Les mutants cérébelleux

I - Organisation anatomique du cervelet
II - Fonctions du cervelet

A - Organisation générale
B - Le cortex cérébelleux
C - La substance blanche cérébelleuse 
D - Le réseau neuronal du cortex cérébelleux 
E - La cellule de Purkinje
F - Autres cellules du cervelet

	vue externe de l'encéphale de souris, à venir
	vue externe du cervelet de souris
	coupe de cervelet de souris

B - Le cortex cérébelleux

Le cortex cérébelleux est une structure laminaire qui comporte chez tous les mammifères adultes trois couches bien distinctes :
 

organisation spatiale du cortex cérébelleux de souris

• La couche externe ou moléculaire, qui contient les arborisations dendritiques des cellules de Purkinje, les axones des cellules olivaires ou fibres grimpantes, les axones des cellules granulaires ou fibres parallèles, ainsi que des interneurones (cellules étoilées et cellules en corbeille). 
• La couche moyenne ou couche des cellules de Purkinje, qui contient les corps des cellules de Purkinje répartis en une seule assise. 
• La couche interne ou granulaire, dont les éléments dominants sont des corps cellulaires très nombreux et de petite taille, les grains ou cellules granulaires. Les axones de ces cellules remontent dans la couche moléculaire et se divisent en "T" en formant de longues branches, les fibres parallèles, qui suivent l'axe longitudinal du folium. La couche granulaire interne contient aussi les cellules de Golgi localisée au voisinage des somas de cellules de Purkinje. Les dendrites ascendants reçoivent des contacts de fibres parallèles, les dendrites descendants reçoivent des contacts des fibres moussues. Leur axone est très ramifié et forme des contacts complexes ave les axones des cellules granulaires, dans des formations particulières appelées glomérules. 

Au dessous de ces trois couches s'étend la substance blanche cérébelleuse. Elle forme le centre médullaire du cervelet. Dans la substance blanche du cervelet se trouvent les noyaux profonds et passent les fibres afférentes, moussues et grimpantes et les fibres efférentes, c'est-à-dire les axones des cellules de Purkinje (voir Cajal, 1911; Ito, 1984; Palay and Chan-Palay, 1974) 

L'ensemble de ces axones constitue des fibres d'association et des fibres de projection:

• les fibres d'association unissent deux territoires d'une même moitié de l'écorce ou bien relient l'écorce aux noyaux profonds du cervelet (axones des cellules de Purkinje). 
• les fibres de projection unissent le cervelet aux organes voisins (moelle, cerveau, tronc cérébral). Les fibres efférentes proviennent des noyaux gris cérébelleux (eux-mêmes reliés à l'écorce) et empruntent les 3 paires de pédoncules cérébelleux inférieurs ou supérieurs. Les fibres afférentes arrivent au cervelet par les six pédoncules (notamment les fibres moussues et les fibres grimpantes). Ces axones entourent les noyaux profonds cérébelleux. 

Le cortex cérébelleux est une structure hautement répétitive constituée au niveau microscopique par la répétition un très grand nombre de fois du même circuit élémentaire (voir coupe) qui a été analysé en détail sur le plan anatomique depuis les premiers travaux de Cajal (Cajal, 1911) et sur le plan microphysiologique depuis la description de Eccles et ses collaborateurs (Eccles et al., 1967). Ce circuit est organisé autour de la cellule de Purkinje dont l'axone se projette sur les noyaux profonds du cervelet et/ou sur le noyau vestibulaire latéral (Palay and Chan-Palay, 1974). 
 

Neurotransmetteurs au niveau du cervelet

Il existe essentiellement deux systèmes afférents excitateurs : 

• d'une part, les fibres grimpantes qui sont les axones des cellules de l'olive bulbaire contralatérale (Eccles et al., 1967; Desclin, 1974; Palay and Chan-Palay, 1974; Batini et al., 1976) et se terminent directement sur les cellules de Purkinje par des synapses excitatrices. 
• d'autre part, les fibres moussues dont l'origine est multiple, noyaux vestibulaires, moelle épinière, substance réticulée du pont, etc...Ces fibres établissent des contacts synaptiques excitateurs avec les dendrites des cellules granulaires dont les axones ou fibres parallèles font de très nombreuses synapses excitatrices sur les dendrites des cellules de Purkinje. 

Il existe également des interneurones inhibiteurs : 

• cellules de Golgi qui reçoivent des afférences excitatrices des fibres moussues et des fibres parallèles et qui vont inhiber les cellules des grains. 
• cellules en panier et cellules étoilées qui reçoivent des afférences excitatrices des fibres parallèles et vont inhiber respectivement le segment initial de l'axone et les dendrites des cellules de Purkinje

cellule de Purkinje

La cellule de Purkinje originellement décrite par le physiologiste tchèque Johannes Purkinje en 1837, est l'élément central du réseau synaptique cortical cérébelleux. En effet, les interneurones de la couche moléculaire, cellules étoilées et en corbeille, ainsi que les cellules des grains de la couche granulaire interne se projettent majoritairement sur les cellules de Purkinje. 

