Barrière hémato-encéphalique

le Barrière hémato-encéphalique sert de barrière naturelle entre le système nerveux central (SNC) et la circulation sanguine. Il n'autorise que le transport de masse sélectif. Les troubles de la barrière hémato-encéphalique peuvent entraîner de graves maladies cérébrales.

Qu'est-ce que la barrière hémato-encéphalique?

La barrière hémato-encéphalique sépare les conditions environnementales dans le cerveau et dans la circulation sanguine. Des processus très complexes et finement réglés se déroulent dans le cerveau, dont la perturbation aurait des conséquences imprévisibles. La barrière hémato-encéphalique protège donc le SNC des agents pathogènes, des toxines, des anticorps, des leucocytes, de l'influence des neurotransmetteurs dans le sang et des variations du pH.

Dans le même temps, il faut veiller à ce que le SNC soit alimenté en nutriments et substances de base nécessaires à son fonctionnement. Il en va de même pour l'élimination des produits de dégradation du métabolisme cérébral. Par conséquent, la barrière n'est pas complètement hermétique, mais sélectivement perméable. Le transport de substances importantes entre la circulation sanguine et le cerveau est régulé par des processus de diffusion passifs et actifs ainsi que par des processus chimiques sélectifs. Les molécules essentielles telles que l'eau, l'oxygène et les nutriments importants peuvent franchir la barrière hémato-encéphalique sans restriction.

Anatomie et structure

La barrière hémato-encéphalique est constituée des cellules endothéliales, des péricytes et des astrocytes. Les cellules endothéliales forment la couche de paroi la plus interne des capillaires. Entre autres, ces cellules régulent l'échange de substances entre les tissus et le sang.

Dans la barrière hémato-encéphalique, les cellules endothéliales ont des jonctions dites serrées. Ce sont des bandes étroites de protéines membranaires qui relient les cellules endothéliales si étroitement qu'elles forment une couche imperméable à de nombreuses substances. Seules de très petites molécules peuvent diffuser à travers cette couche. L'échange de substances entre la cellule et l'espace entre les cellules est largement évité. Les péricytes, à leur tour, sont situés sur la paroi externe des capillaires et sont des cellules du tissu conjonctif. Sont connectés aux cellules endothéliales via des canaux cellule-cellule, les jonctions gap.

L'interaction des deux types de cellules via ces canaux contrôle le potentiel membranaire, responsable de la diffusion sélective des substances. En tant que soi-disant cellules d'araignée, les astrocytes représentent la majorité des cellules gliales du SNC et fournissent aux neurones des nutriments via leurs contacts avec les vaisseaux sanguins. Dans leur membrane, il y a des récepteurs pour les neurotransmetteurs.De plus, ils induisent la barrière hémato-encéphalique à travers la membrana limitans glialis perivascularis (une membrane frontalière entourant les vaisseaux sanguins du cerveau) et en même temps la maintiennent.

Fonction et tâches

En plus de sa fonction de protection du SNC contre les influences néfastes, la barrière hémato-encéphalique régule également les processus de transport entre la circulation sanguine et le cerveau. Il existe différents processus physiques et chimiques qui contrôlent ce transport. La plupart des substances solubles qui peuvent même surmonter cette barrière la traversent par diffusion. La barrière hémato-encéphalique étant étroitement fermée par des jonctions serrées, la diffusion ne peut pas avoir lieu via des fissures intercellulaires comme avec d'autres organes.

Les substances ne peuvent être transmises que par les vaisseaux capillaires du cerveau par transport transmembranaire. La diffusion libre est la forme la plus simple de ce transport: de petites molécules lipophiles peuvent diffuser passivement à travers les membranes cellulaires des épithéliums et même à travers les jonctions serrées. Les petites molécules polaires, comme l'eau, sont sujettes à une perméabilité à médiation par canal. Certaines protéines de canal, les aquaporines, assurent le transport de l'eau à travers la barrière hémato-encéphalique et régulent ainsi l'équilibre hydrique du cerveau en même temps. Pour les molécules nutritives grosses et polaires, mais vitales, comme le glucose ou de nombreux acides aminés, il existe certaines molécules de transport qui facilitent la diffusion des substances correspondantes.

Puisque ces formes de diffusion ne nécessitent aucune énergie, ce sont des diffusions passives. Cependant, il existe également des substances qui ne peuvent être transportées qu'avec l'utilisation d'ATP, c'est-à-dire en fournissant de l'énergie. Les transporteurs actifs sont des «pompes» qui utilisent de l'énergie pour déplacer les substrats contre le gradient de concentration. Des molécules sélectionnées traversent la barrière hémato-encéphalique à l'aide de récepteurs spéciaux spécifiquement responsables de leur transport.

Maladies

Les troubles de la barrière hémato-encéphalique peuvent entraîner diverses maladies neurologiques. Les maladies initiales telles que le diabète sucré, l'inflammation du cerveau ou les tumeurs cérébrales endommagent souvent cette barrière.

Les conséquences à long terme sont des lésions cérébrales. Certains agents pathogènes peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique. Cela inclut le virus HI. Certaines bactéries, comme Escherichia coli, surmontent parfois les mécanismes de protection de la barrière en libérant des toxines spéciales. Lorsque les cellules nécessaires à la défense immunitaire du corps traversent la barrière hémato-encéphalique, le tableau clinique de la sclérose en plaques peut se développer. Des études ont montré que les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer rendent également perméable la barrière entre le cerveau et la circulation sanguine.

Cela peut être le point de départ de la disparition massive des cellules cérébrales. L'abus d'alcool est connu pour être un facteur de risque majeur de maladies neurologiques. La consommation chronique d'alcool endommage la barrière hémato-encéphalique avec des conséquences imprévisibles. Les troubles fonctionnels de la barrière favorisent les infections bactériennes et les réactions inflammatoires induites par auto-immunologie dans le cerveau. L'abus de nicotine est également un facteur de risque d'atteinte à la barrière hémato-encéphalique. La nicotine favorise les maladies cardiovasculaires, qui à leur tour ont une influence majeure sur les performances du cerveau.

Les fumeurs sont plus à risque de développer une méningite bactérienne. Des recherches ont montré que la nicotine modifie la structure de la barrière hémato-encéphalique. Les protéines à jonctions serrées sont distribuées différemment et ne peuvent plus remplir pleinement leur fonction. L'influence du rayonnement électromagnétique sur la barrière hémato-encéphalique est également discutée. Leurs effets négatifs sur la santé dans la gamme mégahertz à gigahertz pour des densités d'énergie élevées sont prouvés. La densité d'énergie élevée du rayonnement électromagnétique conduit à un réchauffement mesurable dans le tissu affecté. La mesure dans laquelle le réchauffement endommage la barrière hémato-encéphalique n'a pas encore été étudiée.

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Maladies cérébrales typiques et courantes

• démence
• la maladie de Creutzfeldt-Jakob
• Mémoire défaillante
• Hémorragie cérébrale
• Méningite