La barrière hémato-méningée

La seconde barrière cérébrale est la barrière hémato-méningée, entre sang et liquide céphalorachidien. Elle a deux composantes : la première intervient lors de la formation du LCR depuis le sang ; la seconde opère lors de la clairance du LCR, de retour dans la circulation veineuse.

1. Barrière sang-LCR et production du LCR

C’est au niveau des ventricules cérébraux que se situe cette barrière. Les cellules endothéliales des vaisseaux (il s’agit de veinules et de capillaires) qui s’y trouvent sont plus lâches, et fenêtrées (l’enveloppe du vaisseau est discontinue et présente des pores de 10-30 nm de diamètre). Ce sont directement les plexus choroïdes, composés de cellules cubiques pseudo-épithéliales, épendymaires, organisées en monocouches, qui tapis- sent le pourtour des vaisseaux. Les plexus choroïdes ont pour rôle essentiel la production du liquide cépha- lorachidien, par filtration fine et régulée du sang. Leurs nombreux replis et villosités offrent une large surface d’échange (Figure 48).

Figure 48: Les plexus choroïdes, barrière physique entre circulation sanguine et liquide céphalorachidien. CP : plexus choroïdes ; LV : ventricule latéral ; 3V : 3e _{ventricule ; CPEC : cellule épithéliale du plexus choroïde ; BV : vaisseau sanguin ;}

ST : stroma / membrane basale ; TJ : jonction serrée ; CSF : liquide céphalorachidien (Liddlelow, 2015).

Comme toutes les cellules épendymaires, les cellules des plexus choroïdes sont fortement polarisées et pré- sentent des microvillosités du côté luminal. Ces cellules reposent sur une membrane basale et sont séparées des vaisseaux sanguins par un stroma contenant du tissu conjonctif (des fibres lâches de collagène) dans lequel des macrophages ou fibroblastes peuvent circuler. Les cellules épithéliales permettent même parfois le passage de ces cellules dans le LCR (Figure 49).

Figure 49 : Représentation de la monocouche de cellules épendymaires des plexus choroïdes, reposant sur une lame basale et un stroma, organisés autour d’un capillaire sanguin. Le stroma contient ici des macrophages et des cellules dendritiques (Kaur, 2016).

2. Les transports à travers les plexus choroïdes

Les différents types de transport à travers les plexus choroïdes sont schématisés dans la Figure 50 ci-dessous. A cause des jonctions serrées, la diffusion passive de petites molécules hydrophiles est assez limitée (situa- tion 1, Figure 50). Cela permet un contrôle des transports, assurés par différents transporteurs (Liddelow, 2015) (Figure 50). De plus, des pompes actives de type ABC permettent le reflux des substances liposolubles ou de produits spécifiques, comme c’est aussi le cas au niveau de la BHE (situation 2). On y trouve en effet des transporteurs MRP1 (pour « multi resistance-associated protein ») au niveau basal des plexus, et des glycoprotéines-P au niveau apical (Deeken, 2007). Un transport actif d’ions, d’acides aminés, de glucose et autres petites molécules vers le LCR est assuré par des transporteurs de la famille des SLC (pour « solute carrier ») (situation 3). Un transport bidirectionnel d’ions est réalisé par la famille des transporteurs d’anions organiques (AOT) (situation 4). Des échangeurs d’ions (Cl−_/HCO3−_{) au niveau abluminal et transporteur NKCC}

(Na+_/K+_/Cl-_{) au niveau apical par exemple, ainsi que la présence de pompes Na}+_/K+ _{ATPase, permettent de}

garder un gradient ionique de NaCl, favorisant l’afflux d’eau vers le LCR via les aquaporines (AQP1) (cas 7) (Johanson, 2005). Quelques protéines (seulement 0,5% des protéines plasmatiques) passent par des trans- porteurs spécifiques et sont retrouvées dans le LCR (cas 5) (Cutler, 1967). La transcytose, médiée par des récepteurs spécifiques ou non, permet également le transport de certaines substances (les folates, transpor- tés par des exosomes, par exemple) (cas 6).

Figure 50 : Modes de transports à travers les plexus choroïdes (Liddelow, 2015).

3. Propriétés du liquide céphalo-rachidien

Le volume du liquide céphalorachidien chez l’Homme adulte est environ de 150 mL (Johanson, 2008). Cepen- dant, la production moyenne de LCR est de 20 à 30 mL par heure, variant selon le rythme circadien en faveur de la phase nocturne, ce qui indique un renouvellement complet de 3 à 4 fois par jour (Nilsson, 1992 ; Kaur, 2016). Seuls 25% du LCR seraient intra-ventriculaires, la majorité étant sous-arachnoïdienne (Johanson, 2008). Entre 75 et 90% du LCR seraient produits par les plexus choroïdes, la fraction restante étant attribuée au parenchyme cérébral, à la moelle épinière, à l’espace sous-arachnoïdien, ou enfin à l’artère piale (Brinker, 2014 ; Matsumae, 2016).

Sa composition est enrichie en chlorure et magnésium par rapport au sang, et appauvrie en potassium, glu- cose, urée, acides aminés et, plus particulièrement, en protéines (Davson, 1967 ; Johanson, 2008).

Le LCR assure des rôles variés. En plus de son rôle de barrière et de maintien de l’homéostasie, il a un rôle de protection mécanique, amortissant les chocs. Le cerveau, se retrouvant en flottaison, aurait ainsi une masse virtuelle largement réduite, de l’équivalent de 25 à 50 g, alors que sa masse effective est d’environ 1,4 kg. Il permet aussi le refroidissement du cerveau, absorbant la chaleur produite par l’activité cérébrale. Le LCR est également impliqué dans la transduction du signal et l’immunité, ainsi que dans l’élimination des toxines et des métabolites cérébraux (Matsumae, 2016).

4. Barrière liquide céphalo-rachidien – sang et réabsorption du liquide céphalo-rachidien

La réabsorption du LCR sous-dural, qui trouve dans l’espace sous-arachnoïdien, est réalisée au niveau de l’arachnoïde et de ses granulations (ou villosités) arachnoïdiennes. L’épithélium arachnoïdien n’est

est ainsi effectuée par cette voie, pour rejoindre la circulation veineuse via le sinus veineux sagittal supérieur. Un drainage lymphatique est aussi évoqué. Il permettrait également une réabsorption liquidienne, par des vaisseaux lymphatiques longeant le sinus veineux et aboutissant aux ganglions lymphatiques cervicaux pro- fonds (Louveau, 2016) (Figure 51).

Figure 51 : Barrière LCR – sang (Louveau, 2016).

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