RESUME

L’étude des fibres de la substance blanche de l’encéphale demeure complexe. Pour ce faire plusieurs méthodes ont été utilisées pour mieux comprendre la disposition de la micro anatomie de ces fibres. La technique de dissection des fibres ex vivo fût la première technique .Elle a ensuite été abandonnée au profit du microtome et de l’histologie du fait des difficultés pratiques engendrées. C’est à partir de 1956 qu’elle a connu un regain d’intérêt avec son amélioration par Josef Klingler. A partir des années 2000 alors que la technique continue d’être améliorée, une autre technique de dissection in vivo est mise au point. Les méthodes de d’étude de la substance blanche de l’encéphale se résument à la dissection selon la technique de Klingler et la tractographie réalisée par l’IRM en tenseur de diffusion.

Mots clés : Anatomie, Technique de Klingler, Tractographie, Substance blanche

ABSTRACT

The study of the central nervous white matter remains a difficult subject. Many techniques have been used to dissect the white matter pathways. In 1956 Josef Klingler improved the white matter fibers dissection technique. His work developed in 2000 was summarized in a new atlas in vivo white matter fibber dissection called tractography. Current technique is based on Klingler’s methods and tractography using MRI tensor diffusor

Keywords: Anatomy, Klingler’s methods, Tractography, Central nervous system, white matter.

INTRODUCTION

L’anatomie de la substance blanche plus particulièrement celle de l’encéphale demeure complexe. Son étude a connu divers époque qui sont la technique de dissection des fibres, l’histologie et le microtome, la technique de Klingler et actuellement la dissection in vivo par l’IRM en tenseur de diffusion.
Les méthodes récentes d’étude se résument a la méthode de Klingler et à la tractographie réalisée par l’IRM en tenseur de diffusion Aussi le présent travail qui a un objectif didactique se propose d’exposer ces deux méthodes d’étude et d’en discuter les caractéristiques communes.

TECHNIQUE DE DISSECTION SELON KLINGLER [7]

1.1/Technique de prélèvement

L’encéphale était prélevé moins de 36 heures après le décès (Figure 1) et aussitôt immergé dans l’eau. Le prélèvement s’est fait sur un sujet installé en position de décubitus dorsal. Après la réalisation d’un scalp, l’on découpait la voûte crânienne à l’aide d’une scie à plâtre. L’enveloppe durale était ensuite découpé surtout celle de la base. A ce stade l’ensemble de l’encéphale restait solidaire de la base du crâne du fait du tronc cérébral de l’artère basilaire et des nerfs crâniens surtout le nerf optique et le chiasma. Ces différentes structures anatomiques sont ensuite sectionnées et l’encéphale fût recueilli dans une bassine remplie d’eau.

1.2/ Méthode de conservation [7]

La fixation s’effectuait immédiatement dans une solution formolée à 5 %, dans laquelle l’encéphale était suspendu par une ficelle nouée à l’artère basilaire. Cette suspension préservait la morphologie de l’encéphale en évitant un contact avec le fond du cristallisoir. Les bains ont été renouvelés à un rythme hebdomadaire durant 3 mois jusqu’à l’obtention d’un parenchyme encéphalique ferme mais non dur.
Après lavage à l’eau courante, les encéphales étaient ensuite congelés à 15° durant 3 à 5 jours dans un réfrigérateur. Ils sont ensuite disséqués et conservés dans une solution de formol à 5 % (Figure 2). Après cette préparation, la substance grise devenait spongieuse et les faisceaux de substance blanche s’individualisaient.

1.3/ Technique de dissection selon Klingler [7]

Le cortex était réséqué à la curette et les faisceaux blancs sous jacents pouvaient être progressivement suivis en les pelant sous microscope opératoire Zeiss OPMI 9FC Oberkechen Germany. Une fois qu’un faisceau était isolé, des mensurations étaient réalisées (notamment la longueur et la distance par rapport à d’autres structures cérébrales). Les photographies des étapes successives de la dissection étaient réalisées. Le cortex cérébral était retiré à l’œil nu au sommet des gyri ou sous microscope au fond des sillons à l’aide de curettes et de spatules. L’ablation du cortex cérébral exposait les fibres courtes d’association en “U” qui relient deux gyri adjacents. Les différents faisceaux de la substance sub corticale pouvaient alors être étudiés. L’exérèse progressive des fibres arquées des opercules fronto-orbitaire, fronto- pariétal et temporal exposait l’insula (Figures 3).

2/ Tractographie réalisée par une IRM en tenseur de diffusion

La méthode est basée sur la propriété fortement anisotropique de la substance de l’encéphale.

Elle est basée sur le fait que la direction des molécules traduit l’orientation des tractus Par définition l’anisotropie est le fait que la structure ici la substance blanche de l’encéphale n’a pas le comportement dans les trois dimensions dans l’espace. L’isotropie est le contraire de l’anisotropie.

2.1/Base mathématique et physique [3, 4,8]

Les molécules diffusent spontanément en fonction du gradient de concentration du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré, ce qu’exprime la première loi de Fick :Jx= – Dx dC/dx où Jx représente le flux moléculaire macroscopique selon Ox par unité de surface, Dx le coefficient de diffusion dans la direction Ox, à une température donnée et pour un milieu donné, et dC/dx la variation de concentration.
Cependant, au sein d’un milieu homogène (dC/dx = 0), il se manifeste aucun flux macroscopique, et seule une approche statistique des flux microscopiques liés aux mouvements browniens peut être développée
Au sein de l’axoplasme, les molécules d’eau se déplacent plus facilement et plus rapidement parallèlement à la trajectoire de l’axone plutôt que perpendiculairement à celui-ci en raison de la présence imperméabilisante de la membrane plasmique et de la gaine de myéline.

2.2/Tenseur de diffusion

Un tenseur est une forme algébrique multilinéaire qui généralise la notion de vecteur et peut se présenter comme une matrice à i colonnes et j lignes .la structure cellulaire ou tissulaire peut imposer des coefficients de diffusion différent dans les trois dimensions de l’espace : DXX ≠ DYY ≠ DZZ. Dans un repère propre permettant de supprimer les éléments non diagonaux. Le tenseur se réduit à une matrice diagonale dont les éléments non nuls se confondent avec les valeurs propres : λ1 , λ2 et λ3 et le repère propre associé est engendré par trois vecteurs . ,DXX . DXX étant la valeur scalaire du coefficient de diffusion le tenseur Dij à neuf composante (un tenseur est une forme algébrique multilinéaire qui généralise la notion de vecteur) on peut écrire que . Le Calcul de fraction d’anisotropie est fait selon l’équation suivante :

Figure 4

2.3/Diffusion et faisceaux neuro-anatomiques [5,8]

La réalisation de la tractographie nécessite une acquisition sur un appareil d’IRM développant un champ magnétique de 3 teslas.
La substance blanche de l’encéphale est fortement anisotrope c’est-à-dire qu’elle n’a pas les mêmes comportements biomécaniques dans les trois directions de l’espace.
L’axe principal du repère propre de la fibre nerveuse, attaché à la plus grande valeur propre sera aligné sur la trajectoire locale de l’axone, et les deux autres axes. La diffusion globale d’un certain volume d’un faisceau donné dépendra du nombre de fibre, leur diamètre, de leur structure interne, de leur degré de myélinisation de parallélisme et de leur topographie.

REFERENCES

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