Système des ganglions de la base du primate

Cortex cérébral ⇒ striatum ⇒ pallidum interne/substance noire r ⇒ thalamus ⇒ cortex cérébral

Cortex cérébral ⇒ striatum ⇒ pallidum externe ⇒ noyau sousthalamique ⇒ pallidum/substance noire r ⇒ thalamus ⇒ cortex cérébral

Neurones épineux du striatum, d'après Purves D et als[5].

La neuromorphologie quantitative (et typologique) étendue (Yelnik et al.[9] 1987) a établi que le striatum du primate (noyau caudé et putamen) est composé de quatre (et seulement quatre) genera neuronaux :

• les neurones épineux moyens (« spiny ») (96 %) très dominants
• les neurones leptodendritiques (2 %),
• les arachniformes (« spidery ») (1 %) et
• les microneurones (1 %).

Les arborisations dendritiques des neurones épineux sont sphériques, sauf si elles sont près d'un bord. Leur diamètre dépend de l'espèce animale considérée. Les épines, abondantes, sont de petits renflements du même type que ceux de deux autres genera acanthodendritiques (acanthos signifiant épine) de deux autres régions télencéphaliques acanthodendritiques (les neurones pyramidaux du cortex cérébral et les neurones épineux de l'amygdale). La plupart des épines du striatum font synapses avec des afférences corticales. L'activité spontanée des neurones épineux est, de manière surprenante, « basse ou absente » (DeLong, 1980). Les neurones épineux sont en fait activés par les stimulations corticales. Dans le striatum sensorimoteur, ils répondent aux mouvements. Les axones des neurones épineux (comme les neurones pyramidaux) ont des branches collatérales initiales abondantes et denses (d'une étendue proche de celle de l'arborisation dendritique) qui sont capables d'agir rapidement sur les neurones environnants (Czubayko and Plenz, 2002), ce qui veut dire que les neurones striataux peuvent agir par groupes. La partie longue de l'axone est myélinisée. Les neurones épineux sont GABAergiques et établissent le premier lien d'un 2-chemin inhibiteur si particulier au système.

Les neurones leptodendritiques (ou de Deiters), se colorent fortement pour la parvalbumine et ont toutes les caractéristiques des neurones pallidaux.

Les neurones arachniformes sont spécifiques aux primates. Ils ont un gros soma et des arborisations dendritiques et axonales denses mais de faible étendue. Ce sont les neurones cholinergiques du primate. Leur dimensions et distribution ne leur permettent pas de couvrir la totalité du volume striatal (Yelnik et al.[9] 1987). Ceci doit rendre les comparaisons physiopathologiques entre espèces particulièrement prudentes. Ils forment les « tonically active neurons » or TANs (Kimura et al.[10] 2003). Ils constituent par ailleurs un ensemble de pacemakers lents (Surmeier et al.[11] 2005) dont l'activité est liée à la récompense. Leurs faibles nombre et distribution n'en font donc pas des éléments accessoires pour autant.

Les microneurons sont des neurones de circuiterie locale semblable à ceux que l'on trouve dans le thalamus par exemple. Ils sont GABAergiques et pour certains dopaminergiques (Cossette et al.[12] 2005).

Cortex moteur, prémoteur, AMS, aire somesthésique primaire, cortex pariétal antérieur se projettent sur le putamen.

Il y a plusieurs niveaux d'organisation du thalamus. La forte séparation du striatum réalisée par les faisceaux d'axones de la capsule interne crée la subdivision anatomique traditionnelle entre putamen, caudé et fundus. En fait le striatum est une masse neuronale fendue mais continue, de topologie torique. Les subdivisions classiques ne correspondent pas exactement aux subdivisions fonctionnelles admises chez le primate. Celles-ci correspondent davantage aux territoires corticostriés.

