Neurosciences/La barrière hémato-encéphalique
Le cerveau est séparé de la circulation sanguine, par une barrière hémato-encéphalique qui isole le cerveau du reste du corps. Elle est présente sur tous les vaisseaux sanguins cérébraux, ou presque. Les molécules sanguines ne peuvent pas toutes passer à travers la barrière hémato-encéphalique : si certaines le peuvent, d'autres ne le peuvent pas. On dit que la barrière hémato-encéphalique a une perméabilité sélective. C'est d'ailleurs la raison d'être de la barrière hémato-encéphalique : empêcher le passage de "molécules nuisibles" à travers les capillaires, pour éviter qu'elles passent dans le cerveau. Les ions (calcium, potassium, sodium, et autres) ne peuvent pas traverser cette barrière, leur concentration étant importante pour le bon fonctionnement des potentiels d'action. D'autres molécules importantes, comme le glucose ou d'autres nutriments, peuvent la traverser.
Beaucoup de médicaments ne peuvent pas passer la barrière hémato-encéphalique, ce qui est parfois un avantage, parfois un défaut. C'est un défaut si la molécule a le potentiel d'agir positivement sur le cerveau, mais que la barrière hémato-encéphalique lui empêche d'rentrer. Par exemple, imaginons qu'on découvre une molécule thérapeutique qui permettrait d'augmenter la neurogenèse (la fabrication de nouveaux neurones). Si elle passait à travers la barrière hémato-encéphalique, elle pourrait soigner des maladies comme Alzheimer. Mais elle ne servirait à rien si elle ne pouvait pas rentrer dans le cerveau !
À l'inverse, ce peut être un avantage dans certains cas. Par exemple, une molécule noradrénergique utilisée pour traiter les troubles du rythme cardiaque ne devrait, idéalement, pas agir sur le cerveau. Si elle ne passe pas à travers la barrière hémato-encéphalique, tout va pour le mieux : la molécule n'agira pas sur le cerveau, ce qui fait des effets secondaires d'évités. Par contre, si ce n'est pas le cas, cela pourrait causer des effets secondaires neurologiques ou psychiatriques assez graves.
- Avant de poursuivre, sachez que nous utiliserons souvent l'abréviation, BHE pour désigner la barrière hémato-encéphalique.
La barrière hémato-encéphalique : les capillaires cérébraux
[modifier | modifier le wikicode]La barrière hémato-encéphalique se situe au niveau des vaisseaux sanguins du système nerveux, à quelques exceptions. Les exceptions en question sont des vaisseaux où la barrière hémato-encéphalique n'existe pas, mais ils sont très rares. Pour être précis, les vaisseaux sanguins protégés par la barrière hémato-encéphalique sont les capillaires, à savoir les petits vaisseaux suffisamment fins pour laisser passer de l'oxygène, du CO2, des nutriments, quelques petites molécules.
Les capillaires ne doivent pas être confondus avec les artères et les veines, des vaisseaux plus gros. La différence principale est que les capillaires sont composés d'une unique couche de cellules jointes, juxtaposées les unes à côté des autres (l'ensemble forme ce qu'on appelle un épithélium). Les artères ajoutent plusieurs couches en plus de l'épithélium, dont une couche de muscles qui aident à contracter ou dilater l'artère, et un second épithélium qui enveloppe l'artère. Même chose pour les veines, avec cependant des couches en plus. Les artères et veines du système nerveux ne sont pas différentes de celles trouvées dans le reste du corps. Par contre, les capillaires cérébraux sont totalement différents sur deux points.
Des capillaires continus protégés par des astrocytes
[modifier | modifier le wikicode]La barrière hémato-encéphalique est formée par deux choses : le vaisseaux capillaire lui-mêmes, et une couche protectrice d'astrocytes tout autour. La première barrière est liée au fait que les capillaires du système nerveux central sont moins étanches que les capillaires normaux. La seconde barrière est formée par les astrocytes, qui entourent les vaisseau sanguins.
