Qu'est-ce que le cervelet, quelles parties le composent et quelle fonction a-t-il ?

Rédigé et vérifié par Psychologue Gema Sánchez Cuevas

Écrit par Carolina López De Luis

Dernière mise à jour : 22 décembre, 2022

Le cervelet est une structure qui représente environ 10 % du volume total du cerveau. Il est spécialisé dans le contrôle des mouvements, les intégrations sensorimotrices et l’équilibre corporel. Cette partie du cerveau se situe sous les hémisphères cérébraux, enveloppant le tronc cérébral depuis sa partie dorsale.

Ce qui relie le cervelet au reste du cerveau sont trois voies appelées pédoncules cérébelleux. Il a de multiples connexions avec différentes parties du cortex cérébral qui envoient des informations sur les mouvements du corps. Avec les ganglions de la base, il interagit avec le système sensorimoteur, coordonnant et modulant son activité.

En bref, le cervelet est responsable de la régulation du mouvement et de la posture, en ajustant les sorties des principaux systèmes moteurs. Sa fonction est très importante, et une blessure peut provoquer des déficits très importants et invalidants dans le mouvement, l’équilibre et l’apprentissage des séquences motrices.

« Les neurosciences sont de loin la branche la plus passionnante de la science car le cerveau est l’objet le plus fascinant de l’univers. Chaque cerveau humain est différent, le cerveau rend chaque être humain unique et définit qui il est. »

-Stanley B. Prusiner-

Léonard de Vinci et le terme « cervelet »

Une chose que tout le monde ne sait pas est que l’un des premiers précurseurs des neurosciences était Léonard de Vinci. Passionné comme personne par la physiologie humaine, c’est lui qui a inventé le terme « cervelet ». Nous sommes en l’an 1504, et Vinci passe une grande partie de ses nuits plongé dans une tâche bien précise : fabriquer des moules en cire du cerveau humain et de cette zone qu’il appelait le cervelet, c’est-à-dire « petit cerveau ».

Ses deux petits hémisphères incrustés dans son propre cerveau ont attiré son attention et, déjà à cette époque, il se demandait quelle fonction pouvait avoir cette structure. À ce jour, nous bénéficions déjà d’une grande quantité de données sur cette zone et, en fait, c’est l’une des structures qui intrigue le plus les neurologues.

Il suffit juste d’avancer une donnée : le cervelet ne représente que 10 % du volume cérébral mais, en réalité, il contient près de 80 % du total des neurones de notre cerveau…

Structure du cervelet

À ce jour, nous ne connaissons toujours pas toutes les fonctions du cervelet. Cependant, nous savons clairement comment il se forme. La surface cérébelleuse peut être classée en trois parties différentes : deux hémisphères et le vermis. Concernant son organisation, le cervelet comporte 3 couches :

• La couche granuleuse. C’est la plus interne et elle se compose d’un grand nombre d’interneurones (granulaires et de Golgi).
• La moléculaire. C’est là que les axones des cellules granulaires se rencontrent. Il existe aussi des interneurones, mais différents (étoilés et en corbeille).
• Celles des cellules de Purkinje. Elle se situe entre les deux couches antérieures et est constituée des corps des cellules de Purkinje, seules cellules de projection du cortex cérébelleux. Ses axones se dirigent vers les noyaux profonds du cervelet.

Quant aux noyaux profonds, à l’intérieur de la matière blanche, on trouve 4 paires de noyaux de matière grise :

• Noyau dentelé. Le cervelet envoie le résultat de l’analyse des informations du cortex moteur sur l’initiation du mouvement. Il est impliqué dans l’apprentissage de nouveaux schémas moteurs.
• Noyaux interposés (emboliformes et globuleux). Il est responsable du mouvement des bras et des mains (système rubrospinal) et de l’apprentissage de nouveaux schémas moteurs.
• Noyau fastigial ou noyau de toit. Il traite des fonctions d’équilibre et de mouvement automatique.
• Noyau pontin. Il fait communiquer le cortex frontal d’association et le cortex moteur primaire avec le cervelet latéral.

Principales fonctions

Le cervelet est responsable du contrôle des deux fonctions motrices, telles que la coordination ou l’équilibre. Or, ce sont des tâches connues depuis des décennies, tout comme on sait qu’elles sont essentielles à l’apprentissage moteur. De plus, cette structure effectue des tâches très sophistiquées. L’une d’elles est celle des programmes neuronaux pour le contrôle des mouvements appris. Grâce à lui, nous réalisons des actions automatiques, comme conduire une voiture.

