Nouvelles infos sur la barrière hémato-encéphalique

La Barrière hémato-encéphalique (BHE) est une barrière spéciale qui sépare le cerveau du sang qui circule dans le corps. Cette barrière est super importante pour garder le cerveau en bonne santé en régulant ce qui peut entrer et sortir. Elle laisse passer les nutriments nécessaires tout en bloquant les substances nocives.

#Structure de la Barrière Hémato-Encéphalique

La BHE est composée de plusieurs types de cellules différentes. Les principales sont les cellules endothéliales cérébrales, qui tapissent les vaisseaux sanguins dans le cerveau. Ces cellules sont serrées les unes contre les autres, formant des jonctions étroites qui empêchent les substances indésirables de passer. Les cellules de soutien, comme les Astrocytes et les péricytes, aident aussi à maintenir la structure et la fonction de la BHE. Les astrocytes ont de longues extensions qui s'enroulent autour des vaisseaux sanguins, fournissant un soutien et régulant l'environnement autour des cellules cérébrales.

#Importance de la Barrière Hémato-Encéphalique

La BHE joue un rôle clé dans la protection du cerveau contre les substances nocives, les toxines et les agents pathogènes. Cependant, cette nature protectrice peut aussi créer des difficultés pour traiter les maladies du cerveau. Beaucoup de médicaments utiles ne peuvent pas traverser la BHE, rendant le traitement compliqué. Les chercheurs travaillent pour trouver des moyens d'améliorer l'administration des médicaments au cerveau pour traiter des conditions comme le cancer, la maladie d'Alzheimer et la sclérose en plaques.

#Évaluation de la Perméabilité de la Barrière Hémato-Encéphalique

Les scientifiques ont développé plusieurs méthodes pour étudier comment les substances passent à travers la BHE. Certaines de ces méthodes reposent sur des techniques de laboratoire utilisant des modèles animaux ou des cultures cellulaires. Une méthode courante, appelée perfusion cérébrale in situ, est souvent utilisée comme test standard pour évaluer la capacité des médicaments à pénétrer la BHE. Cependant, les préoccupations éthiques et les limitations dans les tests humains soulignent la nécessité de meilleurs modèles in vitro.

#Modèles In Vitro de la Barrière Hémato-Encéphalique

Pour mieux comprendre la BHE, les chercheurs ont créé des modèles in vitro qui imitent sa structure. Une approche prometteuse consiste à utiliser des systèmes de co-culture qui combinent différents types de cellules cérébrales. Par exemple, un modèle pourrait inclure des cellules endothéliales cérébrales aux côtés d'astrocytes et de Neurones. Cette combinaison aide à mieux représenter les interactions qui se produisent au sein de la BHE dans un organisme vivant.

#Rôle des Neurones et des Astrocytes dans le Maintien de la Barrière Hémato-Encéphalique

Des recherches ont montré que les neurones et les astrocytes jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'intégrité et de la fonction de la BHE. Les neurones libèrent diverses molécules de signalisation qui influencent le comportement des cellules endothéliales. Les astrocytes, étant les cellules gliales les plus abondantes dans le cerveau, fournissent aussi un soutien crucial et régulent le flux sanguin dans le tissu cérébral. Ensemble, ces cellules travaillent pour renforcer la barrière et améliorer ses fonctions protectrices.

#Établissement d'un Modèle de Co-Culture Triple

Dans des études récentes, les scientifiques ont cherché à créer un nouveau modèle de BHE in vitro incorporant des cellules endothéliales cérébrales humaines, des cellules d'astrocytome et des Cellules de neuroblastome. Ce modèle de co-culture triple a été développé pour fournir une représentation plus précise de la BHE par rapport aux précédents modèles de mono-culture, qui manquaient des cellules de soutien nécessaires pour un bon fonctionnement de la barrière.

