Lobe frontal

Le lobe frontal est le plus grand des quatre lobes principaux du cerveau des mammifères et se situe à l'avant de chaque hémisphère cérébral (devant le lobe pariétal et le lobe temporal ). Il est séparé du lobe pariétal par un sillon entre les tissus appelé sillon central et du lobe temporal par un sillon plus profond appelé sillon latéral (sillon sylvien). La partie arrondie la plus antérieure du lobe frontal (bien que mal définie) est connue sous le nom de pôle frontal, l'un des trois pôles du cerveau .

Le lobe frontal est recouvert par le cortex frontal . Le cortex frontal comprend le cortex prémoteur et le cortex moteur primaire , deux parties du cortex moteur . La partie avant du cortex frontal est recouverte par le cortex préfrontal . Le cortex moteur non primaire est une partie fonctionnellement définie du lobe frontal.

Il existe quatre gyrus principaux dans le lobe frontal. Le gyrus précentral est directement antérieur au sillon central , parallèle à celui-ci et contient le cortex moteur primaire, qui contrôle les mouvements volontaires de certaines parties du corps. Les trois sous-sections horizontales du gyrus frontal sont le gyrus frontal supérieur , le gyrus frontal moyen et le gyrus frontal inférieur . Le gyrus frontal inférieur est divisé en trois parties : la partie orbitaire , la partie triangulaire et la partie operculaire .

Le lobe frontal contient la plupart des neurones dopaminergiques du cortex cérébral . Les voies dopaminergiques sont associées à la récompense , à l'attention , aux tâches de mémoire à court terme , à la planification et à la motivation . La dopamine a tendance à limiter et à sélectionner les informations sensorielles provenant du thalamus vers le cerveau antérieur .

Le lobe frontal est le plus grand lobe du cerveau et représente environ un tiers de la surface de chaque hémisphère. Sur la surface latérale de chaque hémisphère, le sillon central sépare le lobe frontal du lobe pariétal. Le sillon latéral sépare le lobe frontal du lobe temporal .

Le lobe frontal peut être divisé en une partie latérale, polaire, orbitaire (au-dessus de l' orbite ; également appelée basale ou ventrale ) et médiale . Chacune de ces parties est constituée d'un gyrus particulier :

• Partie latérale : partie latérale du gyrus frontal supérieur , du gyrus frontal moyen et du gyrus frontal inférieur
• Partie polaire : cortex frontopolaire , circonvolutions frontopolaires transverses, circonvolutions fronto-marginales.
• Partie orbitaire : gyrus orbitaire latéral , gyrus orbitaire antérieur , gyrus orbitaire postérieur , gyrus orbitaire médial et gyrus droit
• Partie médiale : Partie médiale du gyrus frontal supérieur , gyrus cingulaire .

Les circonvolutions sont séparées par des sillons . Par exemple, la circonvolution précentrale se trouve devant le sillon central et derrière le sillon précentral . Les circonvolutions frontales supérieure et moyenne sont divisées par le sillon frontal supérieur . Les circonvolutions frontales moyenne et inférieure sont divisées par le sillon frontal inférieur .

Chez l’homme, le lobe frontal atteint sa pleine maturité seulement après 20 ans – le cortex préfrontal, en particulier, continue sa maturation jusqu’à la deuxième et à la troisième décennie de la vie – ce qui, par la suite, marque la maturité cognitive associée à l’âge adulte. Une petite atrophie est cependant normale dans le lobe frontal d’une personne âgée. Fjell, en 2009, a étudié l’atrophie du cerveau chez des personnes âgées de 60 à 91 ans. Les 142 participants en bonne santé ont été scannés par IRM . Leurs résultats ont été comparés à ceux de 122 participants atteints de la maladie d’Alzheimer . Un suivi un an plus tard a montré qu’il y avait eu une baisse volumétrique marquée chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer et une baisse beaucoup plus faible (en moyenne de 0,5 %) dans le groupe en bonne santé .

L'ensemble du cortex frontal peut être considéré comme le « cortex d'action », tout comme le cortex postérieur est considéré comme le « cortex sensoriel ». Il est consacré à l'action sous une forme ou une autre : mouvements squelettiques, mouvements oculaires, contrôle de la parole et expression des émotions. Chez l'homme, la plus grande partie du cortex frontal, le cortex préfrontal (PFC), est responsable de l'action mentale interne et intentionnelle, communément appelée raisonnement ou synthèse préfrontale .