Comme cela est illustré sur la figure ci-dessus après une coloration de Golgi, le soma des cellules de Purkinje est d'aspect rond ou légèrement ovoïde et d'un diamètre d'environ 20 micromètres. Il en émerge un arbre dendritique très organisé, entièrement contenu dans la couche moléculaire. Cet arbre dendritique s'étale sur 300 à 400 micromètres de largeur dans le plan sagittal, mais son épaisseur dans le plan transversal n'est que de 15 à 20 micromètres, donc du même ordre que le diamètre du corps cellulaire. Un, ou parfois deux, troncs dendritiques principaux s'élèvent directement du pôle apical de la cellule, donnant quelques troncs dendritiques primaires qui se ramifient eux-mêmes en au moins deux dendrites secondaires réparties plus ou moins parallèlement à la surface du folia. Ces troncs secondaires donnent naissance à de multiples arborisations tertiaires qui s'étendent dans toute l'épaisseur de la couche moléculaire. Enfin, d'innombrables branchettes terminales couvertes de milliers d'épines dendritiques (d'où leur qualificatif de branchettes épineuses) se détachent des branches tertiaires, si bien que l'on pourrait reconnaître jusqu'à 7 ordres de ramifications dendritiques (Berry et al., 1980). L'axone des cellules de Purkinje émerge de la région basale du corps cellulaire, il est alors myélinisé, traverse la couche granulaire interne, rejoint la substance blanche et se termine dans les noyaux profonds, ou en dehors du cervelet, au niveau des noyaux vestibulaires. 

F - Autres cellules du cervelet 

A côté des cellules neuronales existent les cellules gliales; elles se divisent en deux catégories principales:

• les cellules macrogliales (astrocytes et oligodendrocytes): elles constituent une famille de cellules présentant des phénotypes différents, on distingue des astrocytes de type 1 (apparaissant avant la naissance) et de type 2 (apparaissant 8 à 10 jours après la naissance): Les astrocytes de type 1 assurent la survie des neurones, la croissance des neurites et contrôlent la différentiation des oligodendrocytes in vitro en sécrétant des facteurs de croissance (Wilkin et al., 1990). Les astrocytes de type 2 et les oligodendrocytes contribuent au processus de myélinisation(Ffrench-Constant and Raff, 1986)
• les cellules microgliales (phagocytes): elles constituent la principale population de macrophages cérébraux. La forme amiboïde, ou microglie activée, est présente pendant les périodes pré et postnatales et apparaît après un processus lésionnel (Jordan and Thomas, 1988; Ashwell1990) . 

Le cervelet reçoit des afférences du cortex moteur, des récepteurs cutanés proprioceptifs, tactiles, visuels et auditifs et même des récepteurs viscéraux, ce qui lui donne un rôle important dans la cognition (Arin et al., 1991; Crispino and Bullock, 1984; Bauman and Kemper, 1985). Nous ne souhaitons ici donner qu'un rappel global et succinct du rôle du cervelet, nous avons donc gardé la division classique en 3 zones du cervelet: 

• L'archéocervelet (lobe flocculo-nodulaire) reçoit des afférences vestibulaires, mais aussi proprioceptives et cutanées; son action s'exerce sur les noyaux vestibulaires et sur la substance réticulée bulbo-pontine. Il contrôle les mécanismes de la station érigée.
• Le paléocervelet (vermis) reçoit des afférences proprioceptives (voies spino-cérébelleuses, organisation somatotopique) mais aussi de nombreuses afférences somesthésiques, des afférences vestibulaires et sensorielles variées. Son action s'exerce sur les noyaux du toit, sur le noyau rouge, sur le noyau ventro-latéral du thalamus; il contrôle les réflexes de redressement et d'adaptation posturale. 
• Le neocervelet (lobes latéraux) reçoit outre les afférences proprioceptives, somesthésiques et sensorielles, des afférences corticales par l'intermédiaire des noyaux du pont et du pédoncule cérébelleux moyen; il agit sur le noyau ventro-latéral du thalamus et par là sur le cortex moteur; il intervient dans la régulation du geste.
• Les noyaux du cervelet sont le point de départ des voies efférentes. Ils exercent de façon tonique une action facilitatrice sur les dispositifs qui contrôlent la mobilité extrapyramidale (noyaux vestibulaires, noyau rouge, réticulée du tronc cérébral). Le cortex cérébelleux exerce une action inhibitrice sur les noyaux du cervelet. De cette façon il assure une modulation de l'action excitatrice permanente exercée par ces noyaux.