Les terminaisons axonales de la région centrale du cortex (Bailey et von Bonin, 1941) comprenant le cortex moteur, prémoteur, la aire motrice supplémentaire (AMS), l'aire somesthésique primaire et le cortex pariétal antérieur forment le territoire sensorimoteur, ou, en court, le striatum sensorimoteur. Il est essentiellement putaminal mais ne comprend pas tout le putamen. Il s'étend par contre dans les franges striatales et au bord latéral du caudé (Percheron 1984 d'après Künzle 1975 et autres). Il est organisé de manière somatotopique grossière avec trois bandes obliques pour le membre supérieur superolatéralement, le membre inférieur et la face, ventromédialement.

À ce territoire sensorimoteur s'oppose le territoire dit « associatif », réalisé par les cortex frontal, pariétal, préoccipital et temporal et, à souligner, le cortex oculomoteur. Ce territoire est essentiellement caudé mais sans couvrir la totalité du noyau. La séparation entre les deux territoires peut en certains endroits être nette et révélable par la coloration immunochimique de la calbindine (le sensorimoteur est négatif) (François et al.[13]).

L'isolement d'un troisième élément, souvent qualifié de « limbique », est plus difficile. La qualification de limbique est déjà problématique (voir système limbique). Il n'y a pas de frontière nette avec le territoire associatif. Une partie seulement du fundus classique représente une entité (phylogénétiquement régressive), le nucleus accumbens (en fait une part ayant une constitution de base identique à celle du reste du striatum et non un noyau). Le striatum accumbens (d'« accumbens septi » reposant contre le septum) a quelques propriétés histoimmunologiques particulières. Sa caractéristique essentielle est de recevoir des axones du subiculum (de l'hippocampe). Il existe une littérature considérable, non exempte d'idéologie, sur une sous partie « limbique » du striatum et du système des ganglions de la base. On se doit d'être très prudent dans un terrain peu respectueux des différences phylogénétiques et d'a priori philosophiques (passion contre raison). Dans le striatum accumbens, on oppose une coque (« shell ») à un cœur («core). Chez le primate, ils sont de petite taille (Brauer et al.[14] 2000) par rapport aux autres parties striatales.

Un autre niveau d'organisation est une opposition entre la matrice et les striosomes. L'un et l'autre sont composés des mêmes éléments neuronaux. C'est l'immunocytochimie qui a révélé des « inhomogénéités » de distributions de molécules. Comme son nom l'indique, la matrice est considérée comme la structure fondamentale dans laquelle se différencient les striosomes. Ceux-ci ont été d'abord différenciés par leur contenance en récepteurs opiacés (Pert). Ils se colorent aussi pour l'acétylcholinestérase. Cette opposition est surtout nette dans la tête du noyau caudé mais n'est pas évidente partout. Les striosomes n'ont pas de lien avec les afférences provenant de l'amygdale. Ils représenteraient plutôt la ségrégation en îlots de terminaisons axonales frontales (orbitofrontal postérieur, insula antérieure, médiofrontale et cingulaire antérieures (Eblen and Graybiel[15],1995)).

Les neurones « matriciaux » sont ceux qui sont contenus dans la matrice. Les neurones striosomaux sont ceux qui sont contenus dans les striosomes. Les striosomes chez le primates forment des noyaux fermés (Yelnik et al., 1994). Les deux ont été présentées comme des sources d'efférences distinctes, ce qui va être montré plus loin être discutable.

Des différents importants ont porté sur l'origine des neurones striataux envoyant leurs axones à telle ou telle cible (il faut dire que pendant longtemps on a même pensé que les neurones épineux n'avaient pas d'axones longs et n'étaient que des neurones de circuiterie locale !). Les neurones épineux ont en fait tous des axones longs qui forment un faisceau majeur du cerveau. Du fait de difficultés liées à la géométrie de l'ensemble, on a pensé un temps qu'il y avait des neurones striato-pallidaux et des striato-nigraux distincts ayant chacun des particularités histochimiques. Ceci a été la base de modèles que l'on a beaucoup et depuis assez longtemps surexploités. Une étude récente chez le macaque (Levesque and Parent[16], 2005), suivant une autre chez le rat, a bouleversé la situation. Les neurones épineux ont en général plusieurs cibles. Ce dispositif n'est pas un reste archaïque puisqu'il est rencontré dans 90 % chez le macaque et seulement dans 63,6 % chez le rat. Virtuellement tous les neurones épineux ont le pallidum latéral (le plus volumineux) comme première cible. 24 sur 27 des neurones étudiés projettent aux trois cibles consécutives du cœur des ganglions de la base: pallidum latéral, pallidum médial et nigra (lateralis and reticulata). Il n'existe pas d'axones striataux envoyant d'axones vers le seul pallidum médian ou la seule substance noire ni à ces deux seuls.

