Tronc cérébral : formation réticulée
Noyaux du raphé : groupe rostral caudal
Noyau médian du raphé (MNR) : fonctions

On pense que la commande locomotrice de la locomotion est relayée aux générateurs de schémas centraux de la moelle épinière via la région locomotrice mésencéphalique (MLR), une zone du tronc cérébral décrite pour la première fois en 1966 par Shik et al. (1966b). Le MLR est défini fonctionnellement comme une région mésencéphalique dans laquelle des intensités croissantes de stimulation électrique induisent une transition d'un état stationnaire à la marche puis à la course avec de courtes latences (Shik et al., 1966a, Shik et al., 1966b). Chez les mammifères, le MLR chevauche le noyau cunéiforme (Cun), le noyau réticulaire mésencéphalique (MRN) et le noyau tegmental pédonculopontin (PPTg) (Garcia-Rill et al., 1986, Ryczko et Dubuc, 2013). Le MLR est composé de trois types de cellules neurochimiquement distincts: glutamatergique, GABAergique et cholinergique (Martinez-Gonzalez et al., 2011). Bien que les principales populations cellulaires du MLR donnent lieu à des projections ascendantes dans le cerveau antérieur qui peuvent être pertinentes pour la récompense, l'excitation et l'état cortical (Ehrich et al., 2014, Grace, 2010, Lee et al., 2014, Thompson et Felsen , 2013), le contrôle de la locomotion semble être piloté par des sorties descendantes car la locomotion est intacte chez les animaux décérébrés (Bedford et al., 1992, Whelan, 1996).

Fonctions

Comportement émotionnel

1. Le noyau médian du raphé (MRN) se projette sur différentes structures et est la principale source des projections ascendantes de 5-HT vers les zones limbiques du cerveau antérieur qui contrôlent le comportement émotionnel. Le noyau dorsal du raphé (DRN) s'y projette également.

Par contre, leur physiologie n'est pas identique (Median and Dorsal Raphe Neurons Are Not Electrophysiologically Identical 2004).

• Dans le DRN, les neurones sérotoninergiques et non sérotoninergiques présentent des caractéristiques similaires.
• Dans la MRN, les neurones sérotoninergiques et non sérotoninergiques ont des caractéristiques différentes. Les neurones sérotoninergiques du MRN ont une constante de temps plus courte et une plus grande amplitude de posthyperpolarisation (AHP) que les neurones sérotoninergiques du DRN.
• L'efficacité de la réponse provoquée par l'activation du récepteur 5-HT1A était supérieure dans les neurones contenant du DRN que du MRN, alors que la puissance était similaire, impliquant une plus grande auto-inhibition dans la DRN.
• Les neurones non-5-HT-contenant du DRN répondent à l'activation du récepteur 5-HT1A, alors que les neurones non-5-HT-contenantdu MRN ne répondent pas.
• Les agents neurotoxiques attaquent les neurones du DNR, mais pas ceux du MNR (Distinct morphologic classes of serotonergic axons in primates exhibit differential vulnerability to the psychotropic drug 3,4-methylenedioxymethamphetamine 1989)

Ces différences dans les caractéristiques cellulaires et les réponses médiées par les récepteurs 5-HT1A pourraient permettre de comprendre le rôle de ces deux circuits sérotoninergiques dans les processus physiologiques normaux et dans l'étiologie et le traitement des états physiopathologiques.

2. En outre, les projections du MRN sur la substantia nigra modulent l'activité dopaminergique dans le cerveau antérieur, mais de manière variable suivant les voies dopaminergiques ( relations sérotonine-dopamine).

• inhibition de la voie nigro-striée qui projette sur les ganglions de la base pour une activité motrice harmonieuse, par contact direct avec les neurones dopaminergiques de la substantia nigra,
• augmentation de l'activité de la voie mésocorticale, responsable des symptômes négatifs de la psychose,
• inhibition de la voie tubéro-infundibulaire (augmentation de la sécrétion de prolactine),
• aucune action sur la voie mésolimbique, responsable des symptômes positifs de la psychose.

Les projections MRN ferait partie d'un système de désinhibition/inhibition comportementale qui se manifestent pendant les phases maniaques et dépressives du trouble bipolaire (Effect of lithium on behavioral disinhibition induced by electrolytic lesion of the median raphe nucleus 2015).

