Le cercle ou polygone de Willis est constitué par les artères communicantes antérieure et postérieures qui relient carotides et vertébrales dans le crâne. Leur rôle est d’alimenter le cerveau en cas d’occlusion d’une carotide ou d’une vertébrale, ce qui limite le risque d'AVC. L'IRM et le scanner permettent de les visualiser.
A) Vascularisation cérébrale
Le cerveau est vascularisé par trois artères de chaque côté, les artères cérébrales antérieures, moyennes (artères sylviennes) et postérieures.
Schéma des artères cérébrales.
B) Anatomie des artères communicantes
Dans le crâne, de petites artères relient les carotides et les vertébrales. L'artère communicante antérieure relie les deux carotides internes et les artères communicantes postérieures relient les carotides aux vertébrales (par l'intermédiaire, en avant de l'origine des artères cérébrales antérieures, et en arrière du tronc basilaire et de l'origine des artères cérébrales postérieures). L’ensemble de ces artères forme le polygone de Willis.
Schéma du polygone de Willis et des artères communicantes.
C) Rôle des artères communicantes
Ces communicantes sont très utiles car elles permettent, en cas d’occlusion (artère qui se bouche) d’une carotide ou des artères vertébrales, de vasculariser (irriguer), à partir des artères qui fonctionnent encore, tout le cerveau y compris celui qui dépend de l’artère occluse (bouchée).
Schéma du polygone de Willis fonctionnel.
D) Polygone de Willis incomplet et AVC.
Malheureusement certaines personnes ont un polygone de Willis incomplet (il leur manque une ou plusieurs artères communicantes). Lorsque l’absence d'artère communicante ne permet pas de vasculariser une région cérébrale en cas d’occlusion carotidienne, le polygone de Willis est dit incomplet ou non fonctionnel. Dans ce cas il y a un risque d’AVC par infarctus cérébral en cas d’occlusion de la carotide. Ces cas sont rares.
Schéma du polygone de Willis incomplet et non fonctionnel.
E) IRM et scanner permettent de visualiser la circulation cérébrale.
Le scanner montre l'intérieur des artères, et donc les communicantes même si elles sont très peu sollicitées.
L'IRM (angioIRM 3D TOF) montre le flux dans les artères communicantes. Celles-ci ne sont donc visibles que si elles sont le siège d'un flux sanguin pour alimenter une artère cérébrale mal perfusée.
Angio-IRM du polygone de willis (vue du dessus). L'angio-IRM 3D TOF ne nécessite aucune injection de produit.
Scanner du polygone de willis (vue du dessus). Le scanner des artères cérébrales nécessite l'injection de produit de contraste iodé (angioscanner).
F) Polygone de Willis complet.
Lorsque toutes les artères du polygone de Willis sont présentes, le cerveau ne sera pas privé de sang même en cas de sténose ou d'occlusion carotidienne. Mais cela n'évite que 10 % des AVC par sténose carotidienne car environ 80 % des AVC sont dus à des embolies provenant de la plaque d'athérome responsable de la sténose carotidienne et environ 10 % de caillots qui se forment en aval d'une sténose hyperserrée.
Angio-IRM du polygone de Willis montrant une communicante antérieure (flèche verte) et les deux communicantes postérieures (flèche rouge) de bon calibre, formant un cercle complet. Quelque soit l'artère occluse, vertébrale ou carotide, le cerveau restera perfusé. Mais le risque d'AVC persiste en cas d'embolie.
G) Polygone de Willis fonctionnel.
Lorsque le polygone de willis est fonctionnel et joue son rôle, notamment en cas de sténose carotidienne très serrée ou d'occlusion d'une carotide, ou des vertébrales, l'irm comme le scanner montrent les artères communicantes.
Vue du polygone de Willis, en angioIRM, montrant un cas d'occlusion d'une carotide (du côté droit de l'image) avec alimentation de l'artère cérébrale moyenne (flèche jaune) par l'artère communicante antérieure (flèche verte) qui apporte du sang venant de l'autre carotide, et par l'artère communicante postérieure (flèche rouge) qui apporte du sang venant des vertébrales, ce qui évite l'AVC.
H) Polygone de Willis incomplet.
Moins de 10 % des AVC par sténose carotidienne sont dus à un polygone de Willis incomplet, mais ces AVC sont particulièrement graves car c’est tout un territoire vasculaire du cerveau qui est atteint voire détruit provoquant souvent des infarctus cérébraux étendus. Et lorsque la sténose de la carotide évolue vers l’occlusion l’AVC est inévitable, en l’absence d’un traitement rapide. Mais c’est aussi dans ces cas qu’une opération ou une angioplastie carotidienne précoce peut guérir le malade de tout ou partie de ses symptômes. En imagerie, IRM ou scanner cérébral, les infarctus se situent à la jonction de deux territoires vasculaires (infarctus jonctionnel).
Angio-IRM du polygone de Willis incomplet d'une femme ayant fait un AVC partiellement régressif. Il n'existe ni communicante antérieure ni communicante postérieure. Un diagnostic rapide et une endartériectomie carotidienne précoce ont permit la disparition des symptômes neurologiques.
I) Évolution fonctionnelle des communicantes du cercle de Willis
Lorsque le cercle de Willis est complet et qu'une sténose carotidienne évolue , les communicantes artérielles se développent progressivement. Cela permet de maintenir une vascularisation correcte de l'hémisphère cérébral en aval de la sténose.
En cas d’occlusion ultérieure de la carotide interne, l’hémisphère reste perfusé ce qui explique qu’environ deux occlusions carotidiennes sur trois soient asymptomatiques.
Cette suppléance par le cercle de Willis n’est pas toujours suffisante à long terme ce qui explique peut-être le taux annuel d’AVC d’environ 5 % après occlusion asymptomatique d’une carotide.
L’exemple ci-dessous montre l’évolution du calibre des communicantes en fonction de la perméabilité de la carotide interne.
Une artériographie de la vascularisation cérébrale de face montre l’absence de visualisation de la carotide interne droite qui est le siège d'une sténose sub-occlusive à son origine. Et l'hypoperfusion de l'artère sylvienne droite (flèche rouge) par rapport à l'artère sylvienne gauche (flèche verte).
Sub-occlusion de la carotide interne droite qui n'est pas visible. Le segment A1 provenant de la carotide interne est hypoplasique (flèche rouge). L'artère communicante postérieure (flèche verte) s'est développée et permet de vasculariser l'artère sylvienne. Le calibre de l'artère communicante postérieure reste cependant inférieur à celui de l'artère sylvienne.
Après opération de la carotide interne droite, le débit sanguin est rétabli. La carotide interne est de nouveau visible (flèche orange). Le segment A1 s'est développé (flèche rouge). Le calibre de l'artère communicante postérieure (flèche verte) régresse. L'artère sylvienne est mieux perfusée (flèche jaune).
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