Un organe gourmand

Le cerveau représente environ 2 % du poids du corps, mais il utilise environ 20 % de l’énergie de l’organisme (Raichle & Gusnard, 2002). Un apport constant en carburant et en oxygène, la circulation sanguine et le sommeil comptent tous pour son bon fonctionnement.

Ni « cerveau gauche » ni « cerveau droit »

Certaines fonctions s’orientent plutôt d’un côté. Le langage, par exemple, se situe plus souvent à gauche, et les réseaux de l’attention plus souvent à droite. Mais une étude portant sur plus de 1 000 examens d’imagerie cérébrale d’enfants et de jeunes adultes n’a trouvé aucun signe que les personnes aient globalement un réseau plus fort à gauche ou à droite (Nielsen et al., 2013).

Toujours à l’œuvre ensemble

Aucune région du cerveau n’agit seule. Les pensées, les émotions et les actions naissent de réseaux de régions qui communiquent en permanence entre elles.

Les principales structures

Cerveau (télencéphale)

La plus grande partie du cerveau, divisée en deux hémisphères reliés par une épaisse bande de fibres (le corps calleux). Elle est à l’origine de la pensée consciente et abrite les souvenirs. Chaque hémisphère contrôle surtout le côté opposé du corps (NINDS).

Cortex cérébral

La couche externe fine et plissée du cerveau, où se déroule l’essentiel du traitement de l’information. Ses plis permettent à une grande surface de tenir dans le crâne.

Cervelet

Il se situe à l’arrière et à la base du cerveau. Il coordonne les mouvements, y compris les mouvements appris comme jouer du piano. Les recherches montrent aussi qu’il participe à la pensée et aux émotions, avec les données les plus solides pour la planification, le langage et les capacités spatiales (Schmahmann, 2019 ; Van Overwalle et al., 2020).

Tronc cérébral

Relie le cerveau à la moelle épinière et contrôle des fonctions vitales comme la respiration et le rythme cardiaque. Sa partie supérieure, le mésencéphale, contribue à la gestion de certains réflexes et des mouvements des yeux (NINDS).

Substance grise et substance blanche

La substance grise est constituée surtout des corps cellulaires des neurones, où l’information est traitée. La substance blanche est constituée de longues fibres nerveuses recouvertes d’une gaine graisseuse appelée myéline, qui transportent les signaux entre les régions.

Les couches protectrices

Le cerveau est protégé par le crâne, enveloppé de trois membranes appelées méninges et amorti par le liquide cérébrospinal, qui l’entoure et remplit des espaces à l’intérieur du cerveau.

Les quatre lobes

Chaque moitié du cortex est divisée en quatre lobes. Ces descriptions suivent celles du National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS, États-Unis) :

Lobe frontal

Planifier, imaginer l’avenir, raisonner et garder des idées en tête pendant un court moment. Le cortex moteur, sur son bord arrière, planifie et exécute les mouvements volontaires. La partie avant, le cortex préfrontal, est étroitement impliquée dans les décisions, l’attention et la gestion des impulsions et des émotions.

Lobe pariétal

Reçoit et combine les sensations du corps comme le toucher, la température et le mouvement, grâce au cortex somatosensoriel. Il soutient aussi des compétences comme la lecture et le calcul.

Lobe occipital

Traite l’information visuelle. Une lésion à cet endroit peut provoquer une perte de la vision même quand les yeux sont sains.

Lobe temporal

Traite l’audition, contribue à former et à retrouver les souvenirs, et rassemble le goût, le son, la vue et le toucher.

Les « centres » classiques, comme l’aire de Broca pour la parole et l’aire de Wernicke pour la compréhension du langage, se comprennent mieux comme des éléments importants de réseaux du langage plus larges que comme des interrupteurs isolés.

Le cerveau profond : émotion, mémoire et stress

Thalamus

Une station relais qui transmet l’information entre le corps et le cerveau.

Hypothalamus

Contribue à réguler l’éveil, le niveau d’activation et les états émotionnels. Il contrôle aussi l’hypophyse, qui relie le cerveau aux systèmes hormonaux et de stress de l’organisme.

Hippocampe

Aide à transférer les souvenirs vers la mémoire à long terme et à les retrouver. Il intervient dans l’apprentissage et dans la mémoire des lieux.

Amygdale

Aide à détecter ce qui compte pour vous et à y réagir, en particulier les menaces possibles. Les chercheurs la voient aujourd’hui comme plus qu’un « bouton de la peur ». Elle réagit à de nombreux types d’événements importants, et le sentiment conscient de peur fait intervenir des réseaux cérébraux plus larges.

Noyaux gris centraux

Ils déclenchent et intègrent le mouvement. Avec la dopamine, ils interviennent aussi dans les habitudes, la motivation et la récompense.

Cortex préfrontal

Travaille avec ces régions plus profondes pour évaluer les situations et réguler les émotions. Le stress chronique et un sommeil de mauvaise qualité peuvent rendre cette régulation descendante plus difficile, ce qui explique en partie pourquoi le stress donne l’impression de « perdre le contrôle ».

