Crâne

Le crâne est généralement une enveloppe osseuse entourant le cerveau d'un vertébré . [ Chez certains poissons et amphibiens , le crâne est cartilagineux . Le crâne se à l' extrémité céphalique du vertébré.

Chez l'humain, le crâne comprend deux parties principales : le neurocrâne et le squelette facial , qui ont évolué à partir du premier arc pharyngien . Le crâne constitue la partie antérieure du squelette axial et résulte de la céphalisation et de l'élargissement vésiculaire du cerveau. Il comporte plusieurs structures sensorielles spécialisées telles que les yeux , les oreilles , le nez , la langue et, chez les poissons, des organes tactiles spécialisés comme les barbillons situés près de la bouche

Le crâne est composé de trois types d'os : les os crâniens, les os de la face et les osselets , constitués de nombreux os plats et irréguliers fusionnés . Les os crâniens sont unis par des jonctions fibreuses solides appelées sutures et présentent de nombreux foramens , fosses , apophyses et sinus . En zoologie , les ouvertures du crâne sont appelées fenêtres , la plus importante étant le foramen magnum , par lequel le tronc cérébral rejoint la moelle épinière .

En anatomie humaine , le neurocrâne (ou boîte crânienne) se divise en calvaria et en endocrâne , formant ensemble la cavité crânienne qui abrite le cerveau. Le périoste interne constitue une partie de la dure-mère , du squelette facial et du splanchnocrâne , dont la mandibule est le plus grand os. La mandibule s'articule avec les os temporaux du neurocrâne au niveau des articulations temporo-mandibulaires . Le crâne lui-même s'articule avec la colonne vertébrale au niveau de l' articulation atlanto-occipitale . Le crâne humain atteint sa pleine maturité deux ans après la naissance.

Les fonctions du crâne comprennent la protection physique du cerveau, le point d'attache des muscles du cou , du visage et de la mastication , la fixation des orbites et des oreilles externes ( conduits auditifs et pavillons ) permettant la vision stéréoscopique et la localisation des sons , la formation des cavités nasales et buccales qui optimisent l'olfaction , le goût et la digestion , et la participation à la phonation par résonance acoustique au sein de ces cavités et sinus. Chez certains animaux, comme les ongulés et les éléphants , le crâne joue également un rôle dans la défense contre les prédateurs et la sélection sexuelle en servant de support aux cornes , aux bois et aux défenses .

Le mot anglais skull est probablement dérivé du vieux norrois skulle , tandis que le mot latin cranium vient de la racine grecque κρανίον ( kranion ).

Le crâne humain est la structure osseuse qui forme la tête dans le squelette humain . Il soutient les structures du visage et forme une cavité pour le cerveau . Comme les crânes des autres vertébrés, il protège le cerveau des blessures.

Le crâne se compose de trois parties d' origine embryologique différente : le neurocrâne , les sutures et le squelette facial . Le neurocrâne (ou boîte crânienne ) forme la cavité crânienne protectrice qui entoure et abrite le cerveau et le tronc cérébral . La ​​partie supérieure des os crâniens forme la calvaria (calotte crânienne). Le squelette facial (viscérocrâne membraneux) est formé par les os soutenant le visage et comprend la mandibule .

Les os du crâne sont unis par des articulations fibreuses appelées sutures — des articulations synarthrodiales (immobiles) formées par ossification osseuse , les fibres de Sharpey permettant une certaine flexibilité. Il peut parfois exister des fragments osseux supplémentaires au sein de la suture, appelés os wormiens ou os suturaux . On les trouve le plus souvent au niveau de la suture lambdoïde .

On considère généralement que le crâne humain est composé de 22 os : huit os crâniens et quatorze os du squelette facial. Dans le neurocrâne, il s’agit de l’ os occipital , des deux os temporaux , des deux os pariétaux , du sphénoïde , de l’ ethmoïde et de l’os frontal .

Les os du squelette facial (14) sont le vomer , les deux cornets nasaux inférieurs , les deux os nasaux , les deux maxillaires , la mandibule, les deux os palatins , les deux os zygomatiques et les deux os lacrymaux . Certaines sources comptent un os pair comme un seul os, ou le maxillaire comme étant composé de deux os (en tant que parties) ; d’autres sources incluent l’ os hyoïde ou les trois osselets de l’ oreille moyenne , le marteau, l’enclume et l’étrier, mais le consensus général concernant le nombre d’os du crâne humain est de vingt-deux.

Certains de ces os — l’occipital, le pariétal, le frontal, dans le neurocrâne, et le nasal, le lacrymal et le vomer, dans le squelette facial — sont des os plats .

