Structure et organisation cérébrale
Le cerveau (encéphale) est la partie rostrale du système nerveux central (SNC), logé dans la boîte crânienne. Il comprend plusieurs structures hiérarchisées : le télencéphale (les deux hémisphères cérébraux), le diencéphale (thalamus, hypothalamus), le mésencéphale, le cervelet et le tronc cérébral (pont, bulbe).
Les deux hémisphères cérébraux sont séparés par la fissure interhémisphérique et reliés par le corps calleux, un faisceau de 250 à 300 millions de fibres assurant la communication inter-hémisphérique. La surface corticale présente des replis (gyri) séparés par des sillons (sulci), portant la surface totale du cortex à environ 2 200 cm² si on le dépliait.
Trois enveloppes méningées protègent l'encéphale : la dure-mère (externe, fibreuse), l'arachnoïde (intermédiaire) et la pie-mère (interne, vasculaire). Entre l'arachnoïde et la pie-mère circule le liquide cérébrospinal (LCS), produit à raison de 500 mL/jour par les plexus choroïdes.
Architecture cellulaire de la pensée
Le neurone est l'unité fonctionnelle du système nerveux. Bien que représentant seulement 10 % des cellules cérébrales (les 90 % restants sont des cellules gliales — astrocytes, oligodendrocytes, microglie), il est le siège de l'intégration et de la transmission du signal nerveux.
Les principaux neurotransmetteurs sont la dopamine (circuit de récompense, motricité), la sérotonine (humeur, sommeil), le GABA (inhibiteur principal), le glutamate (excitateur principal), l'acétylcholine (mémoire, attention) et la noradrénaline (vigilance, stress).
Cartographie corticale
Chaque hémisphère est divisé en quatre lobes principaux, délimités par des sillons majeurs (scissure de Rolando, scissure de Sylvius). À ceux-ci s'ajoute le lobe de l'insula, enfoui dans la scissure latérale.
Au-delà du cortex, les ganglions de la base (striatum, pallidum, noyau sous-thalamique, substance noire) contrôlent la motricité volontaire et les comportements automatisés. Le système limbique (amygdale, hippocampe, cingulaire, fornix) régule les émotions, la mémoire et la motivation. Le cervelet (10 % du volume mais 80 % des neurones) orchestre la coordination motrice fine et l'équilibre.
Les rythmes électriques du cerveau
L'électroencéphalographie (EEG) mesure l'activité électrique corticale via des électrodes de surface. Cinq types d'ondes principales sont identifiés selon leur fréquence en hertz (Hz) et leur amplitude.
Cognition, mémoire et langage
Les fonctions cognitives supérieures constituent la spécificité du cerveau humain. Elles reposent sur des réseaux distribués et non sur des structures isolées.
Mémoire : on distingue la mémoire à court terme (capacité ~7 ± 2 éléments, durée 15–30 s), la mémoire de travail (manipulation active des informations), la mémoire à long terme épisodique (événements autobiographiques, hippocampe-dépendant) et sémantique (faits, concepts), et la mémoire procédurale (apprentissages moteurs, ganglions de la base, cervelet).
Langage : le modèle classique distingue l'aire de Broca (F3 gauche, production du langage) et l'aire de Wernicke (T1 gauche, compréhension), connectées par le faisceau arqué. La neuroimagerie moderne révèle deux voies : dorsale (syntaxe, articulation) et ventrale (sémantique).
Attention : réseau dorsal de l'attention (contrôle top-down, cortex fronto-pariétal) et réseau ventral (détection de stimuli saillants, jonction temporo-pariétale droite). Le réseau par défaut (Default Mode Network) s'active au repos et sous-tend la rêverie, la mentalisation et la prospection.
Conscience : phénomène émergent encore mal compris. La théorie de l'espace de travail neuronal global (Baars & Dehaene) postule que la conscience surgit lorsqu'un réseau fronto-pariétal diffuse une information à l'ensemble du cerveau.
Maladies du cerveau
Interruption brutale de la vascularisation cérébrale par occlusion (AVC ischémique, 85 %) ou rupture vasculaire (AVC hémorragique, 15 %). 150 000 cas/an en France. Symptômes FAST (Face, Arm, Speech, Time). Urgence absolue : thrombolyse dans les 4h30 pour les ischémiques.
1ère cause de handicap acquis de l'adulteDécharges électriques neuronales anormales, synchronisées et paroxystiques. 600 000 personnes en France. Peut toucher un seul territoire (épilepsie focale) ou l'ensemble du cortex (épilepsie généralisée). Traitement antiépileptique efficace dans 70 % des cas ; chirurgie pour les formes pharmacorésistantes.
~1 % de la population mondialeDémence neurodégénérative caractérisée par l'accumulation de plaques amyloïdes (β-amyloïde) et de dégénérescences neurofibrillaires (protéine Tau). Atrophie hippocampique initiale, puis corticale diffuse. 1,2 million de malades en France, 50 millions dans le monde. Traitements symptomatiques (inhibiteurs de l'acétylcholinestérase) ; nouvelles thérapies anti-amyloïdes (lécaneamab).
1ère cause de démence · 50 M cas mondiauxDégénérescence des neurones dopaminergiques de la substance noire (voie nigro-striée). Triade clinique : tremblement de repos, rigidité plastique, akinésie/bradykinésie. 200 000 malades en France. Traitement par levodopa (gold standard) ; stimulation cérébrale profonde (SCP) pour les formes avancées.
2ème maladie neurodégénérative · 200 000 cas/FRMaladie auto-immune démyélinisante du SNC. Les lymphocytes T attaquent la gaine de myéline, entraînant des plaques de démyélinisation disséminées dans le cerveau et la moelle. Forme rémittente (85 % des cas) : évolution par poussées et rémissions. Traitement de fond par immunomodulateurs (interférons, natalizumab, ocrelizumab).
~110 000 cas en France · Adulte jeuneLa plasticité du cerveau : un organe en perpétuelle transformation
Longtemps cru immuable après l'enfance, le cerveau adulte est aujourd'hui reconnu comme hautement plastique. La neuroplasticité désigne la capacité du cerveau à modifier sa structure et ses connexions en réponse à l'expérience, l'apprentissage, ou après une lésion.
La règle de Hebb (1949) en est le principe fondateur : "Les neurones qui s'activent ensemble se connectent ensemble" (Neurons that fire together, wire together). Concrètement, l'apprentissage répété renforce les connexions synaptiques (potentialisation à long terme, LTP) et élagué celles inutilisées (dépression à long terme, LTD).
La neurogenèse adulte, longtemps controversée, est désormais établie dans l'hippocampe (gyrus denté) et le bulbe olfactif. Environ 700 nouveaux neurones par jour y sont produits chez l'adulte, stimulés par l'exercice physique, l'apprentissage et la réduction du stress.
Les implications thérapeutiques sont majeures : rééducation après AVC, thérapies cognitives dans les troubles psychiatriques, stimulation cérébrale non invasive (TMS, tDCS). Chaque fois qu'on apprend une langue, pratique un instrument ou résout un problème, on recâble littéralement son cerveau.