15.3 Contrôle central
Objectifs d'apprentissage
À la fin de cette section, vous serez en mesure de :
- Décrire le rôle des centres supérieurs du cerveau dans la régulation autonome
- Expliquer le lien entre l'hypothalamus et l'homéostasie
- Décrire les régions du SNC qui relient le système autonome à l'émotion
- Décrire les voies importantes pour le contrôle descendant du système autonome
Le réflexe photomoteur (Figure 15.10) commence lorsque la lumière frappe la rétine et provoque un signal qui se propage le long du nerf optique. Il s'agit d'une sensation visuelle, car la branche afférente de ce réflexe partage simplement la voie des sens spécialisés. Une lumière vive frappant la rétine entraîne une réponse parasympathique, via le nerf oculomoteur, suivie par la fibre postganglionnaire du ganglion ciliaire, qui stimule les fibres circulaires de l'iris à se contracter et à constricter la pupille. Lorsque la lumière frappe la rétine d'un œil, les deux pupilles se contractent. Lorsque cette lumière est retirée, les deux pupilles se dilatent à nouveau pour revenir à la position de repos. Lorsque le stimulus est unilatéral (présenté à un seul œil), la réponse est bilatérale (les deux yeux). Il n'en va pas de même pour les réflexes somatiques. Si vous touchez un radiateur chaud, vous ne retirez que ce bras, pas les deux. Le contrôle central des réflexes autonomes est différent de celui des réflexes somatiques. L'hypothalamus, ainsi que d'autres localisations du SNC, contrôle le système autonome.
Structures du prosencéphale
Le contrôle autonome est basé sur les réflexes viscéraux, composés des branches afférentes et efférentes. Ces mécanismes homéostatiques sont basés sur l'équilibre entre les deux divisions du système autonome, ce qui entraîne un tonus pour divers organes basé sur l'apport prédominant des systèmes sympathique ou parasympathique. La coordination de cet équilibre nécessite une intégration qui commence par les structures du prosencéphale comme l'hypothalamus et se poursuit dans le tronc cérébral et la moelle épinière.
L'hypothalamus
L'hypothalamus est le centre de contrôle de nombreux mécanismes homéostatiques. Il régule à la fois la fonction autonome et la fonction endocrine. Les rôles qu'il joue dans les réflexes pupillaires démontrent l'importance de ce centre de contrôle. Le nerf optique se projette principalement vers le thalamus, qui est le relais nécessaire vers le cortex occipital pour la perception visuelle consciente. Une autre projection du nerf optique, cependant, va vers l'hypothalamus.
L'hypothalamus utilise ensuite cette entrée du système visuel pour déclencher les réflexes pupillaires. Si la rétine est activée par des niveaux élevés de lumière, l'hypothalamus stimule la réponse parasympathique. Si le message du nerf optique montre que de faibles niveaux de lumière tombent sur la rétine, l'hypothalamus active la réponse sympathique. La sortie de l'hypothalamus suit deux principaux tractus, le faisceau longitudinal dorsal et le faisceau prosencéphalique médial (Figure 15.11). Le long de ces deux tractus, l'hypothalamus peut influencer le noyau d'Edinger-Westphal du complexe oculomoteur ou les cornes latérales de la moelle épinière thoracique.
Ces deux tractus relient l'hypothalamus aux principaux noyaux parasympathiques du tronc cérébral et aux neurones préganglionnaires (centraux) de la moelle épinière thoracolombaire. L'hypothalamus reçoit également des informations d'autres zones du prosencéphale via le faisceau prosencéphalique médial. Le cortex olfactif, les noyaux septaux du prosencéphale basal et l'amygdale se projettent dans l'hypothalamus via le faisceau prosencéphalique médial. Ces structures du prosencéphale informent l'hypothalamus de l'état du système nerveux et peuvent influencer les processus régulateurs de l'homéostasie. Un bon exemple de cela se trouve dans l'amygdale, qui est située sous le cortex cérébral du lobe temporal et joue un rôle dans notre capacité à nous souvenir et à ressentir des émotions.
L'amygdale
L'amygdale est un groupe de noyaux dans la région médiale du lobe temporal qui fait partie du lobe limbique (Figure 15.12). Le lobe limbique comprend des structures impliquées dans les réponses émotionnelles, ainsi que des structures qui contribuent à la fonction de la mémoire. Le lobe limbique a de fortes connexions avec l'hypothalamus et influence l'état de son activité en fonction de l'état émotionnel. Par exemple, lorsque vous êtes anxieux ou effrayé, l'amygdale enverra des signaux à l'hypothalamus le long du faisceau prosencéphalique médial qui stimuleront la réponse sympathique de lutte ou de fuite. L'hypothalamus stimulera également la libération d'hormones de stress par son contrôle du système endocrinien en réponse à l'apport de l'amygdale.