Le crâne contient également des sinus , des cavités remplies d'air appelées sinus paranasaux , et de nombreux foramens . Les sinus sont tapissés d'un épithélium respiratoire . Leurs fonctions connues sont l'allègement du poids du crâne, la contribution à la résonance de la voix et le réchauffement et l'humidification de l'air inspiré dans les fosses nasales .

Les foramens sont des ouvertures dans le crâne. Le plus grand d'entre eux est le foramen magnum , de l'os occipital, qui permet le passage de la moelle épinière ainsi que des nerfs et des vaisseaux sanguins .

Les nombreuses structures du crâne comprennent le processus mastoïde et les processus zygomatiques .

L' os jugal est un os du crâne présent chez la plupart des reptiles, des amphibiens et des oiseaux. Chez les mammifères, il est souvent appelé os zygomatique ou os malaire.

L' os préfrontal est un os qui sépare l'os lacrymal et l'os frontal chez de nombreux crânes de tétrapodes.

Le crâne des poissons est formé d'une série d'os faiblement liés entre eux. Les lamproies et les requins possèdent uniquement un endocrâne cartilagineux, la mâchoire supérieure et la mâchoire inférieure étant des éléments distincts. Les poissons osseux possèdent des os dermiques supplémentaires , formant un toit crânien plus ou moins cohérent chez les dipneustes et les holostes . La mâchoire inférieure définit le menton.

La structure la plus simple se retrouve chez les poissons sans mâchoires , dont le crâne est généralement représenté par une structure cartilagineuse en forme de gouttière ne renfermant que partiellement le cerveau et associée aux capsules des oreilles internes et à l'unique narine. Ces poissons se distinguent par l'absence de mâchoires.

Les poissons cartilagineux , tels que les requins et les raies, possèdent également une structure crânienne simple, et probablement primitive. Le crâne est une structure unique formant une enveloppe autour du cerveau, qui en recouvre la face inférieure et les côtés, mais qui est toujours au moins partiellement ouvert au sommet par une large fontanelle . La partie antérieure du crâne comprend une plaque cartilagineuse antérieure, le rostre , et des capsules renfermant les organes olfactifs . Derrière ceux-ci se trouvent les orbites, puis une paire de capsules supplémentaires renfermant la structure de l' oreille interne . Enfin, le crâne s'affine vers l'arrière, où le foramen magnum se situe juste au-dessus d'un condyle unique , s'articulant avec la première vertèbre . On trouve également, à divers endroits du crâne, de plus petits foramens pour les nerfs crâniens. Les mâchoires sont constituées d'anneaux cartilagineux distincts, presque toujours séparés du crâne proprement dit.

Chez les poissons à nageoires rayonnées , on observe également des modifications considérables par rapport au modèle primitif. La voûte crânienne est généralement bien formée et, bien que la relation exacte entre ses os et ceux des tétrapodes soit incertaine, on leur attribue généralement des noms similaires par commodité. D'autres éléments du crâne, en revanche, peuvent être réduits ; la région des joues derrière les orbites élargies est peu développée, et l'os entre elles est quasiment inexistant. La mâchoire supérieure est souvent formée en grande partie par le prémaxillaire , le maxillaire lui-même étant situé plus en arrière, et un os supplémentaire, le symplectique, reliant la mâchoire au reste du crâne.

Bien que les crânes des poissons à nageoires lobées fossiles ressemblent à ceux des premiers tétrapodes, il n'en va pas de même pour ceux des dipneustes actuels . La voûte crânienne n'est pas complètement formée et se compose de plusieurs os de forme quelque peu irrégulière, sans lien direct avec ceux des tétrapodes. La mâchoire supérieure est formée uniquement des ptérygoïdes et des vomers , qui portent tous des dents. Une grande partie du crâne est cartilagineuse et sa structure générale est réduite.

Les crânes des premiers tétrapodes ressemblaient fortement à ceux de leurs ancêtres parmi les poissons à nageoires lobées . La voûte crânienne est formée d'une série d'os en forme de plaques, notamment le maxillaire, les os frontaux , pariétaux et lacrymaux . Elle recouvre l' endocrâne , correspondant au crâne cartilagineux des requins et des raies . Les différents os qui composent l'os temporal humain font également partie de la voûte crânienne. Une autre plaque, composée de quatre paires d'os, forme le palais ; il s'agit notamment du vomer et des os palatins . La base du crâne est formée de plusieurs os, dont beaucoup sont homologues à des parties des os sphénoïde et occipital chez les mammifères. Enfin, la mâchoire inférieure est composée de plusieurs os, dont seul le plus antérieur (le dentaire) est homologue à la mandibule des mammifères.

