1.1 La vascularisation encéphalique.

Irene Ollivier, M.D., neurochirurgie, CHRU Strasbourg, janvier 2021

Memento didactique

La richesse vasculaire encéphalique est inhérente à la haute consommation continue en glucose et en oxygène dont le fonctionnement neuronale est dépendant sans possibilité de stockage. Il s’agit d’une vascularisation terminale (non anastomotique) au niveau des branches perforantes, cependant une dynamique d’organisation des artères afférentes constitue différents niveaux d’anastomose. Il existe une certaine indépendance des systèmes artériels et veineux, avec une particularité liée à la barrière hémato-encéphalique.
http://web5.unilim.fr/colneuro-test/videos/JNE2016/JNE2016-3.html

1. Vascularisation artérielle
I. Axes

1) Axe carotidien
L’artère carotide primitive provient du tronc artériel brachio-céphalique à droite et de l’arc aortique à gauche (dans 75% des cas). Lors de son trajet ascendant cervical, elle se divise à hauteur de la 4ème vertèbre cervicale en artère carotide externe pour la vascularisation de la face et du cou, et en artère carotide interne (ACI) qui ne donne pas de branche au niveau de son segment cervical (C1) et s’engage dans le canal carotidien (C2) par le trou carotidien (face postéro-inférieure du rocher). Les branches au niveau du segment intra-pétreux (C2-C3) sont l’artère carotido-tympanique, l’artère du canal ptérygoïdien (ou vidienne) et des artères périostées. Elle émerge en intracrânien au niveau du trou déchiré antérieur (foramen lacerum) pour réaliser au sein du segment intra-caverneux (C4-C5), le siphon carotidien par une double inflexion à angulation variable [1, 2]. Elle donne au niveau du segment intra-caverneux, des rameaux artériels destinés aux méninges, aux nerfs crâniens et à l’hypophyse [3]. Elle quitte le sinus caverneux en dedans de l’apophyse clinoïde antérieure en passant par un anneau dural distal pour pénétrer dans l’espace sous arachnoïdien (C6), latéralement au nerf optique, elle se dirige en arrière et en dessous de celui-ci [4]. Les branches collatérales sont :

  • l’artère hypophysaire supérieure (qui forme un cercle plexuel autour de la tige pituitaire),
  • l’artère ophtalmique (qui se dirige en avant par le canal optique dans l’orbite, d’abord à la face inférieure du nerf optique puis à sa face supérieure jusqu’au globe oculaire),
  • l’artère communicante postérieure (ACoP) (à la face postérieure du segment C7 de l’ACI, qui se dirige vers l’arrière et s’abouche dans le segment P1 de l’artère cérébrale postérieure),
  • et l’artère choroïdienne antérieure (AChA) [vidéo 1] (à la face postérieure de l’ACI, au-dessus de l’AcoP, qui comprend une portion proximal cisternal, en dedans de l’uncus sous le tractus optique puis une portion distal ventriculaire après son passage par la fissure choroïdienne) [5]. 16_ANAT_Chorodidienne_Morandi_VIDEO
    Le terminaison carotidienne est réalisée au niveau de l’espace perforé antérieur par la bifurcation en artère cérébrale moyenne (ACM) et en artère cérébrale antérieure (ACA).
    1.1) Artère cérébrale moyenne
    L’artère cérébrale moyenne [vidéo 2], de calibre plus gros, comprend un segment proximal M1 sphénoïdal dont l’orientation est latérale, parallèlement à l’arête sphénoïdale, en arrière de celle-ci. Plusieurs artères perforantes, les branches lenticulo-striées, se détachent de ce segment vers l’espace perforé antérieur pour la vascularisation des noyaux de la base, du noyau caudé et de la capsule interne (territoire profond de l’ACM). Les branches de division de l’ACM situées dans la fissure latérale sont variables avec une bifurcation (78%), une trifurcation ou des troncs multiples. Le segment M2 insulaire commence après le genou de l’ACM (tournant à 90°) vers le compartiment operculo-insulaire. Le segment M3 operculaire commence au niveau du sillon circulaire de l’insula jusqu’à la surface de la fissure latérale (sylvienne). Enfin, le segment M4 correspond aux branches de la surface corticale avec une variabilité de distribution. Les territoires superficiels vascularisés par l’ACM correspondent au cortex frontal avec les artères orbitofrontale, préfrontale, précentrale, et centrale, au cortex pariétal avec les artères pariétales antérieure et postérieure, et l’artère angulaire, et au cortex temporal avec les artères temporo-polaire, temporales antérieures, moyennes et postérieure, et temporo-occipitale [6].
    1.2) Artère cérébrale antérieure
    L’artère cérébrale antérieure 16_ANAT_ACA_Peltier_VIDEO correspond à la branche médiale de la bifurcation carotidienne avec un segment A1 pré-communicant, à orientation médiale, horizontale et cisternal située au-dessous du nerf optique et du chiasma vers la fissure longitudinale (inter-hémisphérique). Des branches perforantes lenticulo-striées médiales, passant par l’espace perforé antérieure, vont vasculariser les voies optiques, l’hypothalamus, la partie orbitaire du lobe frontal et les structures olfactives [7] ; dont l’artère récurrente de Heubner qui prend en charge la tête du noyau caudé, le bras antérieur de la capsule interne et une partie du noyau lenticulaire [8, 9]. L’artère communicante antérieure (AcoA) est une branche courte à la jonction A1-A2 qui unit les ACA droite et gauche [10]. Le segment A2 post-communicant remonte vers le haut et l’arrière en suivant le genou du corps calleux. Il se divise en artère calloso-marginale (inconstante) qui suit le sillon cingulaire et en artère péricalleuse A3 qui suit le corps calleux jusqu’au splenium vascularisé par la branche péricalleuse de l’artère cérébrale postérieure, réalisant une anastomose. Les branches corticales de l’ACA sont de disposition variable, avec une artère orbito-frontale, une artère fronto-polaire, des artères frontales internes antérieure, moyenne et postérieure, une artère paracentrale et des artères pariétales supérieure et inférieure [11].

