Les cellules immunitaires traversent la barrière hémato-encéphalique dans la sclérose en plaques

Les chercheurs qui ont exploré les mécanismes de détérioration des tissus nerveux dans la sclérose en plaques ont identifié deux manières par lesquelles les globules blancs surmontent la barrière hémato-encéphalique pour causer des ravages dans l'environnement hautement protégé du cerveau et de la moelle épinière.
Comment les globules blancs pénètrent-ils la barrière hémato-encéphalique dans la SEP? Une nouvelle étude enquête.

Dans un article publié dans la revue Rapports de cellule, auteur de la première étude Sarah Lutz, professeur adjoint d'anatomie et de biologie cellulaire à l'Université de l'Illinois à Chicago, et ses collègues décrivent comment ils ont étudié les mécanismes d'attaque immunitaire du système nerveux central chez un modèle murin de sclérose en plaques .

Le professeur Lutz explique que dans la SEP, les cellules immunitaires peuvent causer des dommages car elles peuvent pénétrer dans le cerveau et la moelle épinière à partir de la circulation sanguine. "Une meilleure compréhension de la manière dont ces cellules traversent la barrière hémato-encéphalique", ajoute-t-elle, "nous aidera dans nos efforts pour développer des thérapies spécifiques pour les garder à l'écart".

La circulation sanguine transporte les nutriments essentiels, l'oxygène, les cellules et d'autres substances à toutes les parties du corps, y compris le SNC, qui comprend le cerveau, la moelle épinière et les nerfs optiques.

La barrière hémato-encéphalique et les «jonctions serrées»

Cependant, en raison des opérations délicates qui se déroulent dans le système nerveux central - comme le déclenchement des neurones et le passage des signaux électriques qui contrôlent les mouvements et la parole et transportent les informations des sens - il offre un niveau de protection plus élevé que le reste du corps .

Une caractéristique qui peut aider la barrière hémato-encéphalique à restreindre le mouvement des cellules, molécules et ions véhiculés par le sang vers et hors du système nerveux central est l'emballage étroit des cellules endothéliales qui tapissent les vaisseaux sanguins qui servent le système nerveux central.

Cet emballage serré - qui rend les vaisseaux sanguins alimentant le SNC pratiquement imperméables - comprend des "jonctions serrées" de complexes protéiques qui lient les cellules endothéliales.

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En revanche, les jonctions entre les cellules endothéliales dans les vaisseaux sanguins qui alimentent d'autres organes et tissus sont plus souples et peuvent également être ajustées pour permettre à une gamme moins restreinte de cellules et d'autres matériaux de passer.

Une maladie auto-immune du SNC

La sclérose en plaques est une maladie auto-immune persistante dans laquelle les cellules du système immunitaire attaquent la couche de tissu graisseux qui entoure les fibres nerveuses, ou axones, du système nerveux central, la confondant avec un agent pathogène ou une autre menace.

La couche de tissu adipeux, appelée myéline, protège les impulsions électriques qui véhiculent des messages entre le système nerveux central et d’autres parties du corps, comme les muscles du mouvement et les sens. Dans la SEP, cependant, le système immunitaire dégrade non seulement la myéline, mais peut également endommager les axones exposés.

La myéline est endommagée à plusieurs endroits du système nerveux central. Celles-ci deviennent des lésions qui se durcissent en tissu cicatriciel ou en sclérose, d'où le nom de la maladie.

La SEP présente de nombreux symptômes différents selon les parties du système nerveux central affectées. Ils incluent, mais ne sont pas limités à: vision altérée; cécité; difficulté à se souvenir et à se concentrer; Mauvaise coordination; problèmes d'équilibre; fatigue extreme; tremblements; troubles de l'élocution; engourdissement; et paralysie.

Les symptômes peuvent éclater, disparaître, puis revenir, ou ils peuvent rester et empirer progressivement.

La maladie est généralement diagnostiquée chez les personnes âgées de 20 à 50 ans, mais elle peut toucher n'importe quelle personne, quel que soit son âge. Aux États-Unis, on estime à environ 1 million le nombre de personnes atteintes de SP.

"Jonctions serrées" endommagées

Les scientifiques qui recherchent les causes de la SEP ont découvert que deux types de globules blancs, les lymphocytes Th1 et Th17, sont impliqués dans la destruction de la gaine de myéline qui protège les axones du SNC. Mais jusqu'à présent, il n'était pas clair comment ces cellules immunitaires réussissaient à franchir la barrière hémato-encéphalique pour atteindre le système nerveux central.

Pour leur enquête, le professeur Lutz et ses collègues ont étudié la barrière hémato-encéphalique de souris saines et de souris atteintes d'encéphalomyélite auto-immune (EAE). Les souris atteintes d'EAE sont souvent utilisées comme modèles animaux dans l'étude de la SEP.

Pour découvrir comment les cellules immunitaires Th1 et Th17 traversent la barrière hémato-encéphalique dans la SEP, l'équipe a marqué génétiquement les jonctions serrées des vaisseaux sanguins à l'aide d'une protéine fluorescente.

Les scientifiques ont découvert que les jonctions serrées dans la barrière hémato-encéphalique des souris atteintes de la SEP étaient beaucoup plus endommagées lorsque les cellules Th17 étaient présentes et que ces dommages semblaient se produire très tôt dans la maladie.

Voyager à travers les cellules endothéliales

Environ 3 jours après avoir observé les dommages survenus en présence des cellules immunitaires Th17, les chercheurs ont constaté que les cellules Th1 attaquaient la myéline et endommageaient les neurones.

Cependant, ces cellules n'ont pas eu accès au système nerveux central par les jonctions serrées endommagées, mais l'ont fait par un autre mécanisme impliquant le passage à travers les cellules endothéliales elles-mêmes.

Il est apparu que les cellules Th1 pouvaient utiliser de petites fosses, appelées "cavernes". Celles-ci se trouvent à la surface des cellules - y compris les cellules endothéliales - qui sont utilisées pour transporter des matériaux dans et hors des cellules.

Les chercheurs ont confirmé leurs découvertes en reproduisant des souris MS sans cavéole; ils ont trouvé à peine des cellules immunitaires Th1 dans le SNC de ces souris.

Ils ont conclu que les cellules immunitaires Th1 ont besoin des cavéoles des cellules endothéliales dans les vaisseaux sanguins qui desservent le SNC afin de traverser la barrière hémato-encéphalique.

Prof.Lutz explique que c'était la première fois qu'ils voyaient les différents mécanismes par lesquels les deux types de cellules immunitaires traversaient la barrière hémato-encéphalique pour atteindre la myéline et les axones "chez les animaux vivants en temps réel".

"Maintenant que nous savons comment ces cellules parviennent aux neurones, nous pouvons concevoir des médicaments ou de petites molécules qui interfèrent ou bloquent chacun de ces processus pour aider à traiter et éventuellement prévenir la sclérose en plaques."

Sarah Lutz