Le bulbe rachidien
Le bulbe rachidien contient des noyaux appelés centre cardiovasculaire, qui contrôle les muscles lisses et cardiaques du système cardiovasculaire par des connexions autonomes. Lorsque l'homéostasie du système cardiovasculaire se modifie, par exemple lorsque la pression artérielle change, la coordination du système autonome peut être réalisée dans cette région. De plus, lorsque des entrées descendantes de l'hypothalamus stimulent cette zone, le système sympathique peut augmenter l'activité du système cardiovasculaire, par exemple en réponse à l'anxiété ou au stress. Les fibres sympathiques préganglionnaires responsables de l'augmentation de la fréquence cardiaque sont appelées nerfs accélérateurs cardiaques, tandis que les fibres sympathiques préganglionnaires responsables de la constriction des vaisseaux sanguins composent les nerfs vasomoteurs.
Plusieurs noyaux du tronc cérébral sont importants pour le contrôle viscéral des principaux systèmes d'organes. Un noyau du tronc cérébral impliqué dans la fonction cardiovasculaire est le noyau solitaire. Il reçoit des informations sensorielles sur la pression artérielle et la fonction cardiaque des nerfs glossopharyngien et vague, et sa sortie activera la stimulation sympathique du cœur ou des vaisseaux sanguins via la corne latérale thoracique supérieure. Un autre noyau du tronc cérébral important pour le contrôle viscéral est le noyau moteur dorsal du nerf vague, qui est le noyau moteur pour les fonctions parasympathiques attribuées au nerf vague, y compris la diminution de la fréquence cardiaque, la constriction des bronches dans les poumons et l'activation de la fonction digestive via le système nerveux entérique. Le noyau ambigu, nommé pour son histologie ambiguë, contribue également à la sortie parasympathique du nerf vague et cible les muscles du pharynx et du larynx pour la déglutition et la parole, ainsi que contribue au tonus parasympathique du cœur avec le noyau moteur dorsal du nerf vague.
Lien avec le quotidien
L'exercice et le système nerveux autonome
En plus de son association avec la réponse de lutte ou de fuite et les fonctions de repos et de digestion, le système autonome est responsable de certaines fonctions quotidiennes. Par exemple, il entre en jeu lorsque les mécanismes homéostatiques changent dynamiquement, comme les changements physiologiques qui accompagnent l'exercice. Monter sur le tapis de course et faire un bon entraînement entraînera une augmentation de la fréquence cardiaque, une respiration plus forte et plus profonde, l'activation des glandes sudoripares et la suspension de l'activité du système digestif. Ce sont les mêmes changements physiologiques associés à la réponse de lutte ou de fuite, mais il n'y a rien qui vous poursuit sur ce tapis de course.
Il ne s'agit pas d'un simple mécanisme homéostatique à l'œuvre car « maintenir l'environnement interne » signifierait ramener tous ces changements à leurs valeurs de consigne. Au lieu de cela, le système sympathique est devenu actif pendant l'exercice afin que votre corps puisse faire face à ce qui se passe. Un mécanisme homéostatique gère la décision consciente de pousser le corps loin d'un état de repos. Le cœur, en fait, s'éloigne de sa valeur de consigne homéostatique. Sans aucune contribution du système autonome, le cœur battrait à environ 100 battements par minute, et le système parasympathique ralentit cela à la fréquence de repos d'environ 70 battements par minute. Mais au milieu d'un bon entraînement, vous devriez voir votre fréquence cardiaque à 120-140 battements par minute. On pourrait dire que le corps est stressé à cause de ce que vous lui faites. Les mécanismes homéostatiques essaient de maintenir le pH sanguin dans la plage normale, ou de maintenir la température corporelle sous contrôle, mais ceux-ci sont en réponse au choix de faire de l'exercice.
Lien interactif
Regardez cette vidéo pour en savoir plus sur les réponses physiques à l'émotion. Le système autonome, qui est important pour réguler l'homéostasie des systèmes d'organes, est également responsable de nos réponses physiologiques aux émotions telles que la peur. La vidéo résume l'étendue des réactions du corps et décrit plusieurs effets du système autonome en réponse à la peur. Sur la base de ce que vous avez déjà étudié sur la fonction autonome, quel effet vous attendriez-vous à associer à l'activité parasympathique, plutôt que sympathique ?