2) Axe vertébro-basilaire
L’artère vertébrale (AV) a pour origine l’artère sous-clavière avec un trajet ascendant (segment V1 pré-transversaire) pour pénétrer dans le foramen transversaire de la 6ème vertèbre cervicale et continuer dans le canal transversaire (segment V2 transversaire) jusqu’à contourner la masse latérale de l’axis. L’AV (segment V3 atloïdo-axoïdien) pénètre dans le foramen transversaire de l’atlas puis passe en intracrânien en franchissant la membrane occipito-atloïdienne au niveau du foramen magnum. Elle chemine en dehors du bulbe et en avant du nerf hypoglosse (segment V4 intracrânien), suit le sillon bulbo-pontique pour former le tronc basilaire (TB) par union des artères vertébrales droite et gauche à la jonction bulbo-pontique. Au niveau de la fosse postérieure, elle donne les artères spinales antérieure et postérieure, des branches méningées, des rameaux bulbaires et l’artère cérébelleuse postéro-inférieure (PICA) qui contourne le bulbe formant une boucle à concavité supérieure vers la surface de la tonsille cérébelleuse qu’elle vascularise ainsi que le plexus choroïde du 4ème ventricule, le vermis et les hémisphères cérébelleux.
Le tronc basilaire suit un trajet ascendant médian le long du sillon basilaire à la face antérieure du pont pour se terminer par la bifurcation en artères cérébrales postérieures (ACP) droite et gauche au niveau de la jonction ponto-mésencéphalique. Les branches du TB sont : - les artères pontines perforantes,

