Introduction

Dans l'encéphale primitif, comme dans la moelle épinière, les neurones (substance grise) sont situés à l'intérieur, autour du canal épendymaire central, alors que leurs prolongements, les axones (substance blanche), se trouvent en périphérie. Si le tronc cérébral conserve globalement cette organisation, le cervelet et les hémisphères cérébraux, développent, en plus de la substance grise centrale, une écorce externe, le cortex ou le pallium, dont il est question dans ce chapitre.

Différenciation cellulaire du cortex cérébral

Le télencéphale donne naissance à deux vésicules latérales, les futurs hémisphères cérébraux, ainsi qu'à une partie médiane, la lame terminale, qui correspond à la fusion du neuropore rostral.

Le pallium du futur cortex cérébral se développe dans le toit des vésicules télencéphaliques, alors que leur plancher ou subpallium (région latéro-ventrale des vésicules) plus épais donne naissance aux éminences ganglionnaires médianes (stade 14) et latérales (stade 15) qui formeront les corps striés télencéphaliques. Il faut cependant noter que les éminences ganglionnaires médianes appartiennent en réalité au diencéphale.

La surface des hémisphères est initialement lisse, mais dès la 18e semaine elle va acquérir son aspect caractéristique composé de sillons, de scissures et de circonvolutions. Au terme du développement cérébral, les deux tiers de la superficie du cortex cérébral se trouvent enfouis au fond des sillons.

Le processus de corticalisation consiste en une migration des neuroblastes, initialement en position profonde autour de la cavité épendymaire vers la surface.
Dans le télencéphale, la substance grise se situant en périphérie constitue le cortex cérébral, alors que celle située en profondeur forme les corps striés. Un faisceau de fibres corticales afférentes et efférentes (capsule interne) va traverser ces derniers pour les diviser en deux groupes:

• interne (noyau caudé)
• externe (noyau lenticulaire)

La structure initiale en trois couches (épendymaire ou ventriculaire, intermédiaire ou du manteau et marginale) du tube neural primitif bien reconnaissable dans la moelle, est modifiée au niveau du cortex cérébral (Telencephalon). Les neurones de la zone intermédiaire (manteau) envahissent progressivement la zone marginale où ils vont constituer, suite à un processus de prolifération, de migration et de différenciation complexe et encore incomplètement compris, les six couches spécifiques du néocortex et les trois couches de l'allocortex.

Migration radiaire

Vers la 5e semaine (stade 14), la paroi des vésicules télencéphaliques ne comporte que deux couches, la zone ventriculaire et la zone marginale, située immédiatement en dessous de la future pie-mère. Nous avons vu que les cellules de la zone ventriculaire subissent des divisions produisant initialement des neuroblastes postmitotiques (et plus tard des cellules gliales), ces jeunes neuroblastes vont se libérer de la zone ventriculaire et migrer pour constituer une nouvelle couche, la zone du manteau ou zone intermédiaire (stade 16). C'est vers la fin de la période embryonnaire (stade 22), alors que la différenciation médullaire est elle-même très avancée, que les jeunes neurones vont migrer le long des prolongements spécialisés des cellules de la glie radiaire, au-delà de la zone intermédiaire à la face interne de la zone marginale, où ils forment une couche cellulaire dense: la plaque corticale qui est une structure transitoire (semaines 8 à 18) (voir illustration 41 ci-dessous). Il faut savoir que la glie radiaire est embryonnaire et transitoire et qu'une partie de la population astrocytaire en dérive.

Par la suite, tous les neuroblastes nouvellement formés vont migrer à travers les couches de neurones différenciés pour se déposer sur le versant externe de la plaque corticale. Ce phénomène est communément appelé le « inside out layering ».

Dès la fin de la sixième semaine (stade 17), la zone ventriculaire diminue sa production de neuroblastes qui sera reprise par une couche de cellules prolifératives situées entre la zone ventriculaire et intermédiaire, la zone subventriculaire. Les neurones de cette zone prolifèrent (jusqu'à la naissance) et migrent en périphérie dans la sous plaque, qui va former avec la plaque corticale, le futur cortex cérébral. Le nombre de couches cellulaires de ce dernier va varier en fonction de son origine phylogénique et sa maturité ne sera atteinte qu'à la fin de l'enfance.
Le cortex cérébral constitue la substance grise du cerveau, alors que la zone intermédiaire, très pauvre en corps cellulaires devient la substance blanche.