Voyons cependant quelles autres fonctions il remplit.

Le cervelet et les émotions

Le cervelet est relié au système limbique et à l’amygdale cérébrale. Grâce à ce point d’union, nous pouvons réguler nos émotions, associer sensations et sentiments et apprendre de ces processus.

Réguler nos pensées

En 2016, un article intéressant a été publié dans le Journal of Neurology où le Dr Jeremy D. Schmahmann de la Harvard Medical School et directeur de l’unité d’ataxie du Massachusetts General Hospital a révélé quelque chose d’intéressant. Le cervelet est la clé de nos processus cognitifs.

Cette théorie a été développée après une pratique clinique approfondie. Il a pu voir comment les patients atteints de lésions cérébelleuses présentaient des déficits dans les domaines cognitifs de la fonction exécutive, de la cognition spatiale et du langage.

Le cervelet et les mouvements

Le cervelet a des connexions avec différentes parties du système nerveux central, grâce auxquelles il remplit de multiples fonctions :

• Vestibulo-cérébelleuse. Il envoie des signaux correctifs aux noyaux vestibulaires pour modifier la posture et rétablir l’équilibre. Une blessure à cette voie peut provoquer une instabilité et un nystagmus (petits mouvements oculaires rapides).
• Spinocérébelleuse. Il participe au contrôle de la posture et de la locomotion et modifie le tonus musculaire. Il contrôle également les mouvements des membres. Une blessure à cette voie entraînerait une démarche ataxique (décalage et balancement lors de la marche).
• Cérébro-cérébelleuse. Il module les systèmes descendants du cortex cérébral. Il est essentiel pour la coordination des mouvements volontaires et participe à l’initiation des mouvements. Une blessure dans cette connexion entraînerait des mouvements plus longs à démarrer et à terminer.

Dans les différentes connexions du cervelet avec d’autres zones, il agit presque toujours comme un régulateur. Il enregistre des informations et régule les mouvements des différentes parties du corps, en fonction de la structure à laquelle il est connecté. Des fonctions telles que le maintien de l’équilibre ou l’apprentissage d’un mouvement peuvent être difficiles si ces voies sont interrompues.

Cervelet et mémoire de travail

Les connexions cérébro-cérébelleuses sont également impliquées dans les performances lors de tâches de mémoire de travail. Comme on peut le voir dans l’étude suivante, dans un état de repos, la base neuronale qui sous-tend le traitement de la mémoire est directement liée à ces connexions entre le cerveau et le cervelet.

Les mesures effectuées à l’aide de techniques d’IRMf ont permis d’établir un lien entre la mémoire de travail verbale et l’activation des connexions cérébro-cérébelleuses.

Traitement et correction des erreurs

Bien que l’hypothèse selon laquelle le cervelet constitue un système à part entière en raison de son influence sur la détection et la correction des erreurs de comportement doive être révisée, il n’en demeure pas moins que ces processus sont étroitement liés. Ainsi, on sait que les cellules de Purkinje s’activent lorsqu’elles sont confrontées à des environnements très complexes, formant des systèmes neuronaux qui favorisent la création de modèles cognitifs à long terme.

Cervelet et circuits de récompense

Nous poursuivons avec la controverse sur la question de savoir si le cervelet joue un rôle dans la fonction cognitive. À cet égard, le cervelet joue un rôle clé dans le façonnement du traitement cognitif et il est suggéré que le cervelet peut combiner l’apprentissage supervisé et l’apprentissage renforcé pour optimiser l’action dirigée vers un but. Selon cette étude, l’attente d’une récompense, ainsi que sa remise, son importance et son omission, peuvent être encodées dans le cortex cérébelleux.

Que se passe-t-il lorsque le cervelet est blessé ?

Lorsque le cervelet est blessé, certaines de ses fonctions peuvent être compromises et causer des problèmes moteurs. Une perte peut se produire au niveau de la capacité à contrôler avec précision la direction, la force, la vitesse et l’amplitude des mouvements et la capacité de s’adapter aux conditions changeantes des modèles d’outputs.

Les déficits peuvent se produire brutalement par une blessure, ou progressivement par une dégénérescence du cervelet. Le syndrome cérébelleux peut être causé par une lésion du cervelet ou des voies cérébelleuses.