La différence de configuration axonale entre les neurones matriciels ou striosomaux n'est observable que dans la substance noire. Les neurones striosomaux traversent toute l'étendue latéro-médiane de la substance noire en émettant 4 à 6 branches ou bouquets verticaux formant des colonnes verticales, s'enfonçant profondément dans la pars reticulata. Les neurones matriciels émettent moins de branches, plus dispersées.

Cette connectivité qui rend caduques des études moins fines pose des problèmes. Le médiateur principal de la connexion striato-pallidonigrale est le GABA, mais elle a des comédiateurs. Depuis Haber et Elde[17] (1981), on sait que le pallidum latéral contient de la met-enképhaline en contraste avec le pallidum médian qui contient lui de la substance P et/ou de la dynorphine. Comme ces cibles sont atteintes par les mêmes arbres axonaux, ceci signifierait qu'un axone individuel est capable de concentrer des comédiateurs différents dans des sous-arbres en fonction de la cible. Ceci modifie considérablement des modèles proposés depuis plusieurs décennies et pose de nouvelles questions.

Le cœur des ganglions de la base est l'ensemble formé par le striatum et ses cibles, atteintes par l'intermédiaire du faisceau striatopallidonigral. Cet ensemble est constitué essentiellement de grands neurones peu ramifiés se colorant fortement pour la parvalbumine et qui sont GABAergiques plus de rares microneurones de circuiterie locale (GABAergiques aussi). La distribution et la synaptologie striatopallidonigrale est si particulière qu'elle a pu être utilisée par Fox et al. pour établir les homologies avec les oiseaux. La physiologie aussi est particulière, l'ensemble pallidonigral formant un pacemaker (rythmeur) autonome rapide.

Pallidum

Le pallidum, en contraste avec le sriatum est constitué de grands neurones dont les arborisations dendritiques sont discoidales et plates. Elles sont parallèles entre elles et au bord latéral du pallidum, amenant une organisation feuilletée de la structure (Yelnik et al., 1994). Elles sont ainsi perpendiculaires aux afférences striatales qui arrivent latéralement (Percheron et al.[18] 1994). La structure feuilletée est reprise par les afférences. À l'extrémité distale des longues dendrites on observe des arborisations complexes (di Figlia et al., François et al., 1994) dont on ne connait pas encore le rôle. Les grands neurones ont une arborisation axonale proximale, mais peu dense et peu longue.

Le pallidum latéral[N 3] est très étendu (parasagittalement et dorsoventralement) et mince médiolatéralement. En plus de l'afférence striatale, le striatum latéral reçoit une afférence majeure du noyau sous-thalamique avec qui il forme un sous -système (voir plus loin). Il reçoit aussi des afférences dopaminergiques de la nigra compacta. Le pallidum latéral est la partie la plus ancienne phylogénétiquement. Contrairement à d'autres subdivisions pallidonigrales (pallidum médian et nigra reticulata), il n'est la source d'aucune sortie vers le thalamus, et de là vers le cortex. Encore, contrairement aux autres éléments du cœur des ganglions de la base, il envoie ses axones essentiellement aux autres ganglions de la base dont il contrôle l'activité par des synapses sur ou proches des somas. De ce point de vue, il peut être considéré comme un régulateur des ganglions de la base (les autres sont décrits plus loin). Contrairement à celle du pallidum médian, l'activité spontanéee, très rapide (rythmeur rapide), est discontinue avec de longs intervalles de silence (DeLong). Les neurones pallidaux latéraux sont souvent multicibles selon plusieurs combinatoires (hodotypes voir Fundamental neuromorphology). D'après Sato et coll[19]. (2000), chez le macaque, les neurones pallidaux latéraux envoient des axones vers le striatum (15,8 %) mais surtout vers trois autres éléments, consécutivement : pallidum médian, nigra reticulata et noyau sousthalamique. Les quantités des axones (hodones) 2-cibles sont pour le pallidum médian et noyau sousthalamique de 18,4 % et pour la nigra reticulata et le noyau subthalamique de 52,6 %. Comme il y a des monocibles pour le noyau sousthalamique dans 23,2 % des cas, le noyau sousthalamique est donc la cible privilégiée dans 84,2 % des cas. Celui-ci en retour envoie la majorité de ses axones vers le pallidum latéral formant un sous système (voir plus bas).

