La découverte

Le c1austrum a été découvert par le médecin français Félix Vicq d’Azyr en 1786. Il a été reconnu comme des « petits points entre le cortex insulaire et la matière blanche ». À cette époque, la désignation de cette structure par le mot c1austrum n’était pas en usage; il était seulement question « d’une trace de substance corticale entre le striatum et l’ insula » (Johnson & Fenske, 2014). Il aurait en premier lieu nommé cette structure «nucleus taeniaeformis» en raison de sa forme, terme qui a été repris dans les années 1830 par Friedrich Arnold dans un livre de référence sur les structures anatomiques (Arnold, 1838). C’est en 1819 que l’allemand Karl Burdach a publié un livre décrivant une structure «Vormauern» en synonyme de «Claustrum», ou «Avant-mur» en français (Burdach, 2012). Le mot «c1austrum» réfère depuis ce temps au c1austrum dorsal, aussi appelé c1austrum insulaire (Brodmann, 2006) et au c1austrum ventral, aussi appelé le noyau endopiriforme (Loo, 1931). Son nom lui a été attribué considérant qu’il est situé très profondément dans le cerveau et pris entre de grosses structures.

Le mot c1austrum est le mot latin pour «cloître» qui désigne un espace clos dans un monastère de Talin, représentant un pilier d’énergie: « Le coeur du monastère dominicain se composait jadis de trois ailes, dont l’ensemble formait la clôture (Claustrum), et dont seule subsiste aujourd’hui l’aile Est. Les visiteurs ne manqueront pas le mystérieux « Pilier de l’Énergie », dans le cellier, que certains considèrent comme une source de santé physique et spirituelle (Tallin, 2019) ». L’appellation «Pilier d’énergie» a sans doute un lien avec ses fonctions, alors que la traduction de claustrum signifie «caché», «clôture», «renfermé»; on peut penser au préfixe c1austro, chez les claustrophobes, qui ont peur des endroits clos et renfermés (Larousse, 2019). La découverte des colorations de Golgi, Nissl, Weigert et Marchi, a grandement aidé à délimiter les frontières du c1austrum, à comprendre sa dérivation cellulaire et a permis les premières découvertes de connectivité du c1austrum. La coloration de Golgi permet d’observer les neurones avec leurs dendrites et leur axone (Golgi, 1873). Cette coloration a montré que le claustrum ne faisait pas partie du cortex, puisque les cellules étaient très différentes (Ramon y Cajal, 1900).

Cependant, la coloration de Nissl, qui marque les corps cellulaires neuronaux (Nissl, 1894) a mené Brodmann à affirmer que le claustrum était en réalité la couche 6c du cortex insulaire (Brodmann, 2006). Cette affirmation a donc engendré un débat entre Cajal et Brodmann, à savoir si le claustrum était de dérivation corticale ou subcorticale. Cette question sera abordée dans les sections suivantes sur l’anatomie du claustrum. La coloration de Weigert, quant à elle, qui marque la myéline, a permis de bien délimiter le claustrum des capsules extrême et externe de la matière blanche (Weigert, 1885). L’avènement de ces colorations a permis de proposer différentes subdivisions du claustrum. Initialement, il a été séparé en claustrum dorsal, supérieur à la fissure rhinale, juste en profondeur du cortex insulaire et en claustrum ventral, juste sous la fissure, adjacent au cortex olfactif (Johnson & Fenske, 2014). Le terme claustrum ventral a été remplacé par le noyau endopiriforme (Loo, 1931). Il a longtemps été considéré comme une partie du claustrum, mais des études plus récentes de sa connectivité ont permis de différencier les deux régions (Behan & Haberly, 1999). Le noyau endopiriforme est maintenant connu comme une structure distincte à celle du claustrum, ce qui sera décrit dans la section 1.2.2 sur les délimitations du claustrum des structures adjacentes.

Le claustrum d’aujourd’hui

Le claustrum demeure très difficile à étudier malgré les technologies maintenant disponibles; en effet, il est situé très profondément, donc difficile à atteindre pour des injections ou pour enregistrer son activité (Haines, 2004). De plus, pour étudier les fonctions d’une structure, l’ inactivation de celle-ci permet de faire le lien avec la réponse physiologique perdue. Les problèmes cliniques pouvant engendrer l’inactivation du claustrum sont très rares. En effet, le claustrum étant bilatéral, effectuer des lésions dans les deux claustra sans l’engagement des structures adjacentes est pratiquement impossible. Le claustrum est aussi localisé dans une région vascularisée à la fois par l’artère cérébrale moyenne supérieure et inférieure. La perte de la vascularisation du claustrum est donc pratiquement impossible (Crick & Koch, 2005). La structure, la connectivité et les fonctions du claustrum sont longtemps demeurées peu connues pour plusieurs raisons. En plus de la rareté des lésions répertoriées, les marqueurs spécifiques au claustrum, qui pourraient permettre de l’inactiver chimiquement ou pharmacologiquement, sont également peu nombreux (Mathur, 2014). Les injections de traceurs au c\austrum doivent également être très précises en raison de sa petite taille (Crick & Koch, 2005), ce qui est très difficile à obtenir sans la diffusion du traceur hors des limites de cette structure (Torgerson & Van Hom, 2014).