Les capillaires peuvent se classer en trois types, suivant la manière dont l’épithélium est formé : capillaires sinusoïdaux, fenêtrés et continus. La différence est que les deux sont perclus de trous, mais pas le dernier.
Dans les capillaires sinusoïdaux, les cellules de l'épithélium sont liées les unes aux autres, grâce à des espèces de crochets moléculaires, mais d'une manière assez lâche. Les crochets attachent les cellules à leurs voisines, mais laissent des espaces entre les cellules, qui peut prendre la forme de fentes. Cela permet de laisser des cellules comme des globules blancs et des globule rouges, des grosses protéines, mais ils peuvent aussi malheureusement laisser passer les virus et quelques toxines.
Les capillaires fenêtrés et continus ont des cellules collées les unes aux autres par des jonctions communicantes, les mêmes que celles qui servent pour les synapses électriques. Elles sont beaucoup plus nombreuses que les crochets moléculaires des capillaires normaux, ce qui colle mieux les cellules du capillaire. En conséquence, les espaces entre cellules n'existent pas, ce qui ne permet pas de laisser passer des cellules, virus ou protéines. Mais par contre, les capillaires fenêtrés ont des pores qui traversent les cellules du vaisseaux sanguin et permettent de laisser passer de grosses molécules, comme des protéines, mais aussi des virus et autres bactéries de petite taille.
Les capillaires continus ne laissent ni espace entre cellules, ni pore, ni quoique ce soit. En conséquence, ils sont vraiment imperméables, au point qu'ils fournissent une première barrière contre les agressions extérieures, notamment contre les virus, les bactéries ou les toxines de grande taille. De tel capillaires ne se trouvent qu'en deux endroits : les muscles squelettiques, et le système nerveux. La première barrière hémato-encéphalique est le fait que tous les capillaires du système nerveux sont des capillaires continus.
Ensuite, la seconde couche est formée par les astrocytes qui entourent les vaisseaux. Plus précisément, les capillaires cérébraux ne sont pas entourés de muscles, comme leurs congénères, mais sont recouverts par des astrocytes et des péricytes. Le tout forme une double couche : une première couche formé par le vaisseau sanguin, une seconde couche formée par astrocytes. Une molécule qui souhaite passer cette barrière doit donc travers plus d'obstacles qu'ailleurs. La protection est meilleure comparé à la paroi d'un vaisseau sanguin, les membranes astrocytaires faisant office de renforcement.
Les espaces périvasculaires/de Virchow–Robin
[modifier | modifier le wikicode]Outre la barrière hémato-encéphalique, certains vaisseaux sanguins cérébraux sont entourés par un manchon rempli de fluide : l'espace périvasculaire, aussi appelé espace de Virchow–Robin. Ils sont surtout présents sur les vaisseaux des méninges, dans les couches situées sous l'arachnoïde et la pie-mère. Mais on en trouve aussi autour des vaisseaux des ganglions de la base et de quelques autres vaisseaux. Le cas le plus important est de loin les vaisseaux qui alimentent les organes circumventriculaires, à savoir des aires cérébrales qui ne sont pas protégées par la barrière hémato-encéphalique, sans doute pour assurer leur protection immunologique. On en trouve aussi en dehors du cerveau, dans le foie, le thymus et quelques autres organes, mais ceci est une autre histoire...
Les espaces périvasculaires possèdent des fonctions variées, qui vont de l'immunité à la régulation du transfert d'ions et de solutés. Ils servent, entre autres, de protection immunologique. Preuve en est la présence d'un grand nombre de globules blancs, surtout lors d'infections : lymphocytes T et B, monocytes, etc. Mais leur rôle principal est la régulation des échanges de fluide avec le cerveau, de permettre un échange sang<->cerveau aisé des solutés, ions et autres petites molécules solubles.