Le pallidum médian n'apparait que chez le primate. Le noyau entopédonculaire des non-primates n'est pas son équivalent. Il n'a en effet pas de territoire particulier dans le thalamus où ses extrémités axonales se mêlent à celle de la noire. De ce point de vue, il apparait plutôt comme un prolongement intracapsulaire de la noire. Le pallidum médian est séparé en deux parties (latérale et médiale) par la lamina intermedia (dont on ne connait pas la signification). Le pallidum médian, comme les autres éléments de l'ensemble, est un rythmeur rapide (« fast-spiking pacemaker ») avec des décharges spontanées chez le singe éveillé d'environ 90 Hz (Mink and Thach, 1991) ou 70 à 80 Hz (Fillion et Tremblay, 1991). En opposition au pallidum latéral, l'activité rapide y est continue (DeLong, 1960).

En plus de la connexion striatopallidale massive, le pallidum médian reçoit une innervation dopaminergique de la nigra compacta.

Contrairement au pallidum latéral, et comme la nigra reticulata, le pallidum médian est une des sources majeures des sorties du système des ganglions de la base.

Sa première composante (10 %) chez le macaque se rend à l'habenula (noyau externe), qui elle-même conduit à un sous-système dont on ne connait pas bien la nature. L'habenula est en effet l'origine d'un faisceau important (« retroflexe » de Meynert) qui se rend au noyau interpédonculaire (faisceau habanulo-interpédonculaire).

L'essentiel des axones pallidaux médians (90 %) se dirige en arrière et au moyen de collatérales fournit successivement la région latérale du thalamus thalamus (VO), la pars media de la région centrale (voir plus bas), le complexe pedunculopontin (Percheron et al., 1996) et l'aire rétrorubrale (Parent and Parent[20], 2004).

Le développement important du pallidum médian dans la phylogenèse produit la création d'un faisceau efférent majeur, faisceau pallido-thalamique formant successivement l'anse et le faisceau lenticulaires, le faisceau en peigne, les champs de Forel H2, H et H1. Les arborisations thalamiques distales fondent l'apparition d'un nouveau noyau le nucleus ventralis oralis, VO. Le médiateur est le GABA.

Coupe axiale du mésencéphale, la substance noire, pars compacta et pars reticulata (l'avant est en haut).

La littérature montre qu'il reste difficile d'extraire la substance noire du mésencéphale (des pédoncules) pour les intégrer de plein droit dans le système des ganglions de la base. La (substance) noire est inhomogène et complexe. Une première séparation doit être faite entre deux ensembles distincts, l'ensemble dopaminergique incluant la compacta mais aussi des éléments voisins et l'ensemble pallidonigral continuant en dedans le pallidum au sein du faisceau striatopallidonigral: la pars lateralis and la pars reticulata qui ont la même structure et la même afférence principale que le pallidum.

Les neurones nigraux de l'ensemble pallidonigral sont peu branchés et longs (Yelnik, et al.[9] 1987). La différence entre neurones pallidaux et nigraux porte sur l'extension tridimensionnelle des arborisations dendritiques (François et al., 1987). Les dendrites des neurones nigraux ne tendent pas moins à être perpendiculaire aux neurones striataux afférents.