La cytodifférenciation du cortex cérébral est un phénomène complexe que nous pouvons arbitrairement diviser en deux temps, tout en sachant que les évènements des deux périodes se chevauchent.

Période embryonnaire:
Au 28e jour (stade 10), le tube neural se forme. Le neuroépithélium est initialement cubique unistrafifié puis il devient progressivement pluristratifié. Dès le début de la 5e semaine (stade 14), les premiers neuroblastes issus de la zone ventriculaire migrent pour former la zone du manteau. Au début de la 6e semaine (stade 16), le tube neural s'est différencié en trois zones: ventriculaire, intermédiaire et marginale. A la fin de la période embryonnaire (stade 22), la plaque corticale s'est constituée par migration des neuroblastes issus de la zone intermédiaire et ventriculaire. La zone ventriculaire cesse progressivement sa production de neuroblastes, activité compensée par la formation dans la zone subventriculaire (stade 23).

Période foetale:
La zone ventriculaire va donner naissance à l'épendyme vers la 10e semaine. La zone intermédiaire ne contient presque plus de cellules neuroblastiques et donne la substance blanche corticale. La zone subventriculaire va disparaître au cours du premier mois de vie. La zone marginale périphérique donne la couche moléculaire ou plexiforme. La sous-plaque va former avec la plaque corticale, le cortex cérébral ou pallium, constituant la substance grise du cerveau. En outre, dès le 7e mois les différents types architectoniques néocorticaux se définissent (moteurs, sensoriels et associatifs) en fonction des cellules qui prédominent.

Migration tangentielle

Les mécanismes responsables de la migration tangentielle des neurones issus des éminences ganglionnaires jusqu'au cortex cérébral font actuellement l'objet de nombreuses investigations. Ces neurones suivraient différentes voies en empruntant notamment les fibres corticofuges. Ils atteindraient initialement la couche marginale puis ultérieurement la zone intermédiaire et la plaque corticale. Il est possible que les interneurones ralliant la plaque corticale utilisent la glie radiaire pour migrer de façon radiaire, mais « descendante ». Il en résulterait ainsi une migration neuronale bidirectionnelle avec les neurones en provenance de la zone ventriculaire.

Néocortex et allocortex

Selon son origine phylogénique, le cortex cérébral est divisé en néocortex et en allocortex.

L'allocortex, phylogéniquement le plus ancien, correspond à environ 10% du manteau cortical. Il apparaît précocement entre le 2e et le 3e mois et compte un nombre de couches cellulaires allant de 3 à 6. Il est divisé en:

• mésocortex
  cortex de transition entre le néo et l'archicortex correspondant chez l'adulte au cortex para-hippocampique et au gyrus cingulaire (lobe du corps calleux)
• archicortex
  (du grec archaios = ancien) compte 3 couches cellulaires. Il correspond chez l'adulte au gyrus dentelé et à l'hippocampe (corne d'Ammon)
• paléocortex
  (du grec palaios = très ancien) compte 4 à 6 couches cellulaires, également lié au système olfactif correspondant chez l'adulte aux bulbes et aux tubercules olfactifs, au cortex pyriforme, entorhinal, prorhinal

Le néocortex (du grec neos = nouveau) correspond à environ 90% du manteau cortical se différencie entre le 3e et le 7e mois et se caractérise par la mise en place de 6 couches cellulaires. Il est initialement formé dans la région de l'insula et dans les zones pariétales, puis se développe dans les régions frontales et occipitales.

L'évolution des structures dans le néocortex mature au cours de la période foetale est complexe et a été détaillée dans le chapitre précédent.

• La sous plaque va former avec la plaque corticale, le cortex cérébral et constitue la substance grise du cerveau.
• La zone marginale périphérique donne la couche moléculaire (layer I) ou plexiforme
• La zone intermédiaire ne contient presque plus de cellules neuroblastiques et donne la substance blanche corticale.
• La zone ventriculaire va donner naissance à l'épendyme vers la 10e semaine.

En outre, dès le 7e mois, les différents types architectoniques néocorticaux se définissent (moteurs, sensoriels et associatifs) en fonction des cellules qui prédominent.