Chez les tétrapodes actuels, de nombreux os d'origine ont disparu ou fusionné selon diverses configurations. La forme et l'agencement des os du crâne des tétrapodes sont souvent influencés par la nécessité de transmettre les forces entre les articulations de la mâchoire et les dents lors de la morsure .

Les oiseaux possèdent un crâne diapside , comme les reptiles, avec une fosse pré-lacrymale (présente chez certains reptiles). Le crâne ne comporte qu'un seul condyle occipital. Il est constitué de cinq os principaux : le frontal (partie supérieure du crâne), le pariétal (partie postérieure du crâne), le prémaxillaire et le nasal (partie supérieure du bec), et la mandibule (partie inférieure du bec). Le crâne d'un oiseau normal pèse généralement environ 1 % de son poids corporel total. L'œil occupe une part importante du crâne et est entouré d'un anneau sclérotique, composé de petits os. Cette caractéristique se retrouve également chez les reptiles.

Les amphibiens actuels possèdent généralement un crâne fortement réduit, dont de nombreux os sont absents ou totalement ou partiellement remplacés par du cartilage. Chez les mammifères et les oiseaux, en particulier, des modifications du crâne sont apparues pour permettre l'expansion du cerveau. La fusion entre les différents os est particulièrement remarquable chez les oiseaux, chez lesquels les structures individuelles peuvent être difficiles à identifier.

Le crâne est une structure complexe ; ses os se forment par ossification intramembraneuse et endochondrale . Les os de la voûte crânienne , comprenant les os du squelette facial ainsi que les parois latérales et la voûte du neurocrâne, sont des os dermiques formés par ossification intramembraneuse, tandis que les os temporaux se forment par ossification endochondrale. L’ endocrâne , les os soutenant le cerveau (l’occipital, le sphénoïde et l’ethmoïde ), se forment en grande partie par ossification endochondrale. Ainsi, les os frontal et pariétal sont purement membraneux. La géométrie de la base du crâne et de ses fosses ( antérieure , moyenne et postérieure) évolue rapidement. La fosse crânienne antérieure subit des modifications particulièrement importantes au cours du premier trimestre de la grossesse, période durant laquelle des malformations crâniennes peuvent fréquemment se développer. La croissance prénatale de la fosse crânienne antérieure n’est pas uniforme. Au cours du premier trimestre, on observe une croissance allométrique, la dimension longitudinale passant de 5 à 17 millimètres entre la 8e et la 14e semaine de vie fœtale. Simultanément, l'angle de la fosse crânienne antérieure diminue et sa profondeur augmente vers la fosse crânienne moyenne. Au deuxième trimestre, la croissance se poursuit mais devient plus uniforme, avec seulement de légères modifications de l'angle de la fosse crânienne antérieure. On constate une diminution progressive de l'angle entre les petites ailes du sphénoïde à mesure que la profondeur de la fosse crânienne antérieure augmente dans le plan frontal.

À la naissance, le crâne humain est composé de 44 éléments osseux distincts. Au cours du développement, nombre de ces éléments fusionnent progressivement pour former un os solide (par exemple, l' os frontal ). Les os de la voûte crânienne sont initialement séparés par des zones de tissu conjonctif dense appelées fontanelles . Il existe six fontanelles : une antérieure (ou frontale), une postérieure (ou occipitale), deux sphénoïdales (ou antérolatérales) et deux mastoïdiennes (ou postérolatérales). À la naissance, ces zones sont fibreuses et mobiles, ce qui est nécessaire à l'accouchement et à la croissance ultérieure. Cette croissance peut exercer une forte tension sur la charnière obstétricale, point de jonction entre les parties squameuse et latérale de l'os occipital. Une complication possible de cette tension est la rupture de la grande veine cérébrale . À mesure que la croissance et l'ossification progressent, le tissu conjonctif des fontanelles est envahi et remplacé par de l'os, formant ainsi des sutures . Les cinq sutures du crâne sont les deux sutures pavimenteuses , la suture coronale , la suture lambdoïde et la suture sagittale . La fontanelle postérieure se ferme généralement vers l'âge de huit semaines, tandis que la fontanelle antérieure peut rester ouverte jusqu'à dix-huit mois. Située à la jonction des os frontal et pariétal, la fontanelle antérieure est une zone molle sur le front du bébé. En observant attentivement le bébé, on peut percevoir son pouls, qui palpite doucement à travers la fontanelle antérieure, et ainsi déterminer son rythme cardiaque.