Le passage des molécules à travers la barrière hémato-encéphalique : généralités
[modifier | modifier le wikicode]La barrière hémato-encéphalique est donc composée des capillaires sanguins du cerveau, parfois recouvert par une couche d'astrocytes. Les cellules des capillaires sanguins sont appelées des cellules endothéliales. Les molécules doivent donc traverser une couche de cellules endothéliales, pour ensuite être absorbée par les astrocytes qui s'occupent de métaboliser ce qui doit l'être. La traversée d'une cellule endothéliale demande que la molécule traverse la membrane de cette cellule deux fois : une fois pour le passage sang->cellule endothéliale, une seconde fois pour sortir de la cellule endothéliale et rentrer dans le cerveau. Il y a donc deux passages à travers une membrane cellulaire, et cela nous amène à parler plus en détail des membranes cellulaires.
Il existe divers mécanismes qui permettent à des molécules de traverser les membranes cellulaires des cellules endothéliales. Les mécanismes sont résumés dans le schéma ci-dessous. Nous allons les détailler un par un dans ce qui suit, mais les images devraient vous donner une petite idée de comment fonctionnent ces mécanismes.
Les mécanismes en question peuvent se classer en deux types. Les mécanismes de transport passifs utilisent un gradient de concentration, ce qui permet de faire passer une molécule d'un endroit où elle est très concentrée vers un endroit où elle l'est moins. Ils ne consomment pas d'énergie. A l'inverse, les mécanismes de transport actif consomment de l'énergie sous forme d'ATP, mais sont capables d'aller contre un gradient de concentration. Pour donner un exemple, les pompes ioniques sont des mécanismes de transport actif, les canaux ioniques sont du transport passif. Il existe une sorte d'équivalent mais pour les molécules plus grosses.
La diffusion simple et le transport paracellualire
[modifier | modifier le wikicode]Les deux mécanismes de transport les plus simples sont le transport paracellulaire et la diffusion simple. Avec ceux deux-là, de très petites molécules peuvent passer la BHE directement, en suivant un gradient de concentration, sans rencontrer d'obstacle digne de ce nom. La BHE est naturellement perméable pour ces petites molécules. Ce sont donc des mécanismes de transport passif.
Le premier est le transport paracellulaire, où les molécules passent entre les cellules endothéliales des capillaires sanguins. Les cellules endothéliales sont certes collées les unes au autres, mais pas parfaitement. Il reste toujours quelques espaces qui peuvent laisser passer de petites molécules. Le terme paracellulaire est assez parlant : para- pour dire à côté, et cellulaire.
Cependant, dans le cerveau, ce mécanisme de transport est rendu impossible. Les capillaires sanguins sont continus, il n'y a pas d'espace entre les cellules endothéliales. Les cellules endothéliales sont collées les unes au autres grâce à des jonctions communicantes et autres jonctions cellulaires, qui ne laissent presque pas d'espace libre. En conséquence, le transport paracellulaire est empêché, ce qui en fait un premier mécanisme de protection, une première barrière hémato-encéphalique. Les molécules du sang doivent donc traverser les cellules endothéliales, pas passer à côté.
Le second mécanisme de transport passif est la diffusion simple. Avec elle, une molécule passe à travers la barrière hémato-encéphalique sans rencontrer d'obstacles, comme dans du beurre, sans recourir à des canaux ioniques ni quoique ce soit d'équivalent.
Pour comprendre quelles molécules peuvent traverser ainsi, faisons un rappel rapide sur les membranes cellulaires, ainsi que sur les molécules hydrophobes et hydrophiles. Les molécules sont souvent classés en molécules hydrophiles (attirées par l'eau) et hydrophobes (repoussées par l'eau). Le caractère hydrophile et hydrophobe est lié à des interactions électriques avec les molécules d'eau. Les molécules hydrophiles sont généralement polaires, avec une charge positive à un côté de la molécule et un côté négatif de l'autre. Par contre, les molécules hydrophobe sont généralement neutres.
