Transport à la barrière hémato-encéphalique - Définition

Introduction

Il faut que la barrière hémato-encéphalique assure à la fois la protection, le transport d'aliments et d'oxygène vers le cerveau, et l’élimination des déchets. Les aliments solubles et les peptides franchissent la barrière hémato-encéphalique pour l’essentiel par des transporteurs ou des canaux spécifiques à travers la membrane cellulaire. La plupart des autres composés solubles passent – dans une certaine mesure – par diffusion passive.

Transport paracellulaire

Les processus de transport à la barrière hémato-encéphalique

Dans les capillaires périphériques le transport de matières vers les organes et les muscles a lieu pour l'essentiel par des fenestrages et des fentes intercellulaires. Dans un endothélium cérébral sain et en bon état, les jonctions serrées relient les cellules entre elles de façon hermétique. Les capillaires du cerveau ne permettent donc qu'un transport de substances transmembranaire, qui peut d'ailleurs être mieux régulé que le transport paracellulaire. L'eau, la glycérine et l'urée sont des exemples de molécules polaires assez petites pour pouvoir diffuser à travers les jonctions serrées.

Perméabilité par canaux

Vue de côté d'un modèle d'aquaporine. Les molécules d'eau peuvent diffuser dans les deux sens par le milieu de la protéine.

Les petites molécules polaires, comme par exemple l'eau, ne peuvent diffuser par les kinks hydrophobes de la membrane que de façon très limitée. Cependant la barrière hémato-encéphalique présente une très grande perméabilité à l’eau. Ceci a été démontré par William Henry Oldendorf (1925-1992) par des expériences avec de l'eau tritiée.

Pour la diffusion de l’eau, on trouve dans la membrane cellulaire des protéines-canaux spécialisées, les aquaporines. Alors que les endothéliums périphériques expriment très souvent l'aquaporine-1 (AQP1), ce gène est inactivé à la barrière hémato-encéphalique, par la présence des astrocytes. Les endothéliums cérébraux spécialisés expriment en réalité l'aquaporine-4 (AQP4) et l'aquaporine-9 (AQP9). À la barrière hémato-encéphalique, l'aquaporine-9 est la plus importante pour le transport de l'eau. Les aquaporines permettent la régulation de l'économie en eau du cerveau. Elles offrent une haute capacité de diffusion pour l’eau, dans les deux sens, toujours d'après le gradient osmotique.

Les aquaglycéroporines forment d'autres canaux dans la barrière hémato-encéphalique pour la glycérine, l'urée et l’ion méthanoate.

Les canaux sont substantiellement plus rapides pour le transport des molécules que les transporteurs. On peut activer ou désactiver les canaux à ions par des impulsions de tension électrique, des hormones qui agissent dessus, ou d'autres influences (diversité).