La fonction du PFC implique la capacité de prévoir les conséquences futures qui résulteront des actions actuelles. Les fonctions du PFC incluent également la neutralisation et la suppression des réponses socialement inacceptables ainsi que la différenciation des tâches.

Le lobe frontal joue également un rôle important dans l'intégration de souvenirs plus longs, non liés à des tâches, stockés dans le cerveau. Il s'agit souvent de souvenirs associés à des émotions dérivées d'informations provenant du système limbique du cerveau . Le lobe frontal modifie ces émotions, généralement pour s'adapter aux normes socialement acceptables.

Les tests psychologiques qui mesurent la fonction du lobe frontal comprennent le tapotement des doigts (car le lobe frontal contrôle le mouvement volontaire), le test de tri de cartes du Wisconsin et des mesures du langage , des compétences en calcul [ et de la prise de décision , qui sont tous contrôlés par le lobe frontal.

Les lésions du lobe frontal peuvent survenir de différentes manières et entraîner de nombreuses conséquences différentes. Les accidents ischémiques transitoires (AIT), également appelés mini-AVC, et les accidents vasculaires cérébraux sont des causes courantes de lésions du lobe frontal chez les personnes âgées (65 ans et plus). Ces accidents vasculaires cérébraux et mini-AVC peuvent survenir en raison du blocage du flux sanguin vers le cerveau ou de la rupture d'un anévrisme dans une artère cérébrale . Les lésions peuvent également survenir à la suite de lésions cérébrales traumatiques suite à des accidents, de diagnostics tels que la maladie d'Alzheimer ou la maladie de Parkinson (qui provoquent des symptômes de démence ) et d'épilepsie du lobe frontal (qui peut survenir à tout âge). Très souvent, les lésions du lobe frontal sont reconnues chez les personnes ayant été exposées à l'alcool avant la naissance .

Les effets courants des lésions du lobe frontal sont variés. Les patients qui ont subi un traumatisme du lobe frontal peuvent savoir comment réagir correctement à une situation donnée, mais réagir de manière inappropriée à ces mêmes situations dans la « vraie vie ». De même, les émotions ressenties peuvent ne pas s’exprimer sur le visage ou dans la voix. Par exemple, une personne heureuse ne sourira pas et sa voix sera dénuée d’émotion. Dans le même ordre d’idées, la personne peut également manifester des émotions excessives et injustifiées. La dépression est fréquente chez les patients victimes d’AVC. Une perte ou une diminution de la motivation est également fréquente. Une personne peut ne pas vouloir effectuer ses activités quotidiennes normales et ne pas se sentir « à la hauteur ». Les proches de la personne qui a subi le traumatisme peuvent remarquer des changements de comportement. Ce changement de personnalité est caractéristique des lésions du lobe frontal et a été illustré dans le cas de Phineas Gage . Le lobe frontal est la même partie du cerveau qui est responsable des fonctions exécutives telles que la planification de l’avenir, le jugement, les capacités de prise de décision, la capacité d’attention et l’inhibition. Ces fonctions peuvent diminuer considérablement chez une personne dont le lobe frontal est endommagé.

Les conséquences moins fréquentes sont également variées. La confabulation est peut-être l'effet « moins courant » le plus souvent indiqué. Dans le cas de la confabulation, une personne donne de fausses informations tout en continuant à croire qu'elles sont vraies. Chez un petit nombre de patients, on peut noter une gaieté inhabituelle. Cet effet est surtout observé chez les patients présentant des lésions de la partie frontale droite du cerveau.

Un autre effet peu fréquent est celui de la paramnésie réduplicative , dans laquelle les patients croient que le lieu où ils résident actuellement est une réplique d'un autre situé ailleurs. De même, ceux qui souffrent du syndrome de Capgras après une lésion du lobe frontal croient qu'un « remplaçant » identique a pris l'identité d'un ami proche, d'un parent ou d'une autre personne et se fait passer pour cette personne. Ce dernier effet est surtout observé chez les patients schizophrènes qui présentent également un trouble neurologique du lobe frontal.

Dans le cortex frontal humain, un ensemble de gènes subit une expression réduite après 40 ans et surtout après 70 ans. Cet ensemble comprend des gènes qui ont des fonctions clés dans la plasticité synaptique, importantes pour l'apprentissage et la mémoire, le transport vésiculaire et la fonction mitochondriale . Au cours du vieillissement , les dommages à l'ADN augmentent considérablement dans les promoteurs des gènes présentant une expression réduite dans le cortex frontal. Dans les neurones humains en culture, ces promoteurs sont endommagés de manière sélective par le stress oxydatif.