Les molécules hydrophiles se dissolvent très bien dans l'eau, alors que les molécules hydrophobes ne se dissolvent pas, et cela n'a rien de surprenant. Par contre, le caractère hydrophobe/hydrophile a aussi un impact sur la dissolution dans des graisses, les lipides. Les molécules hydrophobes sont généralement liposolubles, ce qui veut dire qu'elles se dissolvent dans les graisses, les lipides. A l'inverse, les molécules hydrophiles ne se dissolvent pas dans les graisses.
Et il se trouve que la membrane cellulaire est composée d'une double couche de lipides ! Chaque molécule de lipide a une tête hydrophile (attirée par l'eau), et une queue hydrophobe (qui est repoussée par l'eau). La membrane a donc un cœur hydrophobe et un extérieur hydrophile. Les molécules hydrophiles ne traversent pas le cœur hydrophobe, car elles ne se dissolvent pas dans les lipides. Par contre, les molécules hydrophobes traversent la membrane cellulaire sans trop de soucis. La traversée d'une membrane cellulaire n'est donc pas la même entre une molécule hydrophobe et une molécule hydrophile.
La diffusion simple n'est donc possible que si la molécule peut se dissoudre dans la membrane cellulaire, donc se dissoudre dans des lipides. En clair, c'est limité aux molécules hydrophobes, liposolubles. De plus, les molécules doivent être assez petites, les grosses molécules ne peuvent pas traverser facilement. Une molécule plus grosse que la membrane aura du mal à se dissoudre dedans.
Pour résumer : diffusion simple possible seulement pour les molécules hydrophobes assez petites. L'exemple le plus simple est celui de l'oxygène. Les gaz dissous dans le sang traversent presque tous la BHE : oxygène, mais aussi CO2, azote, etc. Mais cela concerne aussi des molécules. Par exemple, l'éthanol (l'alcool) traverse les membranes cellulaire sans aucun problème, y compris la BHE. Comme autre exemple, les stéroïdes traversent les membranes cellulaires sans problèmes, et cela vaut aussi bien pour les hormones sexuelles que le cortisol. Hormones sexuelles et cortisol rentrent dans le cerveau sans problème, ils traversent la barrière hémato-encéphalique.
Par contre, des molécules importantes ne passent pas diffusion libre : l'eau, le glucose, les acides aminés, les protéines, les ions. Vous avez bien lu : l'eau ne traverse pas les membranes cellulaires. Et c'est évident, car l'eau est hydrophile. Le glucose est aussi concerné car il se dissous bien dans l'eau, et vous pouvez le constater en mettant du sucre dans de l'eau. Les ions sont naturellement dissous dans l'eau, donc hydrophiles. Les acides aminés et protéines sont soit trop gros, soit trop hydrophiles pour traverser la membrane cellulaire.
Les molécules hydrophiles ne peuvent pas traverser les membranes cellulaires avec la diffusion simple, pas plus que les très grosses molécules. Les ions sont concernés, car les ions étant par nature dissous dans l'eau, ils sont hydrophiles. Les molécules hydrophiles doivent donc traverser les membranes cellulaires par un autre mécanisme. Voyons lesquels.
Les transporteurs transmembranaires
[modifier | modifier le wikicode]Les molécules hydrophiles peuvent traverser les membranes cellulaires grâce à des protéines transmembranaires, à savoir qui traversent la membrane cellulaire de part en part. Une partie de ces protéines transmembranaires permettent à une molécule de traverser la membrane cellulaire, d'où leur nom de transporteurs transmembranaires, simplifié en transporteurs. Nous avons déjà vu des transporteurs transmembranaires dans ce cours : les pompes et canaux ioniques en sont ! Ce sont juste des transporteurs spécialisées dans le transport des ions, comme on aurait pu le deviner. Les petites et grosses molécules utilisent des transporteurs différents des canaux et pompes ioniques, mais qui fonctionnent sur le même principe.
