HISTOLOGIE

Histophysiologie : la notion de « barrières »

En biologie humaine et en médecine, le concept de barrière s'applique à de nombreux systèmes : barrières cutanée, intestinale, hépatique, glomérulaire, placentaire, thymique, testiculaire, alvéolaire, hémato-encéphalique, etc. Nous ne retiendrons ici que ces deux derniers exemples : la barrière alvéolaire ou barrière air-sang et, surtout, la barrière sang-cerveau ou barrière hémato-encéphalique (BHE).

La barrière air-sang

Dans les poumons, l'air est au contact des mailles d'une sorte de dentelle tissulaire. Il pénètre dans des cavités, alvéoles pulmonaires revêtues par un épithélium simple reposant sur sa membrane basale (fig. 1) et comportant chez l'homme deux types de cellules, les pneumocytes I et II. Les pneumocytes de type I sont les moins nombreux, mais assurent le revêtement de 95 p. 100 de la surface épithéliale alvéolaire. Leur cytoplasme très aplati, de 0,2 à 0,3 μm d'épaisseur, forme une sorte de voile pétaloïde étendu à partir de la région plus épaisse où siège le noyau. Les pneumocytes de type II, de forme parallélépipédique, sécrètent le surfactant qui s'étale à la surface des alvéoles où il forme un mince film de matériel tensio-actif fait de phospholipides et d'apoprotéines. Pneumocytes I et II sont rendus jointifs par des jonctions serrées. Les aquaporines sont une famille de glycoprotéines transmembranaires qui assurent le rôle de canaux hydriques, permettant le passage rapide d'eau à travers la membrane plasmique de nombreuses cellules. L'aquaporine AQP1 joue un rôle important dans l'humidification du film de revêtement alvéolaire.

Barrière alvéolo-capillaire

Barrière alvéolo-capillaire. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les capillaires sanguins forment un très riche réseau situé dans les cloisons interalvéolaires. Ce sont des capillaires continus non fenêtrés entourés d'une membrane basale continue (avec présence de péricytes). Les jonctions, bien que serrées, sont moins imperméables que celles de l'épithélium.

Les échanges gazeux (O₂ et CO₂) entre l'air et le sang se font par diffusion à travers la barrière alvéolo-capillaire faite de l'adossement du cytoplasme des pneumocytes de type I, des membranes basales épithéliales et endothéliales pouvant fusionner, puis du cytoplasme des cellules endothéliales des capillaires pulmonaires. L'ensemble de la barrière air-sang a une épaisseur de l'ordre de 0,5 μm.

La barrière sang-cerveau

Rappelons tout d'abord que chez les vertébrés, donc chez l'homme, les centres nerveux sont abrités dans une carapace osseuse craniovertébrale, à l'intérieur de laquelle ils sont baignés par un liquide appelé céphalorachidien (LCR). Celui-ci occupe les cavités internes que recèlent les centres nerveux (ventricules cérébraux et canal de l'épendyme, réunis par l'aqueduc de Sylvius) et il remplit l'espace méningé qui enveloppe les centres nerveux et les sépare de la paroi squelettique, crânienne et vertébrale, dont ils sont entourés. Le liquide céphalorachidien, incolore et limpide, n'a pas la composition du sang.

Dans ce contexte, le cerveau, organe précieux mais très fragile, est protégé des fluctuations normales ou pathologiques dans la composition du sang par un système de barrières, globalement connu sous le nom de BHE, c'est-à-dire barrière hémato-encéphalique. En réalité, il ne s'agit pas d'une mais de trois barrières qui agissent de façon coordonnée et qui se situent respectivement entre le sang et le cerveau, le LCR et le cerveau, le sang et le LCR. Ces barrières délimitent trois compartiments séparés mais entre lesquels s'effectuent en permanence de nombreux échanges : d'abord, le compartiment vasculaire (contenant le sang), ensuite, le compartiment liquidien, représenté par le LCR, enfin, le compartiment parenchymateux, c'est-à-dire le tissu nerveux lui-même. La BHE est absente au niveau des organes circumventriculaires du cerveau (épiphyse, éminence médiane, neurohypophyse, area postrema, organe subfornical, organe vasculaire de la lame terminale).

Particularités histologiques

L'endothélium des capillaires sanguins est le lieu principal de la barrière sang-cerveau.

Lorsqu'on injecte un colorant par voie intraveineuse à des animaux de laboratoire, tous les organes se colorent, à l'exception du cerveau et de la moelle épinière. La restriction et la sélectivité des échanges entre le sang et le tissu nerveux dépendent effectivement des particularités de l'endothélium des capillaires. Il est di [...]

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Barrière alvéolo-capillaire
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Barrière sang-tissu cérébral
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Cytosquelette sous-sarcolemmique de la cellule musculaire
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Transport de glucose dans la cellule musculaire
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