La pars literalis est la partie la plus latérale de la nigra. En général, on n'en fait pas un traitement séparé de la pars reticulata. La différence majeure avec celle-ci est que la SNl envoie des axones aux colliculus supérieurs (Beckstead and Franckfurter, 1982, François et al. 1984). La frontière entre les deux n'est pas claire mais leur participation à des sous-systèmes différents est une raison suffisante pour les distinguer. Les neurones envoyant des axones au colliculus supérieur ont des taux de décharges élevés (80 à 100) et sont impliqués dans les saccades oculaires.

La pars reticulata (ou diffusa) est le plus souvent considérée comme formant une entité unique avec la pars lateralis. Le terme de pars reticulata va donc soit désigner la partie la plus médiane de l'ensemble nigral quand la pars lateralis est pris en compte soit désigner l'ensemble. En raison de différences majeures entre les espèces, il est bon de savoir quel animal est étudié. Le nom de reticulata est un moyen simple de la distinguer de la pars compacta plus dense. La frontière entre les deux est très contournée avec des franges profondes.

Les neurones du SNr sont du même genre que ceux du pallidum, avec la même arborescence dendritique longue et épaisse. Les axones striatonigraux vennant des striosomes du striatum forment des colonnes verticales entrant profondément dans la pars reticulata (Levesque, Parent 2005). La nigra envoie aussi des axones au complexe pédunculopontin.

La substance noire reticulata est un autre rythmeur rapide « fast-spiking pacemaker » (Surmeier et al[21] 2005).

Une des découvertes récentes les plus importantes est le fait que la machinerie du système des ganglions de la base n'est pas mise en mouvement par les seules informations afférentes. On a en effet trouvé des « pacemakers » autonomes ou rythmeurs autonomes, définis comme des « ensembles de neurones capables de décharges périodiques en absence d'input synaptique » (Surmeier et al. 2005), c.a.d. capables de produire une activité propre. L'ensemble pallidonigral est l'un d'entre eux. Parmi les pacemakers autonomes, il appartient à la catégorie des pacemakers rapides « capables de taux de décharges dépassant 200 Hz pendant des périodes étendues » (Surmeier et al.[21] 2005). La régularité et la fréquence des pacemakers est liée aux canaux « cyclic nucleotide-gated » (HCN2 and HCN1, Chan et al. 2004) présents sur les dendrites des neurones pallidaux, modulés par les axones striato-pallidaux.

Le système des ganglions de la base étant très évolutif, l'interprétation doit être précise. La majorité de ce que l'on sait de ces pacemakers a été obtenu sur tranches cérébrales de rongeurs. Ceux-ci sont dépourvus de pallidum médian. Ce qui est dit concerne donc le seul pallidum latéral, inclus dans un sous-système particulier.

Après la réduction majeure du nombre de neurones entre le cortex et le striatum (voir connexion corticostriée), la connexion striato-pallidonigrale correspond à une autre réduction forte du nombre de neurones récepteurs par rapport à celui des émetteurs. Les nombres donnés par Percheron et al. (1987, 1989) sont de 31 millions de neurones épineux chez le macaque. Il y a 166 000 neurones pallidaux latéraux, 63 000 pallidaux médians, 18 000 nigraux latéraux et 35 000 neurones dans la pars reticulata, ce qui fait 283 000 neurones cibles. Si l'on divise le nombre des neurones striataux par ce nombre on trouve que chaque neurone cible peut recevoir en moyenne des informations de 117 neurones striataux. Les nombres sont chez l'homme de 555 000 neurones pallidaux latéraux, 1 570 000 neurones pallidaux médians et de 167 000 neurones nigraux (pars lateralis + reticulata). Une autre approche, différente, part de la surface membranaire moyenne des neurones pallidonigraux et du nombre de synapses striatales qu'elles peuvent recevoir. Chaque neurone pallidonigral peut ainsi recevoir environ 70 000 synapses. Chaque neurone striatal peut ainsi contribuer à 680 synapses. Ceci mène à la même approximation de 100 neurones striataux pour un neurone cible ce qui représente une réduction majeure inhabituelle dans les connexions neuronales.