Les cellules du cerveau

Neurones

Les principales cellules de signalisation du cerveau. Chacune a un corps cellulaire, des dendrites ramifiées qui reçoivent les signaux et un long axone qui les transmet. De nombreux axones sont enveloppés de myéline, un isolant graisseux qui aide les signaux à voyager plus vite et plus loin.

Cellules gliales

Des cellules de soutien qui entourent les neurones. Certaines fabriquent la myéline, d’autres apportent des nutriments et régulent l’environnement chimique du cerveau, et d’autres encore jouent le rôle de cellules immunitaires. L’ancienne idée selon laquelle les cellules gliales seraient dix fois plus nombreuses que les neurones a été révisée : les estimations actuelles sont d’environ une cellule gliale pour chaque neurone (von Bartheld et al., 2016).

Synapses

Une synapse est le minuscule espace où un neurone transmet un signal à une autre cellule. Le neurone émetteur libère des messagers chimiques dans cet espace, et ils se fixent à des récepteurs sur la cellule réceptrice, ce qui peut l’exciter ou la calmer (NINDS).

La barrière hémato-encéphalique

Les vaisseaux sanguins du cerveau forment une paroi étroitement contrôlée qui décide quelles substances peuvent entrer dans le tissu cérébral. Elle protège le cerveau, et c’est l’une des raisons pour lesquelles de nombreuses substances fabriquées ailleurs dans l’organisme, dont la sérotonine produite dans l’intestin, ne passent pas simplement dans le cerveau (Profaci et al., 2020 ; Layunta et al., 2021).

Substances chimiques du cerveau

Les neurones communiquent entre eux surtout en libérant des messagers chimiques appelés neurotransmetteurs. Les hormones, qui circulent dans le sang, influencent aussi le cerveau. Les substances chimiques ont des rôles différents, mais la plupart agissent à de nombreux endroits et remplissent plus d’une fonction.

Glutamate

Le principal messager excitateur : il accélère la transmission des signaux et joue un rôle central dans l’apprentissage et la mémoire. Un excès peut endommager les neurones (NINDS).

GABA

Le principal messager inhibiteur : il ralentit la transmission des signaux et aide à maintenir l’équilibre de l’activité cérébrale. De nombreux médicaments apaisants agissent sur les systèmes GABA.

Dopamine

Intervient dans le mouvement, la motivation et l’apprentissage par la récompense. La perte des cellules productrices de dopamine provoque les troubles moteurs de la maladie de Parkinson (NINDS).

Sérotonine

Intervient dans l’humeur, le sommeil, l’appétit et la température corporelle. La plus grande partie de la sérotonine de l’organisme est produite dans l’intestin, où elle contribue à la digestion (Layunta et al., 2021). Voir notre page Alimentation et cerveau.

Noradrénaline

Augmente la vigilance et l’attention et fait partie de la réponse de stress de l’organisme.

Acétylcholine

Contrôle la contraction des muscles et soutient l’attention, l’apprentissage et la mémoire. La perte de cellules productrices d’acétylcholine est liée à la maladie d’Alzheimer (NINDS).

Endorphines

Les antidouleurs naturels du corps, libérés en réaction à la douleur et au stress, ainsi que pendant une activité physique intense. On sait moins si d’autres activités agréables, comme le rire, les libèrent.

Hormones du stress

Le cortisol et l’adrénaline sont surtout des hormones plutôt que des neurotransmetteurs du cerveau, mais ils influencent fortement le cerveau. De brèves montées aident à faire face à un défi ; des niveaux élevés et durables peuvent affecter l’humeur, la mémoire et le sommeil.

Le cerveau change

Le cerveau n’est pas figé. Les connexions entre les neurones se renforcent avec l’usage et s’affaiblissent sans lui : c’est ainsi que nous apprenons, que nous créons des habitudes et que nous nous remettons de certaines lésions. Cette capacité de changement s’appelle la neuroplasticité. Les expériences, les relations, le mouvement, le sommeil, l’alimentation et la thérapie peuvent tous la façonner. La question de savoir si les adultes produisent un nombre significatif de nouveaux neurones dans l’hippocampe fait encore débat parmi les scientifiques.

Pourquoi cela compte pour la santé mentale

Comprendre le cerveau peut rendre les émotions et les réactions moins mystérieuses et moins personnelles. Un cœur qui s’emballe, une réaction de figement ou un esprit embrumé ont une explication biologique. Cela ne veut pas dire que quelque chose ne va pas chez vous. Pour aller plus loin, consultez Alimentation et cerveau pour le lien entre l’intestin et le cerveau, notre Guide des types de thérapie courants et Comment choisir un ou une thérapeute. Si vous avez du mal à traverser cette période, un professionnel de santé qualifié peut vous aider. Si vous êtes en crise, demandez de l’aide : appelez le 3114 (France), le 988 (Canada, ou le 1 866 APPELLE au Québec), le 0800 32 123 (Belgique) ou le 143 (Suisse), ou composez votre numéro d’urgence local.