RAPPELS SUR LE SYSTÈME NERVEUX
3. Barrière hématoencéphalique et le liquide céphalorachidien 1. La barrière hématoencéphalique (15) (16)
La BHE est une barrière d’avantage physiologique qu’anatomique qui sépare la circulation sanguine et le LCR qui est le fluide dans lequel baigne le cerveau et la moelle épinière, en lui assurant ainsi une constance de sa composition.
C’est un système biologique complexe composé de cellules endothéliales, de péricytes et d’astrocytes qui interviennent dans son induction et la maintenance de ses caractéristiques physiologiques et ultra structurales. Les astrocytes possèdent des expansions, appelées pieds astrocytaires, qui vont entourer les vaisseaux sanguins et donc les isoler au sein même du cerveau. En outre, l’endothélium (partie interne des vaisseaux sanguins en contact avec le sang) est formé d’une couche de cellules endothéliales très liées entre elles et permet de contenir le sang à l’intérieur des vaisseaux sanguins tout en conférant à la BHE un rôle de filtrage et de contrôle du passage sanguin à travers la paroi des capillaires. Elle joue ainsi un rôle primordial dans l’isolation du parenchyme cérébral, ainsi que dans le contrôle de l’homéostasie tissulaire, grâce à une perméabilité sélective aux nutriments et aux autres molécules apportées par le flux sanguin.
Les principales molécules transportées à travers la BHE sont : le dioxygène (O2), le dioxyde de carbone (CO2) qui diffusent librement selon un gradient de concentration. En revanche, les nutriments comme le glucose ou les acides aminés doivent passer par des canaux et des pompes spécifiques.
3.2. Le liquide céphalorachidien
3.2.1. La production
Le LCR est produit essentiellement au niveau des plexus choroïdes des ventricules cérébraux. Le parenchyme cérébral et les vaisseaux sanguins intracérébraux ne contribuent pratiquement pas à sa formation (17). Ensuite, il suit un courant circulatoire vers les 3èmes et 4èmes ventricules et traverse l'espace sous-arachnoïdien pour se déverser finalement dans le système veineux à travers les villosités arachnoïdiennes, appelées granulations de Pacchioni, localisées au niveau de la moelle épinière et du sinus supérieur (17). Les granulations arachnoïdiennes permettent au LCR de quitter les espaces sous-arachnoïdiens vers le sang, à travers des valves à sens unique. Une partie du flux est descendante à travers la moelle épinière pour retourner vers l'espace sous-arachnoïdien (18) (Figure 8).
La production du LCR change en fonction de l’âge : elle est d’une valeur de 500ml/j chez le jeune adulte (0,4ml/min) et baisse à 250ml/j chez le patient âgé (0,19ml/min) (17). Le LCR est entièrement renouvelé toutes les 5 à 7 heures, ou autrement dit, le taux de production du LCR est de 0,35 ml/min.
Selon Reiber, le LCR se déplace sous l’influence d’une force qui résulte du gradient de pression artérioveineux (17) (19). Ce gradient de pression et donc le flux du LCR varie naturellement avec l’âge. Il est perturbé lors de pathologies qui entraînent une résistance au flux de LCR (17).
Le flux du LCR peut être diminué en raison d’une diminution de sa production, une obstruction du flux dans les villosités arachnoïdiennes ou une baisse du flux dans l’espace sous-arachnoïdien (19).
En l’absence de pathologies susceptibles d’altérer le flux du LCR, la concentration en protéines du LCR est approximativement 200 fois plus faible que celle du plasma (17).
3.2.2. La composition
Le LCR est un liquide clair qui a une composition chimique légèrement alcaline, similaire au sang. Il ne contient toutefois pas d'érythrocytes, une faible quantité de protéines et de lipides, mais plus de vitamine C comparé au sang. Sa composition ionique est également différente puisqu'il contient plus d'ion sodium, chlorure, magnésium et hydrogène et moins d'ions calcium que le plasma.
Le LCR contient 99% d'eau contre 93% pour le plasma et son volume total est estimé de 100 à 160 ml chez l'adulte. Il représente 6,3% du contenu du compartiment intracrânien. La concentration en protéines du fluide lombaire est comprise physiologiquement entre 0,15 et 0,45 g/l. Alors que les protéines présentes dans les ventricules latéraux sont sécrétées par les plexus choroïdes, les protéines présentes dans le LCR lombaire proviennent d'un passage par les espaces sous-arachnoïdiens, expliquant que les concentrations d'une même protéine sont 3 fois plus élevées dans le LCR lombaire que dans les ventricules latéraux (20).
On estime qu’environ 80% des protéines du LCR proviennent du plasma par diffusion à travers la BHE. Le reste est synthétisé localement.
Les composants protéiques principaux du LCR sont l'albumine (la plus abondante des protéines d'origine exclusivement plasmatique), la transthyrétine, la transferrine, la cystatine, l’α1-antitrypsine, l’α1-macroglobuline, les immunoglobulines (Ig).
Le LCR contient des lipoprotéines que l'on peut séparer par ultracentrifugation. Ces particules ressemblent aux HDL plasmatiques et sont composées de protéines (34%), phospholipides (34%), cholestérol libre (13%), esters de cholestérol (17%) et triglycérides (2%). Parmi les apolipoprotéines, on trouve majoritairement les apoE, AI, D, AIV et J (21).
La composition en protéines du LCR se modifie en permanence lors de son trajet au niveau cérébral et périmédullaire (17). Elle résulte à la fois d’une sécrétion active par l’épithélium des plexus choroïdes et d’une filtration des protéines plasmatiques à travers les cellules endothéliales des capillaires des plexus choroïdes (17) (22).
Lors d’un ralentissement du flux du LCR, phénomène courant dans les maladies neurologiques, la concentration des protéines d’origine plasmatique augmente dans le LCR. Les différences observées au niveau des concentrations du LCR en albumine et en Ig s’expliquent par la différence entre leur poids moléculaire et leur taille qui modifient leur coefficient de diffusion (17) (23).
3.2.3. Les fonctions
Le LCR assure les fonctions physiologiques suivantes (24) :
- un rôle mécanique comme support physiologique du cerveau, considéré comme un « lit d'eau ». La poussée d'Archimède réduit le poids du cerveau d'un facteur 30 grâce à laquelle le LCR constitue une protection continue et souple contre les chocs et les changements de pression au sein de la cavité cérébrale, au niveau de l'espace sous-arachnoïdien et des ventricules ;
- le transport intracérébral des biomolécules, l'élimination des métabolites et des déchets du SNC (CO2, choline) et le maintien de la stabilité de l'environnement chimique du cerveau. Un exemple de ce rôle est l'élimination en quelques jours des cellules pathologiques après une hémorragie méningée ;
- une défense contre l'invasion pathogène, ce qui explique la rareté de l'infection du cerveau au cours des infections généralisées.