Les personnes atteintes de troubles neurocognitifs associés au VIH accumulent des dommages à l’ADN nucléaire et mitochondrial dans le cortex frontal.

Un rapport de l' Institut national de la santé mentale indique qu'une variante génétique du (COMT) qui réduit l'activité de la dopamine dans le cortex préfrontal est liée à une performance plus faible et à un fonctionnement inefficace de cette région du cerveau pendant la mémoire de travail, les tâches et à un risque légèrement accru de schizophrénie .

Au début du XXe siècle, un traitement médical pour les maladies mentales , développé pour la première fois par le neurologue portugais Egas Moniz , consistait à endommager les voies reliant le lobe frontal au système limbique . Une lobotomie frontale (parfois appelée leucotomie frontale) a réussi à réduire la détresse, mais au prix d'une atténuation des émotions, de la volonté et de la personnalité du sujet . L'utilisation aveugle de cette procédure psychochirurgicale , combinée à ses effets secondaires graves et à un taux de mortalité de 7,4 à 17 pour cent, lui a valu une mauvaise réputation. La lobotomie frontale a largement disparu en tant que traitement psychiatrique. Des procédures psychochirurgicales plus précises sont toujours utilisées, bien que rarement. Elles peuvent inclure la capsulotomie antérieure (lésions thermiques bilatérales des membres antérieurs de la capsule interne ) ou la cingulotomie bilatérale (impliquant des lésions des circonvolutions cingulaires antérieures) et peuvent être utilisées pour traiter des troubles obsessionnels ou une dépression clinique autrement incurables .

Les théories sur la fonction du lobe frontal peuvent être divisées en quatre catégories :

• Théories à processus unique, qui suggèrent que « les dommages causés à un processus ou à un système unique sont responsables d'un certain nombre de symptômes dysexécutifs différents »
• Théories multiprocessus, qui proposent « que le système exécutif du lobe frontal se compose d'un certain nombre de composants qui fonctionnent généralement ensemble dans les actions quotidiennes (hétérogénéité de fonction) »
• Les théories basées sur la construction, qui proposent que « la plupart, sinon toutes les fonctions frontales, peuvent être expliquées par une construction (homogénéité de fonction) telle que la mémoire de travail ou l'inhibition »
• Théories à symptôme unique, qui proposent qu'un symptôme dysexécutif spécifique (par exemple, la confabulation) soit lié aux processus et à la construction des structures sous-jacentes.

D’autres théories incluent :

• Stuss (1999) propose une différenciation en deux catégories selon l’homogénéité et l’hétérogénéité de la fonction.
• Approche des unités de connaissances managériales (MKU) / complexe d'événements structurés (SEC) de Grafman (cf. Wood & Grafman, 2003)
• Théorie intégrative du fonctionnement préfrontal de Miller et Cohen (par exemple Miller et Cohen, 2001)
• L'approche stimulus-récompense de Rolls et les fonctions attentionnelles antérieures de Stuss (Burgess & Simons, 2005 ; Burgess, 2003 ; Burke, 2007).

Il convient de souligner que les théories décrites ci-dessus diffèrent dans leur focalisation sur certains processus/systèmes ou construct-lets. Stuss (1999) remarque que la question de l'homogénéité (construct unique) ou de l'hétérogénéité (processus/systèmes multiples) de la fonction « peut représenter un problème de sémantique et/ou d'analyse fonctionnelle incomplète plutôt qu'une dichotomie insoluble » (p. 348). Cependant, des recherches plus poussées montreront si une théorie unifiée de la fonction du lobe frontal qui rend pleinement compte de la diversité des fonctions sera disponible.

De nombreux scientifiques pensaient que le lobe frontal était disproportionnellement élargi chez les humains par rapport aux autres primates. On pensait que c'était une caractéristique importante de l'évolution humaine et que c'était la principale raison pour laquelle la cognition humaine diffère de celle des autres primates. Cependant, cette opinion concernant les grands singes a depuis été contestée par des études de neuroimagerie . En utilisant l'imagerie par résonance magnétique pour déterminer le volume du cortex frontal chez les humains, toutes les espèces de singes existantes et plusieurs espèces de singes , on a découvert que le cortex frontal humain n'était pas relativement plus grand que le cortex des autres grands singes , mais qu'il était relativement plus grand que le cortex frontal des petits singes et des singes. La cognition supérieure des humains est plutôt liée à une plus grande connectivité donnée par des voies neuronales qui n'affectent pas le volume cortical. Cela est également évident dans les voies du réseau linguistique reliant les lobes frontaux et temporaux.