  • les artères cérébelleuses antéroinférieures (AICA) qui émergent au niveau du paquet acoustico-facial pour vasculariser la partie antérieure des hémisphères cérébelleux, le floculus, une partie du plexus choroïde du 4ème ventricule et le pédoncule cérébelleux moyen,
  • et les artères cérébelleuses supérieures qui chemine au-dessous du nerf oculo-moteur
    avec une branche latérale pour la face latérale et supérieure du cervelet, les pédoncules cérébelleux supérieur et moyen et le noyau denté, et une branche médiale pour la face supérieure des hémisphères cérébelleux et le vermis.
    L’artère cérébrale postérieure (ACP) [12] contourne le mésencéphale au niveau de la citerne inter-pédonculaire (segment P1 cisternal pédonculaire et pré-communicant) en donnant des rameaux perforants mésencéphaliques et thalamiques au niveau de l’espace perforé postérieur. Elle devient supratentorielle dans la citerne ambiante après l’abouchement de l’AcoP (segment P2 cisternal ambiant) et donne à ce niveau les branches suivantes :
  • artères thalamo-géniculées destinées au pulvinar, aux corps géniculés, à la capsule interne et au tractus optique,
  • artères perforantes pédonculaires,
  • branche ventriculo-choroïdienne qui donne les artères choroïdienne postéromédiales et posterolatérales qui s’engage dans la fissure choroïdienne et s’anastomose avec les branches terminales de l’AchA,
  • artères corticales temporales inférieures antérieure, moyenne et postérieure qui vascularisent la face inféro-médiale du lobe temporal [13] et s’anastomose avec l’ACM.
    Puis l’ACP poursuit son trajet vers l’arrière dans la citerne colliculaire entre le pulvinar et le sillon calcarin (segment P3 cérébral postérieur) pour donner les branches corticales pariéto-occipitales vascularisant le cunéus, le précunéus et le gyrus occipital supérieur, l’artère calcarine dans le sillon calcarin pour la vascularisation du cortex visuel occipital et les artères spléniales (péricalleuses postérieures) pour le splénium du corps calleux qui s’anastomose avec l’ACA.

II. Anastomoses
1) Anastomoses extra-intra crâniennes
Il existe des anastomoses entre l’artère carotide externe et l’artère carotide interne. Cette circulation collatérale est principalement médiée par l’artère ophtalmique [14] (branche de l’ACI) et par les collatérales leptoméningées. Elle peut impliquer l’artère méningée moyenne, l’artère méningée accessoire, les artères temporales superficielle et profonde, l’artère infra-orbitaire et l’artère faciale [15]. La branche inférieure du tronc inféro-latérale (branche intra-caverneuse de l’ACI) peut s’anastomoser avec un rameau de l’artère méningée moyenne [16].
Des anastomoses carotido-basilaires anormales ont été décrites par persistance d’artères embryonnaires, il s’agit de l’artère trigéminée qui réalise une anastomose entre la portion intra-caverneuse de l’ACI et la partie moyenne du tronc basilaire ; de l’artère hypoglosse qui anastomose l’ACI au niveau de sa portion C2 à la portion inférieure du tronc basilaire ; et de l’artère acoustique au niveau du rocher qui est exceptionnelle [17]. Un cas d’anastomose entre l’artère carotide externe et l’artère vertébrale est décrit par le canal hypoglosse comme un reliquat de l’artère proatlantale primitive et de l’artère hypoglosse [18].

2) Le cercle artériel du cerveau
Le cercle artériel du cerveau (décrit initialement par T. Willis en 1664) [17, 19] est situé au niveau de la base du crane, il relie les systèmes carotidiens et vertébro-basilaire, par des artères communicantes antérieure (AcoA) et postérieurs (AcoP). C’est un polygone à 9 côtés. Il a été décrit 22 types de cercle artériel du cerveau chez l’adulte, en fonction de la prédominance d’un pilier et de l’hypoplasie de certaine(s) portion(s) du cercle. C’est au niveau du polygone que se constitue majoritairement les anévrismes intracrâniens dont l’exploration est réalisée par l’artériographie cérébrale [vidéo 4].

3) Cercle artériel péri-encéphalique
La microvascularisation artérielle au niveau de la surface corticale (artérioles de calibre inférieur à 50 µ) réalise des anastomoses piales (leptoméningées) de 2 types, soit termino-terminale, plus nombreuses et de diamètre plus important ; soit par contiguïté en joignant deux artérioles adjacentes avant la pénétration corticale [20]. http://web5.unilim.fr/colneuro-test/videos//DIU2017Strasbourg/018.html

III. Les artères perforantes
Les artères perforantes sont présentes sur chaque tronc artériel en nombre et en calibre variable. Elles perfusent les territoires profonds et ont comme particularité de ne pas avoir d’anastomose. 16_ANAT_Perforantes_Peltier_VIDEO

2. Vascularisation veineuse
Le trajet des veines est différent de celui des artères bien qu’elles circulent aussi dans l’espace sous-arachnoïdien. Les veines encéphaliques sont dépourvus de valvules et se collectent principalement dans les sinus de la dure-mère. Il existe des anastomoses trans-parenchymateuses et un axe d’équilibre hémodynamique entre le système veineux profond et superficiel.