3. Enfin, les projections du MRN sur le locus coeruleus modulent l'activité noradrénergique.

Actions sur l'hippocampe

Mémoire

1. La formation hippocampique est connecté de manière massive via des projections directes et des projections indirectes via les noyaux septaux et mamillaires (Collateral projections from the median raphe nucleusto the medial septum and hippocampus 2001).

8 à 12% des cellules sont doublement marquées de manière rétrograde avec :

• le septum médial et CA1, CA3, le gyrus denté de l'hippocampe dorsal, l'hippocampe ventral,
• le septum médial latéral et le gyrus denté.

2. Ces cellules du MRN qui envoient des projections collatérales au septum médial et à l'hippocampe joueraient un rôle dans la modulation de la désynchronisation de l'EEG de l'hippocampe, i.e. dans les processus de consolidation de la mémoire déclarative ou explicite (Mesopontine median raphe regulates hippocampal ripple oscillation and memory consolidation 2015).

• Les oscillations rapides (transitoires) de haute fréquence (" ripples " en anglais) du potentiel de champ CA1 hippocampique (environ 200 Hz) sont essentielles pour la consolidation de la mémoire explicite (Rythmes cérébraux et codage neural de la mémoire 2011).
• Or, lors de décharges du MRN, les " ripples " étaient absentes. L'inhibition du MRN les augmente.

3. Le noyau dorsal (DNR) envoie aussi des projections collatérales au septum médial et à l'hippocampe, mais semble-t-il moins moins fortes (Median and Dorsal Raphe Neurons Are Not Electrophysiologically Identical 2004).

Rythme thêta hippocampique

1. Le MRN inhibe aussi le rythme thêta hippocampique et celui de l'aire septale médiale dont le rôle serait d'influencer le décours temporel des computations néocorticales. L'inhibition sérotoninergique est suffisante, à elle seule, pour désynchroniser ce rythme.

• Le rythme thêta permettrait de coordonner l’activité d’ensembles de neurones distribués dans de vastes zones hippocampiques et corticales.
• Le MRN serait donc un antagoniste fonctionnel de la formation réticulée qui joue un rôle essentiel dans la génération du rythme thêta hippocampique.

2. Des récepteurs GABA sont exprimés dans le MRN par des cellules sérotoninergiques et non sérotoninergiques, y compris les neurones GABAergiques et glutamatergiques (GABAergic Control of the Ascending Input From the Median Raphe Nucleus to the Limbic System 2005).

Le réseau GABAergique peut moduler deux voies ascendantes à effet opposé sur le rythme thêta :

• en supprimant l'inhibition sérotoninergique des générateurs thêta,
• en régulant l'activité des générateurs thêta de la zone septale par le noyau (ou zone) supramamillaire (SUM) cholinergique de l'hypothalamus (Supramammillary Nucleus Afferents to the Dentate Gyrus Co-release Glutamate and GABA and Potentiate Granule Cell Output 2018).

Le mécanisme pourrait être le suivant.

a. Pendant les stades non thêta, la sortie MRN est dominée par l'activité sérotoninergique.

b. Au début du stade thêta, la stimulation excitatrice entrante augmente le tonus GABAergique et supprime l'activité sérotoninergique via les GABAA et GABAB-R, libérant ainsi les circuits générateurs du rythme thêta de l'inhibition sérotoninergique (GABA B receptors in the median raphe nucleus: distribution and role in the serotonergic control of hippocampal activity 2001).

• Le système 5-HT/GABA du MNR est stabilisé par rétroaction via les autorécepteurs 5-HT1A et les neurones onGABAergiques 5-HT2-R (Serotonin 5-HT(2) receptors activate local GABA inhibitory inputs to serotonergic neurons of the dorsal raphe nucleus 2000).
• Les GABAB-R sont recrutés par l'augmentation de la concentration GABAergique et la synchronisation des décharges des cellules GABAergiques. (GABA release in the dorsal raphe nucleus: role in the control of REM sleep 1997)

Outre l'inhibition des neurones sérotoninergiques putatifs glutamatergiques (Possible glutamatergic/aspartatergic projections to the supramammillary nucleus and their origins in the rat studied by selective [(3)H]D-aspartate labelling and immunocytochemistry 2002), des circuits promoteurs du rythme thêta sont activés qui peuvent également être les cibles de l'inhibition GABAergique (The role of the supramammillary area of the hypothalamus in cognitive functions 2018).

Striatum

Le noyau médian du raphé interagit avec le striatum via :

• la substantia nigra (cf. plus haut),
• les noyaux thalamiques intralaminaires.

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