Il existe des transporteurs actifs, qui demandent de l'énergie sous forme d'ATP pour fonctionner. Ils peuvent fonctionner même en l'absence de gradient de concentration, voire fonctionner même si le gradient de concentration est défavorable. La plupart des transporteurs actifs de la BHE visent à rejeter des molécules indésirables dans le sang. Par exemple, de nombreuses pompes ioniques visent à rejeter des ions dans le sang. Si ces ions rentrent dans la cellule endothéliale, ils seront rejetés par ces pompes. Les pompes en question portent des noms assez complexes, la plus connue étant ceux de la famille des Organo anion transporters. Et il existe aussi des pompes non-ioniques, pour des molécules indésirables plus grosses. Un exemple est celui de la Glycoprotéine P, qui empeche de nombreux médicaments de traverser la BHE, sans compter qu'elle rejette aussi de nombreuses molécules organiques.
Si les transporteurs actifs sont des pompes qui rejettent des molécules dans le sang, d'autres transporteurs servent au contraire à faciliter l'entrée de molécules dans le cerveau. La plupart sont des transporteurs passifs, à savoir qu'ils demandent un gradient de concentration pour fonctionner. Ils servent en quelque sorte de sas d'entrée, qui permet aux molécules de traverser la membrane si le gradient de concentration est favorable. Les molécules suivent le gradient de concentration et vont vers la zone la moins concentrée, mais seulement si le sas d'entrée/transporteur est ouvert. En quelque sorte, ce sont l'équivalent des canaux ioniques ouvert/fermés mais pour les grosses molécules. Pour distinguer ce mécanisme de transport de la diffusion simple, on dit que les canaux ioniques et transporteurs font de la diffusion facilitée, dans le sens où le transporteur/canal ionique facilite la traversée de la membrane.
Le processus d'entrée via un transporteur se fait en quelques étapes. Pour commencer, la molécule va se lier au transporteur, de la même manière qu'un neurotransmetteur se lie à son récepteur. Suite à cette liaison, le transporteur va être déstabilisé par diverses interactions électriques avec la molécule. Il va changer de forme et se reconfigurer. Cette reconfiguration fait que la molécule, auparavant sur la face extérieure, se retrouve sur la face intérieure de la membrane cellulaire. Enfin, la molécule se détache : elle a traversé la membrane.
Les transporteurs servent de portes d'entrées qui permettent le passage des molécules à travers une membrane cellulaire. En conséquence, ils sont finement régulés de manière à ne laisser les molécules qu'avec parcimonie, suffisamment pour ne pas avoir de déficience cérébrale, mais pas assez pour perturber le fonctionnement cérébral. Par exemple, le passage des ions est sévèrement contrôlé, afin de protéger le cerveau des variations de concentration ionique du sang. Par exemple, suite à un repas trop salé, la concentration intracérébrale en sodium doit rester la même, le sodium ne doit pas traverser la barrière-hémato-encéphalique. A l'inverse, lors d'un manque de sodium intra-cérébral, la barrière hémato-encéphalique laissera passer ces ions sodium. La régulation de l'équilibre ionique du cerveau est assez simple : il suffit d'ouvrir ou de fermer des canaux ioniques selon les besoins.
Le transport vésiculaire
[modifier | modifier le wikicode]Il existe aussi un dernier mode de transport, appelé le transport vésiculaire, qui est particulièrement adapté au transport de grosses molécules. Avec lui, les molécules peuvent traverser une cellule endothéliale en un seul passage, sans avoir à traverser de membrane cellulaire proprement dit. Les molécules sont transportées à travers la barrière hémato-encéphalique dans un sac de lipides appelé une vésicule. La vésicule se forme par invagination de la membrane cellulaire, qui se replie sur elle-même pour former une vésicule. La vésicule traverse alors la cellule endothéliale, puis se colle sur la membrane de l'autre côté. Elle fusionne alors avec la membrane, avec l'aide d'un paquet d'enzymes. La fusion relâche le contenu de la vésicule dans le milieu ambiant, dans le cerveau.