La synaptologie de la connexion striato-pallidonigrale est si particulière qu'elle peut être reconnue facilement. Les dendrites pallidonigrales sont entièrement couvertes de synapses sans aucune apposition de glie (Fox et al., 1974, Di Figlia et al. 1982). Dans les coupes, ceci apparaît sous forme d'images caractéristiques de « palissades » ou de « rosettes ». Plus de 90 % de ces synapses sont d'origine striatale. Au milieu des synapses GABAergiques striatonigrales sont parsemées quelques rares synapses dopaminergiques et cholinergiques. La manière dont les axones striataux distribuent leurs synapses est encore une question débattue.

Les effets de la lésion bilatérale du pallidum n'est plus prise en considération dans les travaux récents. Pourtant ses effets sont considérables et devraient être introduits dans la base des raisonnements. Ces destructions peuvent être anoxiques, le pallidum étant avec le « champ de Sommer » hippocampique l'endroit le plus sensible à la baisse d'oxygène. Ceci est corrélé avec des taux extrêmement élevés d'enzymes oxydatifs et surtout à la présence de métaux lourds. Le faisceau striato-pallidonigral contient du fer (xx), du manganèse, du cobalt.

La destruction peut-être toxique en particulier par le SH ou des pesticides.

L'atteinte pallidale bilatérale mène à des syndromes très graves avec une akinésie et des signes posturaux considérables.

Les longues dendrites ventrales de la pars compacta plongent en effet profondément dans la pars reticulata où elles reçoivent des synapses des axones du faisceau (en particulier des axones striatostriosomaux). Toutefois, sa constitution, sa physiologie et son médiateur contrastent avec le reste de la substantia nigra. En dépit de leur intrication topographique, il convient donc d'insister sur la nécessité de séparer fortement deux ensembles neuronaux bien distincts: l'ensemble noir pallidonigral et l'ensemble noir proprement dit.

L'ensemble noir se caractérise par des traits morphologiques distincts. Les arborisations dendritiques sont plus épaisses et plus longues que celles de l'ensemble reticulata-lateralis (François et al. 1999). Un dépôt de neuromélanine qui s'accroit avec l'âge rend les neurones et la structure noire, ce qui est à l'origine du nom de l'ensemble (substantia nigra voulant dire substance noire, terme couramment utilisé). Cet ensemble neuronal n'est pas entièrement « nucléé » (c’est-à-dire inclus dans un système de fermeture (voir theoretical neuromorphology). Des neurones de même genre se trouvent en dehors des limites traditionnelles de la substance noire, plus en arrière dans le tegmentum du mésencéphale, en position prérubrale. Ils y constituent des « groupes » sans frontières claires. Les premières études, déjà anciennes chez le rat, sans possibilité de cartographie plus précise, au lieu de désignations anatomiques, avaient isolé ces groupes avec des numéros. La pars compacta y est nommée A9! Les ensembles plus postérieurs ont été arbitrairement désignés comme « aire A8 » et « A10 ». La pars compacta proprement dite est maintenant subdivisée en un niveau ventral « A9v » et un niveau dorsal « A9d », calbindine positif (François et al.[13], 1994). Celui-ci est en fait lié à un ensemble comprenant A8 and A10 qui représente 28 % des neurones dopaminergiques. Le niveau ventral reçoit des informations striatales par le faisceau striatopallidonigral. Ceci ne peut être le cas des éléments dorsaux et postérieurs que le faisceau n'atteint pas.