Chez le nouveau-né, le crâne est volumineux par rapport aux autres parties du corps. Le squelette facial représente un septième de la taille de la calvaria (contre la moitié chez l'adulte). La base du crâne est courte et étroite, bien que l' oreille interne soit presque de taille adulte.

La craniosynostose est une affection caractérisée par la fusion prématurée d'une ou plusieurs sutures fibreuses du crâne d'un nourrisson , modifiant ainsi la croissance crânienne . Le crâne ne pouvant se développer perpendiculairement à la suture fusionnée, il croît davantage parallèlement à celle-ci . Parfois, cette croissance anormale offre l'espace nécessaire au développement cérébral, mais entraîne une déformation de la tête et des traits du visage anormaux . Lorsque cette compensation s'avère insuffisante, la craniosynostose provoque une augmentation de la pression intracrânienne , pouvant se traduire par des troubles visuels, du sommeil, de l'alimentation ou un retard mental

Un crâne martelé est un phénomène où une forte pression intracrânienne déforme la surface interne du crâne. Ce nom provient de l'aspect de la boîte crânienne, qui semble avoir été martelée avec un marteau à panne ronde , comme ceux utilisés par les chaudronniers . Cette affection est plus fréquente chez l'enfant.

Les lésions cérébrales peuvent engager le pronostic vital. Normalement, la boîte crânienne protège le cerveau des dommages grâce à sa grande résistance à la déformation ; elle est l’une des structures naturelles les moins déformables, nécessitant une force d’environ une tonne pour réduire son diamètre de 1 cm. Cependant, dans certains cas de traumatisme crânien , une augmentation de la pression intracrânienne peut survenir, notamment en cas d’ hématome sous-dural . Cette augmentation de la pression intracrânienne peut alors provoquer une hernie cérébrale hors du foramen magnum (« engagement cérébral »), faute d’espace pour l’expansion du cerveau. Ceci peut entraîner des lésions cérébrales importantes , voire le décès, à moins d’une intervention chirurgicale urgente pour soulager la pression. C’est pourquoi les patients souffrant d’ une commotion cérébrale doivent être surveillés de très près. Des commotions cérébrales répétées peuvent activer la structure osseuse du crâne, qui constitue la protection du cerveau.

Remontant au Néolithique , une opération du crâne appelée trépanation était parfois pratiquée. Elle consistait à percer un trou dans le crâne. L'examen de crânes de cette période révèle que les patients survivaient parfois plusieurs années après l'intervention. Il est probable que la trépanation ait également été pratiquée pour des raisons purement rituelles ou religieuses. De nos jours, cette procédure est toujours utilisée, mais elle est généralement appelée craniectomie .

En mars 2013, pour la première fois aux États-Unis, des chercheurs ont remplacé une grande partie du crâne d'un patient par un implant en polymère imprimé en 3D avec précision . Environ neuf mois plus tard, la première greffe crânienne complète avec un insert en plastique imprimé en 3D a été réalisée sur une Néerlandaise. Elle souffrait d' hyperostose , une affection qui avait augmenté l'épaisseur de son crâne et comprimé son cerveau.

Une étude menée en 2018 par des chercheurs de la Harvard Medical School à Boston, financée par les National Institutes of Health (NIH), suggère qu'au lieu de voyager par le sang , il existe de « minuscules canaux » dans le crâne par lesquels les cellules immunitaires combinées à la moelle osseuse atteignent les zones d' inflammation après une lésion des tissus cérébraux.

La modification chirurgicale des traits crâniens présentant un dimorphisme sexuel peut être réalisée dans le cadre d' une féminisation ou d'une masculinisation du visage . Ces interventions chirurgicales reconstructives permettent de modifier les traits faciaux présentant un dimorphisme sexuel afin de les rapprocher, par leur forme et leur taille, de ceux du sexe désiré. Ces interventions peuvent constituer un élément important du traitement de la dysphorie de genre chez les personnes transgenres .

La déformation crânienne artificielle est une pratique essentiellement historique de certaines cultures. Des cordes et des planches de bois étaient utilisées pour exercer une pression sur le crâne d'un nourrisson et en modifier la forme, parfois de façon importante. Cette procédure commençait juste après la naissance et se poursuivait pendant plusieurs années.