Les lésions organiques peuvent conduire à deux syndromes symptomatiques différents : le syndrome vermian (archicérébelleux) avec des altérations de la statique et de la marche, et le syndrome cérébelleux hémisphérique (néocérébelleux) avec des altérations de la coordination des mouvements. La lésion des voies afférentes produit un syndrome archicérébelleux, et celle des voies efférentes se manifeste par un syndrome néocérébelleux.

Une personne atteinte d’une lésion cérébelleuse peut avoir des difficultés à maintenir une posture stationnaire (debout) et essayer de le faire peut provoquer des tremblements. Il est également courant de détecter des anomalies dans l’équilibre, la démarche, la parole et même dans le contrôle des mouvements oculaires. Ainsi, les mouvements de toutes sortes peuvent être affectés. Il est difficile pour ceux qui en souffrent d’apprendre de nouvelles séquences motrices.

Pathologies qui provoquent une dégénérescence

Certaines maladies neurologiques peuvent provoquer la mort neuronale dans le cervelet. Ainsi, la dégénérescence cérébelleuse peut favoriser les conditions suivantes :

• Sclérose en plaques, dans laquelle les dommages à la myéline peuvent affecter le cervelet.
• Encéphalopathies spongiformes transmissibles, comme par exemple la maladie de la vache folle. Les protéines anormales provoquent une inflammation du cerveau, en particulier du cervelet.
• Ataxie de Friedreich. Elle est causée par des mutations génétiques héréditaires qui tuent progressivement les neurones du cervelet, du tronc cérébral et de la moelle épinière.
• Maladies endocriniennes affectant la thyroïde ou l’hypophyse
• Abus d’alcool chronique qui provoque des dommages cérébelleux temporaires ou chroniques.

Les symptômes les plus caractéristiques de la dégénérescence cérébelleuse sont une démarche bancale et instable avec les jambes écartées, généralement accompagnée d’une oscillation du tronc d’avant en arrière. D’autres symptômes comprennent des mouvements lents, instables et saccadés des bras et des jambes, une parole lente et lente et un nystagmus (petits mouvements oculaires rapides).

La dégénérescence cérébelleuse est souvent la conséquence de mutations génétiques héréditaires qui altèrent la production normale de protéines spécifiques nécessaires à la survie des neurones. Les troubles du cervelet sont rares, mais leur impact peut être très nocif et affecter gravement la qualité de vie des personnes qui en souffrent.

Traitements des affections du cervelet

Certains troubles systémiques (comme l’hypothyroïdie ou la maladie cœliaque) et l’exposition aux toxines peuvent être traités : l’intervention, dans ces cas, dépendra des causes. Dans les lésions structurelles (tumeur, hydrocéphalie), la chirurgie est généralement la solution la plus idéale.

Certaines ataxies peuvent être inversées si l’on traite la cause sous-jacente. Dans d’autres cas, elles peuvent disparaître d’elles-mêmes. Par exemple, un caillot ou un saignement dans le cervelet peut provoquer une ataxie, des maux de tête, des étourdissements, des nausées et des vomissements. Un bon diagnostic permet de prendre en charge correctement le patient, ce qui permettra d’éviter tout dommage permanent.

Cependant, dans de nombreux cas, le traitement est généralement symptomatique. Par exemple, des exercices pour améliorer l’équilibre, la posture et la coordination, ainsi que des dispositifs d’aide à la marche, à l’alimentation et à d’autres activités quotidiennes.

Enfin, pour éviter l’apparition de troubles cérébelleux il est recommandé :

• Éviter la consommation excessive de boissons alcoolisées, ainsi que la prise de certains médicaments, comme les barbituriques et les benzodiazépines,
• Éviter l’exposition aux métaux lourds tels que le mercure et le plomb ou aux solvants tels que ceux utilisés dans la peinture. Ceux-ci endommagent les cellules nerveuses du cervelet, entraînant une ataxie.
• Limiter la consommation de cigarettes car cela augmente le risque d’accident vasculaire cérébral
• Faire de l’exercice physique ou une activité physique régulière est bénéfique pour le cœur et les vaisseaux sanguins et réduit le risque d’accident vasculaire cérébral,
• Protéger sa tête avec l’utilisation de casques, en particulier dans les sports extrêmes.

Comme vous pouvez le constater, cette minuscule structure, si insignifiante au début de son étude, s’est révélée être l’une des zones du cerveau les plus importantes pour le bon fonctionnement du corps et de l’esprit. Malheureusement (et heureusement), il reste encore beaucoup à découvrir à son sujet, alors n’hésitez pas à vous tenir au courant des dernières nouvelles neuroscientifiques concernant le cervelet.