Les neurones de la pars compacta à l'opposé de ceux de la reticulata sont des rythmeurs lents ou pacemakers lents (Surmeier et al.[21] 2005), entre 0,2 et 10 Hz (au-dessous de 8, Schultz). Contrairement à ce qui avait été pensé, l'activité des neurones dopaminergiques n'est pas liée au mouvement. Les neurones sont par contre « activés par des stimuli nouveaux, inattendus, par des récompenses primaires en l'absence de stimulus prédictif et durant l'apprentissage » (Schultz).

L'ensemble des axones des neurones dopaminergiques forment le faisceau nigrostrié (ou nigrostriatal). Celui-ci débute à la partie superomédiane de la noire et monte presque verticalement jusqu'au bord médian du noyau sous-thalamique. Là, il s'incline pour longer son bord supérieur. Ensuite il traverse la capsule interne et atteint le coin superomédian du putamen.

Comme cela est indiqué par son nom, le noyau sous-thalamique (nucleus subthalamicus) est situé au-dessous du thalamus. Il est dorsal par rapport à la substance noire et médial par rapport à la capsule interne. Le noyau a une forme lenticulaire et un aspect homogène. Il est constitué d'une espèce neuronale particulière qui a des arborisations dendritiques plutôt longues ellipsoïdales dépourvues d'épines, réplicant en plus petit la forme générale du noyau (Yelnik and Percheron[22],1979).

Les neurones sous-thalamiques forment un rythmeur rapide (fast-spiking pacemaker) déchargeant à 80-90 Hz (Surmeier et al.[21] 2005). Il y a environ 7,5 % de microneurones GABAergiques participant aux circuits locaux (Levesque and Parent 2005).

Le noyau sous-thalamique reçoit ses afférences principales du pallidium latéral. Une autre afférence, de nature glutamergique, vient du cortex, en particulier du cortex moteur. Les axones sous-thalamiques quittent le noyau dorsalement. Exception faites des connexions au striatum (17,3 % chez le macaque), la plupart des neurones sont multicibles et se dirigent vers les autres éléments du cœur des ganglions de la base (Sato et al., 2005).

Comme il a été dit plus haut, le pallidum latéral n'a de cibles qu'intrinsèques au système des ganglions de la base. Il est particulièrement lié dans les deux directions au noyau sous-thalamique.

Contrairement aux deux éléments de sortie (pallidum médian et nigra reticulata), ni le pallidum latéral ni le noyau sous-thalamique n'envoie d'axones au thalamus. Le pallidum latéral reçoit un apport massif d'axones striataux et est à ce titre un élément du cœur des ganglions de la base et ne reçoit pas d'axones corticaux. Le noyau sous-thalamique ne reçoit pas d'afférences striatales et à ce titre n'est pas un élément du cœur. Il reçoit par contre des afférences corticales.

Le pallidum latéral et le noyau sous-thalamique sont tous deux des pacemakers rapides (Surmeier et al., 2005). La connexion pallido-sous-thalamique est inhibitrice (GABA). La connexion sous-thalamo-pallidale est excitatrice (glutamate). Les deux ensembles qui sont des régulateurs couplés constituent le « pacemaker central des ganglions de la base » (Plenz and Kitai, 1999) avec des bouffées synchrones.

Cette région, située dans la partie inférieure du thalamus, correspond à ce qui est souvent appelé le complexe centre médian-parafasciculaire (voir Percheron et al. 1991).

Contrairement à ce qui est dit communément depuis LeGros Clarcke, il n'appartient pas topographiquement, histologiquement ni fonctionnellement au groupe des noyaux intralaminaires. Situé à la partie inférieure du thalamus, il est presque partout entouré d'une capsule qui en font une région fermée. Chez le primate supérieur, partant des cercopithecidae, il est fait non pas de deux mais de trois éléments ayant chacun une espèce neuronale propre (Fenelon et al. 1994) distribuées de médialement à latéralement. Deux interprétations ont été proposées pour l'appartenance de la partie intermédiaire: soit partie du centre médian (les Vogts, 1941) soit du parafasciculaire (Niimi et al. 1960). Comme ceci est difficilement décidable, il a été proposé de grouper les trois éléments dans la regio centralis (puisqu'il s'agit d'un noyau thalamique classique) et de désigner de dedans en dehors les pars parafascicularis, pars media et pars paralatéralis. L'ensemble est riche en parvalbumine. Les deux parties les plus médianes sont riches en cholinestérase.