À l'instar du visage, le crâne et les dents peuvent également révéler l'histoire de vie et les origines d'une personne. Les experts en médecine légale et les archéologues utilisent des caractéristiques quantitatives et qualitatives pour estimer l'apparence physique du porteur du crâne. Lorsqu'un nombre important d'ossements est mis au jour, comme à Spitalfields au Royaume-Uni et sur le site coquillier de Jōmon au Japon, les ostéologues peuvent exploiter des caractéristiques telles que les proportions de longueur, de hauteur et de largeur pour établir les liens de parenté entre la population étudiée et d'autres populations, vivantes ou disparues.

Vers 1800, le médecin allemand Franz Joseph Gall formula la théorie de la phrénologie , qui tentait de démontrer que certaines caractéristiques du crâne étaient associées à des traits de personnalité ou à des capacités intellectuelles spécifiques. Cette théorie est aujourd'hui considérée comme pseudoscientifique .

Au milieu du XIXe siècle, les anthropologues ont jugé crucial de distinguer les crânes masculins et féminins. James McGrigor Allan , anthropologue de l'époque , affirmait que le cerveau féminin était semblable à celui d'un animal . Cela permit aux anthropologues de déclarer que les femmes étaient en réalité plus émotives et moins rationnelles que les hommes. McGrigor en conclut que le cerveau des femmes était plus analogue à celui des nourrissons, les considérant ainsi comme inférieures . Afin de renforcer ces affirmations d'infériorité féminine et de faire taire les féministes de l'époque, d'autres anthropologues se joignirent à l'étude du crâne féminin. Ces mesures crâniennes sont à la base de la craniologie . Elles furent également utilisées pour établir un lien entre les femmes et les personnes noires

Des recherches ont montré que, si les crânes masculin et féminin sont similaires chez les jeunes enfants, à l'âge adulte, les crânes masculins sont généralement plus grands et plus robustes que les crânes féminins, ces derniers étant plus légers et plus petits, avec une capacité crânienne inférieure d'environ 10 % à celle des femmes. Cependant, des études plus récentes indiquent que les crânes féminins sont légèrement plus épais, ce qui pourrait expliquer une plus grande vulnérabilité des hommes aux traumatismes crâniens. D'autres études montrent néanmoins que les crânes masculins sont légèrement plus épais dans certaines zones. Certaines études suggèrent que les femmes sont plus sujettes aux commotions cérébrales que les hommes. Il a également été démontré que la densité crânienne masculine se maintient avec l'âge, ce qui pourrait contribuer à prévenir les traumatismes crâniens, tandis que la densité crânienne féminine diminue légèrement avec l'âge.

Les crânes masculins présentent généralement des arcades sourcilières , une glabelle et des lignes temporales plus marquées . Les crânes féminins ont généralement des orbites plus rondes et des mâchoires plus étroites. En moyenne, les crânes masculins possèdent un palais plus large et plus étendu, des orbites plus carrées, des processus mastoïdes plus développés , des sinus plus larges et des condyles occipitaux plus grands que ceux des femmes. La mandibule masculine présente généralement un menton plus carré et des insertions musculaires plus épaisses et plus rugueuses que la mandibule féminine.

L' indice céphalique est le rapport entre la largeur de la tête, multipliée par 100 et divisée par sa longueur (d'avant en arrière). Cet indice sert également à classer les animaux, notamment les chiens et les chats. La largeur est généralement mesurée juste en dessous de l' éminence pariétale , et la longueur de la glabelle au point occipital.

Les humains peuvent être :

• Dolichocéphale — à longue tête
• Mésaticéphale — à tête moyenne
• Brachycéphale — à tête courte

L' indice céphalique vertical fait référence au rapport entre la hauteur de la tête multipliée par 100 et divisée par la longueur de la tête.

Les humains peuvent être :

• Chamaecranic — à crâne bas
• Orthocrânien — crâne moyen-haut
• Hypsicranique — crâne haut

• Le chondrocrâne , une structure squelettique cartilagineuse primitive
• Endocrâne
• Épicranium
• Péricrâne , membrane qui tapisse la surface externe du crâne

La trépanation , pratique consistant à créer un trou dans le crâne, est décrite comme la plus ancienne intervention chirurgicale dont on trouve des preuves archéologiques , notamment sous forme de peintures rupestres et de restes humains. Sur un site funéraire français datant de 6500 av. J.-C., 40 des 120 crânes préhistoriques découverts présentaient des trous de trépanation

• 
  Crâne d'éléphant d'Afrique au Musée d'histoire naturelle de Cleveland
• 
  Crâne de vautour
• 
  crâne de cobra royal
• 
  Crâne de chèvre
• 
  Crâne de Tiktaalik , un genre éteint de transition entre les poissons à nageoires lobées et les premiers tétrapodes
• 
  Crâne de Centrosaurus