Les avancées technologiques en neurosciences ont permis de mettre à jour la connectivité du c\austrum et l’élaboration de plusieurs hypothèses fonctionnelles. Par exemple, l’arrivée de la technique silver degeneration stains (Nauta & Gygax, 1954; Fink & Heimer, 1967); les colorants, les ligands et les traceurs neuronaux (Schwab et al., 1978); le PHA-L (Wouterlood et al., 1987); les molécules fluorescentes (Kuypers et al., 1977); les microélectrodes (Graybiel & Devor, 1974); et la microscopie électronique (Gray, 1959), sont toutes des techniques qui ont permis de mieux étudier le cerveau et par le fait même, le c\austrum. En effet, la plupart des études sur la connectivité du claustrum ainsi que sa physiologie sont apparues dans les dix dernières années, après qu’il y a eu un pic d’intérêt dans les années 80 (fig. 1). Ces études récentes ont permis d’élaborer plusieurs hypothèses fonctionnelles sur le c\austrum, ouvrant ainsi plusieurs nouvelles pistes pour la recherche sur le c\austrum. Ces études seront présentées dans les prochaines sections sur l’anatomie, la connectivité et les fonctions du c\austrum.

Délimitations du claustrum et des structures adjacentes Le claustrum est considéré comme une structure télencéphalique sous-corticale, dérivée de la couche 6 du cortex insulaire (Watson & Puelles, 2017; Bruguier et al., 2020). Le développement de la structure est en réalité une dérivation du pallium latéral, tout comme l’amygdale, et elle n’est donc pas considérée comme une structure corticale, pUisque le néocortex dérive quant à lui, du pallium dorsal (Puelles et al., 2000). Le claustrum est maintenant distingué des structures voisines, puisqu’il forme un groupe très dense de neurones, qui se situe dans une région moins myélinisée que les structures adjacentes (Wang et al., 2017). Il est possible de tracer ses frontières grâce à ces critères. De plus, le claustrum est plus riche en sous-unité gamma 2 de la protéine G (Gng2), en parvalbumin (PV), en cytochrome oxydase (CO) (Dillingham et al., 2019), en Netrin G2 (Ntng2), en Guanine nucleotide-binding protein subunit beta-4 (Gnb4) et en latexin (Wang et al., 2017) que les structures adjacentes. Plus particulièrement, la Gng2 est riche dans les cellules PV+ du claustrum. Gng2IPV défini les bordures du claustrum du rat très facilement (fig. 6) (Mathur et al.,2009). Le claustrum est situé juste au-dessus du noyau endopiriforme, qui autrefois était considéré comme le claustrum ventral (Loo, 1931; Narkiewicz, 1964). Malgré la difficulté de délimitations claires entre le claustrum et le noyau endopiriforme à cause de leur proximité et leurs ressemblances cellulaires, des études montrent que ces structures sont distinctes et n’ont pas une dérivation embryologique commune (Bayer & Altman, 1991).

Premièrement, le noyau endopiriforme contient plus de fibres myélinisées que le claustrum (Wang et al., 2017). Deuxièmement, le marquage à la PV est beaucoup plus intense dans le claustrum que dans le noyau endopiriforme (Wang et al. , 2017; Dillingham et al., 2019). Troisièmement, comme pour les autres structures voisines du claustrum, le noyau endopiriforme a une expression de Ntng2, Gnb4, Gng2 et latexin plus faible que dans le claustrum (Wang et al., 2017), ce qui permet encore une fois de bien discriminer le claustrum du noyau endopiriforme et de l’ insula. Malgré que le claustrum dérive de la couche 6 de l’insula, l’expression de la protéine crystallin mu (Crym) est faible dans le claustrum (Dillingham et al., 2019) comparativement au cortex insulaire où elle est très dense, ce qui permet de bien distinguer ces régions. Également, la densité de Gng2 dans les couches profondes du cortex insulaire est faible, alors qu’ elle est très riche dans le claustrum (Dillingham et al., 2019), ce qui permet encore une fois de bien distinguer ces deux régions. Le claustrum est donc entouré de cortex, mais n’en fait pas partie. Le claustrum a été divisé morphologiquement en deux parties, ventrale et dorsale. Le claustrum dorsal est adjacent au cortex insulaire, juste au-dessus de la fissure rhinale. Le claustrum ventral est situé juste en dessous de cette même fissure, adjacent au cortex olfactif. La distinction entre les deux se fait bien grâce aux mêmes gènes mentionnés précédemment, soit PV qui est présent en plus grande quantité dans le claustrum ventral, alors que Gng2 et Crym sont présents dans les deux régions du claustrum (fig. 7) (Dillingham et al. , 2019). Ce qui est important à retenir de ces sections anatomiques, c’est que le claustrum est une mince lame de matière grise de morphologie irrégulière, qui chemine dans l’axe rostro-caudal tout au long du striatum. Également, le claustrum dérive de la couche 6 de l’ insula, mais ne ferait pas partie du cortex. Il est aussi distinct du noyau endopiriforme, en plus d’être lui-même séparé en deux régions différentes, ventrale et dorsale, par plusieurs gènes d’intérêts.