L'entrée des molécules dans le cerveau : quelques exemples
[modifier | modifier le wikicode]La BHE laisse passer certaines molécules via l'intermédiaire de transporteurs, du transport vésiculaire et de la diffusion simple. Outre les canaux ioniques, la BHE dispose de transporteurs passifs pour le glucose, mais aussi pour l'eau (des aquaporines), ainsi que pour les acides aminés essentiels. Dans ce qui va suivre, nous allons voir quelques exemples, en étudiant le cas du cuivre et du fer. L'exemple du cuivre aide à faire comprendre comment les transporteurs permettent de faire passer des molécules du sang au cerveau. L'exemple du fer est un cas particulier qui mélange transporteurs et transport vésiculaire.
L'entrée du cuivre dans le cerveau
[modifier | modifier le wikicode]Le premier exemple, que nous allons voir en détail, est le transport du cuivre. Pour rappel, pour traverser la barrière hémato-encéphalique, il faut traverser deux membranes cellulaires : celle entre le sang et la cellule du capillaire sanguin, celle entre le capillaire sanguin et le cerveau. Pour cela, le cuivre a deux transporteurs Le premier permet au cuivre de passer du sang à l'intérieur des cellules des vaisseaux sanguins, il porte le nom de High affinity copper uptake protein 1, aussi appelé CTR1. Le second est le transporteur ATP7A, qui émet le cuivre dans le cerveau. Les mêmes transporteurs permettent au cuivre de rentrer dans les neurones et les cellules gliales. Les deux expriment des transporteurs CTR1 pour faire entrer le cuivre dans les neurones/astrocytes/oligodendrocytes/autres.
En cas d'excès de cuivre dans le cerveau, l'excès est éliminé dans le liquide cérébrospinal ou dans le sang. Les cellules qui font la barrière entre cerveau et méninges disposent pour cela d'un transporteur dédié, le ATP7B, qui émet du cuivre dans le liquide cérébrospinal. Le cuivre en excès dans le liquide cérébrospinal est lui émis dans le sang, grâce là encore avec un transporteur ATP7A situés dans les cellules des vaisseaux sanguins.
L'entrée du fer dans le cerveau
[modifier | modifier le wikicode]Comme pour le cuivre, bien qu'étant un ion simple, l'entrée du fer dans le cerveau ne passe pas par des canaux ioniques ou pompes. La raison est qu'il n'y a presque pas d'ion fer isolés, dissous dans le sang. Le fer absorbé par l'intestin est immédiatement capturé par une molécule de transport, appelée la transferrine. Elle capture le fer libre, le transporte dans le sang et le relâche au niveau des tissus qui en ont besoin. Il faut noter que l'on distingue l'apo-transferrine et l'holo-transferrine, la première étant de la transferrine seule, l'autre étant de la transferrine qui a capturé du fer. L'apo- et l'holo-transferrine n'ont pas la même forme tridimensionnelle, ce qui a des conséquences.
La transferrine entre dans le cerveau via transport vésiculaire. L'holo-transferrine sanguine se fixe sur des récepteurs à la transferrine, présents à la surface des cellules endothéliales. La fixation sur ces récepteurs entraine l'internalisation de la molécule d'holo-transferrine, la formation de la vésicule. Seule l'holo-transferrine se lie aux transporteurs des cellules endothéliales, pas l'apo-transferrine, pour des raisons de conformation tridimensionnelle.
Ensuite, la vésicule traverse la cellule endothéliale, puis fusionne avec sa membrane de l'autre côté de la cellule, ce qui relâche la transferrine et le fer dans le cerveau. Ce transport vésiculaire basique est la première voie d'entrée du fer dans le cerveau, mais c'est la moins importante en pratique. En effet, il s'agit d'une voie directe, passive, sans mécanisme de régulation poussé. Mais le cerveau a des besoins en fer qui doivent être sérieusement régulés, pour éviter tout excès de Fer. Rappelons en effet qu'un excès de fer est toxique pour les cellules, neurones et cellules gliales comprises. Pour cela, la barrière hémato-encéphalique dispose d'autres moyens de transport du fer, qui sont régulables.
