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Les lames alaires (parois latérales et plancher du diencéphale)
Les parois du diencéphale s'épaississent dès la 7e semaine (stade 16-19) et trois renflements volumineux font protrusion dans la cavité du 3e ventricule. Ces renflements sont, en direction dorso-ventrale, l'épithlalamus, le thalamus et l'hypothalamus. Chez 70% des individus les deux thalami fusionnent sur la ligne médiane pour former l'adhésion interthalamique.
L'épithalamus
L'épithalamus (stade 16) se développe à partir de la plaque du toit et de la partie dorsale des lames alaires. Il donne naissance comme nous l'avons vu ci-dessus à l'épiphyse (stade 15), à la toile choroïdienne ainsi qu'aux plexus choroïdes du 3e ventricule. Il est séparé du thalamus par le sillon dorsal épithalamique (stade 17). Occasionnellement il se forme chez l'homme un diverticule au-dessus des trous de Monro, la paraphyse, toujours présente chez les vertébrés inférieurs. Latéralement l'épithalamus donnera les noyaux habénulaires, qui font partie du système limbique et olfactif et sont en rapport avec les mécanismes émotionnels et comportementaux, ainsi que deux petites commissures: la commissure habénulaire et la commissure postérieure (appartient déjà au mesencéphale). La croissance massive du thalamus va finir par oblitérer le sillon dorsal épithalamique et déplacer les structures épithalamiques caudalement.
Le sillon longitudinal sous-thalamique
Le sillon longitudinal sous-thalamique divise la lame alaire en une région dorsale et une région ventrale formant respectivement le thalamus et l'hypothalamus. Il faut bien noter que ce sillon (sulcus hypothalamicus) est distinct du sulcus limitans qui sépare les lames fondamentale et alaire!
Au contraire de l'épithalamus, le thalamus prend de l'importance au cours de l'évolution, s'il est initialement un centre de relais des voies optico-mésencéphaliques, il devient progressivement un centre de relais (intégration, modulation et coordination) polysensoriel.
Le thalamus va se différencier en différentes zones, le mettant en rapport avec les noyaux striés télencéphaliques (voir développement du télencéphale), les voies afférentes de la sensibilité générale (qui y feront relais avant de se projeter dans le néocortex cérébral) et l'ensemble du cortex cérébral. Les noyaux sous-thalamiques (corps de Luys) se situent sous le thalamus et font partie des noyaux gris centraux.
L'hypothalamus
L'hypothalamus se différencie à partir de la lame alaire sous-thalamique et à partir du plancher du diencéphale (éventuellement aussi à partir de lame fondamentale en régréssion). Il donne naissance aux noyaux hypothalamiques incluant les tubercules mamillaires et la neurohypophyse. Ces noyaux sont des centres régulateurs des fonctions végétatives (réactions émotionnelles, comportements allimentaire, sommeil, température corporelle, équilibre hydrique etc.).
L'éminence ganglionnaire médiane
La paroi latérale des lames alaires est à l'origine de neuroblastes qui migrent dans la substance blanche télencéphalique où ils forment l'éminence ganglionnaire médiane (futur globus pallidus), seule formation striée d'origine diencéphalique.
Les vésicules optiques
Les ébauches optiques apparaissent vers le 19e jour, comme deux évaginations latérales à la base du futur prosencéphale avant la fermeture du neuropore rostral. Elles sont induites par la plaque préchordale. Ces évaginations vont aboutir la formation des gouttières optiques (Foveolae opticae).
Enfin dès le 25e jour (stade 9), donc après la fermeture du tube neural, les gouttières vont former les vésicules optiques (Vesiculae ophthalmicae) qui s'évaginent au niveau de la future jonction du plancher et des faces latérales de la paroi du diencéphale auquel elles restent reliées par les pédoncules optiques (Pedunculus ophthalmicus).