I. Système superficiel
Les veines superficielles forment un réseau cortical circonférentiel convergeant vers les sinus duraux. Les veines cérébrales supérieures se collectent vers le sinus sagittal supérieur. La veine cérébrale moyenne superficielle (ou sylvienne superficielle) draine la face latérale d’un hémisphère cérébral vers le sinus caverneux homolatéral avec 2 anastomoses inconstantes, la veine cérébrale anastomotique inférieure (veine de Labbé) vers le sinus transverse et la veine cérébrale anastomotique supérieure (veine de Trolard) vers le sinus sagittal supérieur. Les veines cérébrales inférieures comprennent les veines orbitaires qui drainent la face inférieure des lobes frontaux vers les veines cérébrales supérieures, les veines temporales qui se drainent vers les sinus caverneux, pétreux supérieur et transverse, et les veines occipitales qui se drainent vers le sinus droit et transverse.

II. Système profond
La grande veine du cerveau (veine de Galien) correspond à l’union des 2 veines cérébrales internes sous le splenium du corps calleux. Elle reçoit les afférences des veines basales, de la veine supérieure du corps calleux, de la veine supérieure du vermis et de la veine intercolliculaire, pour se drainer dans le sinus droit qui rejoint le confluent des sinus sagittal supérieure et transverses.
Les veines cérébrales internes sont formées par l’union de la veine thalamo-striée supérieure et de la veine choroïdienne supérieure au niveau du foramen inter-ventriculaire de chaque côté. Elles cheminent le long de la fissure transverse sur la toile choroïdienne du troisième ventricule.
Les veines basales (de Rosenthal) prennent leur origine au niveau de la substance perforée antérieure en drainant la veine cérébrale antérieure, la veine du gyrus olfactif et la veine cérébrale moyenne profonde (qui reçoit les veines insulaires). Elles reçoivent les affluences des veines thalamo-striées inférieures, de la veine uncale, de la veine ventriculaire inférieure, de la veine choroïdienne inférieure et des veines pédonculaires.
Ressources disponibles :
♣ VIDEO 1 - 2016, Anatomie de l’artère choroïdienne antérieure : Embryologie et construction du cercle. Xavier MORANDI
♣ VIDEO 2 - 2020, Anatomie de l’artère cérébrale moyenne Johan PELTIER
♣ VIDEO 3 - 2016, Anatomie de l’artère cérébrale antérieure Johan PELTIER
♣ VIDEO 4 - 2016, Analyse neuroradiologique et apport de l’analyse 3D Serge BRACARD

Références annotées

-* Lazorthes G, Gouaze A, Santini JJ, Salamon G : Le cercle artériel du cerveau (circulus arteriosus cerebri). Anatomia Clinica 1979,1:241-257 > description des 22 types de cercle artériel du cerveau depuis le développement embryologique jusqu’à l’âge adulte avec des modifications qui surviennent en fonctions des modalités de compressions des voies artérielles par les mouvements de la tête.

Références

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4. Gibo, H., C. Lenkey, and A.L. Rhoton, Jr., Microsurgical anatomy of the supraclinoid portion of the internal carotid artery. J Neurosurg, 1981. 55(4) : p. 560-74.
5. Morandi, X., et al., Microsurgical anatomy of the anterior choroidal artery. Surg Radiol Anat, 1996. 18(4) : p. 275-80.
6. Gibo, H., et al., Microsurgical anatomy of the middle cerebral artery. J Neurosurg, 1981. 54(2) : p. 151-69.
7. Ego, H., et al., [Microsurgical anatomy of perforating branches of anterior communicating artery]. Morphologie, 2015. 99(324) : p. 6-13.
8. Gomes, F., et al., Microsurgical anatomy of the recurrent artery of Heubner. J Neurosurg, 1984. 60(1) : p. 130-9.
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11. Perlmutter, D. and A.L. Rhoton, Jr., Microsurgical anatomy of the distal anterior cerebral artery. J Neurosurg, 1978. 49(2) : p. 204-28.
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