Outre le transport vésiculaire simple, il existe deux autres voies de transport, qui permettent au fer de traverser la barrière hématoencéphalique. Les deux commencent de la même manière : la transferrine est internalisée dans une vésicule. Sauf que le Fer en excès est extrait des vésicules. L'extraction du Fer se fait en deux étapes : la première détache le fer de la transferrine dans la vésicule, la seconde le fait sortir de la vésicule à travers un "canal ionique" appelé le DMT1, inséré à la surface de la vésicule. La vésicule est alors renvoyée vers la paroi du vaisseau sanguin et fusionne avec, le récepteur de la transferrine est ainsi recyclé.
Le Fer extrait de la vésicule est du fer dissous dans la cellule endothéliale. Il peut alors subir deux voies de transfert différentes. La première passe par une protéine de transport membranaire qui relâche le Fer dans le cerveau, qui agit un petit peu comme un "canal ionique". La protéine en question s'appelle la ferroportine, elle est présente dans le cerveau, dans les intestins et d'autres cellules. Il faut noter que le Fer transporté par la ferroportine est toujours un ion et non les autres formes ioniques ( ou ). C'est le contraire de la transferrine qui capture des ions .
L'action de la ferroportine est régulée par une molécule appelée l'hepcidine, qui a plusieurs actions. Premièrement, elle "ouvre" ou "ferme" le "canal ionique" de la ferroportine. Deuxièmement, elle peut détruire les molécules de ferroportine en les marquant comme prête pour dégradation dans les lysosomes. Elle régule ainsi l'entrée du fer à ce qui est utile au cerveau : s'il subit un excès de Fer, il produira de l'hepcidine pour "désactiver" la ferroportine et séquestrer le fer dans les cellules endothéliales. La production de l'hepcidine cérébrale est le fait des astrocytes.
Une seconde voie séquestre le fer en excès dans la cellule endothéliale, pour être relâché en cas de besoin. Pour cela, les réserves de fer sont stockées dans une molécule appelée la ferritine, une molécule de ferritine pouvant capturer près de 5000 atomes de fer. Pour relâcher le fer, la ferritine est internalisée dans une seconde vésicule, qui fusionne avec la membrane. Les cellules endothéliales ont donc des réserves de fer sous forme de ferritine, qu'elles peuvent relâcher dans le cerveau si le besoin s'en fait sentir. Les mécanismes pour ce faire sont encore mal connus. Le fer est alors absorbé par un astrocyte. Les trois voies posibles sont résumées dans le schéma ci-dessous.
L'entrée du manganèse dans le cerveau
[modifier | modifier le wikicode]Le cas du manganèse est assez similaire à celui du fer. Le manganèse est important pour le métabolisme général e la plupart des cellules. Mais il doit être présent en petites quantités, de fortes quantités pouvant être toxiques. Aussi, comme le fer et le cuivre, son entrée dans le cerveau est fortement régulée.
L'entrée du manganèse dans le cerveau est presque identique à celle du fer. Le manganèse est transporté par la transferrine, comme le fer, et passe à travers le transporteur DMT1 et la ferroportine. Il traverse la barrière hémato-encéphalique par l'intermédiaire des voies d'entrée du fer, donc. Par contre, la barrière hémato-encéphalique dispose aussi de pompes ioniques qui expulsent le manganèse en trop dans le sang. Précisément, la pompe qui expulse le manganèse en trop dans le sang est la protéine SLC30A10.
Le manganèse s'accumule dans le cerveau aux mêmes endroits que le fer : dans les ganglions de la base. Les effets d'une intoxication au manganèse sont donc similaires à ceux d'un excès cérébral de fer : syndrome parkinsonien, autres troubles moteurs comme des dystonies. Une intoxication en manganèse est généralement lié à une exposition professionnelle, mais il existe de rares maladies génétiques liées à des mutations de la protéine SLC30A10 qui entrainent un excès cérébral en manganèse.