Le complexe pédonculopontin n'est pas une partie primaire des ganglions de la base mais un constituant de la formation réticulée (Mesulam et al. 1989) ayant de forts liens avec les ganglions de la base. Comme son nom l'indique, il se trouve à la jonction du pont et des pédoncules cérébraux, en position latérale à la décussation du brachium conjunctivum.

C'est un complexe non homogène. Une partie importante est faite de neurones cholinergiques (Ch5) excitateurs, les autres neurones étant GABAergiques. Le suivi des axones du complexe pédunculopontin a montré qu'ils se terminaient surtout dans la nigra reticulata et la pars compacta. D'autres innervations ont été observées dans les noyaux sous-thalamiques (Lavoie et Parent, 1994), le pallidium médian et le striatum.

Le complexe reçoit de nombreuses afférences directes du pallidum médian, inhibitrices (Percheron et als 1998). Ceci a conduit Mena-Segovia et als (2004) a proposé que le complexe est lié d'une manière ou d'une autre au système des ganglions de la base. Il joue un rôle important dans l'éveil et le sommeil (Pahapill and Lozano, 2000).

Le complexe pédunculopontin a donc une double position et fonction :

1. il fait partie de la formation réticulée
2. c'est un régulateur des ganglions de la base.

La nigra lateralis, faite du même type de neurones que la pars reticulata, s'en distingue par ses cibles. La connexion, maintenant bien établie avec le tectum chez le macaque (Jayaraman et al.1977, François et al.1984) n'a pas reçu sa pleine reconnaissance. Les colliculus supérieurs (du tectum) envoient des axones aux aires VlmM, VA, Cpf du thalamus qui sont liées au cortex oculomoteur. En outre, la nigra lateralis envoie, via un relai thalamique, des informations aux cortex prémoteur et frontal (Middleton and Strick[23] , 2002).

Les axones provenant du pallidium et se dirigeant vers le thalamus forment l'ansa lenticularis (dans le sous-thalamus) et le lenticular fasciculus, formant en fait une seule entité. Quand les axones arrivent à la face médiane du pallidium, ils traversent la capsule interne où ils forment de système du peigne ("Kamm system" of Edinger, 1900). Lorsqu'ils arrivent au bord latéral du sous-thalamus, ils le contournent par-dessus en formant le champ H2 de Forel (1877), puis ils se courbent vers l'hypothalamus et remontent dans la direction dorsolatérale et atteignent le thalamus dans la région ventrale. Les axones pallidaux ont leur propre territoire thalamique dans la région latérale, séparée de toutes parts des territoires cérébelleux et nigraux. Le noyau reste latéral chez le macaque et l'homme. Les neurones thalamocorticaux du VO vont préférentiellement à l'aire motrice supplémentaire (AMS), à la préAMS et dans une moindre mesure dans le cortex moteur. Les neurones pallidothalamiques donnent aussi des branches à la pars media du complexe central, qui se projette sur le cortex prémoteur et accessoire.

Les axones de la nigra reticulata montent dorsalement sans former clairement un faisceau distinct. Ils atteignent le thalamus au niveau inferomédian. La cible nigrale, le territoire thalamique VA, est médian par rapport au pallidal VO. Elle est croisée par le faisceau mammillothalamique. Chez l'homme la majorité du noyau est constituée d'un composant magnocellulaire.

En plus des afférences nigrales, le territoire VA reçoit des axones du tectum (colliculus supérieur) et de l'amygdale (complexe de base).

Les projections thalamocorticales partant du VA vont vers les aires prémotrices, le cortex cingulaire antérieur et le cortex oculomoteur, sans connexion significative au cortex moteur du gyrus précentral. Cet ensemble de sorties thalamocorticales est distinct de celui du VO thalamique provenant du pallidum médian.