#Caractérisation du Modèle de Co-Culture Triple

Les chercheurs ont mesuré la résistance électrique à travers les couches cellulaires, connue sous le nom de résistance électrique transepithéliale (TEER), pour évaluer l'intégrité du modèle de la BHE. Ils ont découvert que les valeurs de TEER augmentaient pendant les premiers jours de co-culture. Les valeurs de TEER les plus élevées étaient observées dans le modèle de co-culture triple, indiquant une fonction de barrière plus forte par rapport aux modèles avec moins de types cellulaires. De plus, la perméabilité de diverses substances a été testée pour confirmer que le modèle de co-culture triple restreint mieux l'entrée par rapport aux modèles plus simples.

#Investigation des Interactions Cellulaires

Les chercheurs ont découvert que les cellules dans la co-culture n'avaient pas besoin de se toucher directement pour communiquer. Au lieu de cela, elles s'appuyaient sur des molécules de signalisation secrétées dans l'environnement. En examinant les milieux conditionnés des différents types cellulaires, ils ont identifié des facteurs qui favorisent l'expression de protéines critiques pour maintenir la BHE.

#Principales Molécules de Signalisation dans l'Intégrité de la BHE

Parmi les molécules de signalisation produites par les neurones et les astrocytes, le facteur neurotrophique dérivé des gliales (GDNF) s'est démarqué comme un facteur important. Il a été montré que le GDNF augmente l'expression de claudine-5 et de VE-cadhérine, deux protéines qui renforcent les jonctions serrées entre les cellules endothéliales. Lorsque le GDNF était bloqué, l'expression de ces protéines diminuait, entraînant une plus grande perméabilité de la BHE.

#Exploration des Mécanismes d'Action du GDNF

Le GDNF agit à travers des voies spécifiques dans les cellules, entraînant des changements dans l'expression des protéines. Les chercheurs ont découvert que le GDNF active les voies de signalisation phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K)/AKT et mitogen-activated protein kinase (MAPK)/ERK, qui sont des voies de signalisation bien connues régulant diverses fonctions cellulaires, y compris la croissance et la survie. En utilisant des inhibiteurs pour bloquer ces voies, les chercheurs ont confirmé que les effets du GDNF sur l'augmentation de l'expression de claudine-5 et de VE-cadhérine dépendent de ces voies de signalisation.

#Le Rôle de FOXO1 et ETS1 dans la Régulation de l'Expression

Des investigations supplémentaires ont révélé que FOXO1, une protéine qui supprime généralement l'expression de claudine-5, est influencée par la signalisation déclenchée par le GDNF. Des niveaux élevés d'AKT activé peuvent mener à la phosphorylation de FOXO1, réduisant sa présence dans le noyau et permettant une augmentation de l'expression de claudine-5. D'un autre côté, ETS1, un autre facteur de transcription activé par la signalisation du GDNF, joue un rôle essentiel dans la régulation de l'expression de VE-cadhérine. Cette interaction démontre le réseau complexe de régulation qui maintient l'intégrité de la BHE.

#Validation In Vivo du Modèle de Co-Culture Triple

Pour confirmer davantage les résultats des études in vitro, les chercheurs ont mené des expériences in vivo. Ils ont utilisé des modèles de souris pour évaluer comment le GDNF influence la BHE dans des organismes vivants. En utilisant une méthode pour réduire le GDNF dans le cerveau, ils ont observé une augmentation de la perméabilité de la BHE, soutenant l'idée que le GDNF est vital pour maintenir son intégrité.

#Prédiction de la Perméabilité des Médicaments à Travers la Barrière Hémato-Encéphalique

La recherche a aussi cherché à tester l'efficacité du modèle de co-culture triple pour prédire comment les médicaments peuvent pénétrer la BHE. En comparant les prédictions du modèle aux observations réelles des études animales, les chercheurs ont découvert que le modèle de co-culture triple fournissait des prédictions plus précises pour la perméabilité des médicaments que les modèles plus simples. Ce résultat suggère que le modèle pourrait être utile pour dépister des candidats médicamenteux potentiels durant le processus de développement.

#Conclusion

L'étude a réussi à développer un nouveau modèle de co-culture triple in vitro de la BHE qui imite de manière plus précise sa structure et sa fonction complexes par rapport aux modèles précédents. Cette approche met en lumière les interactions délicates entre neurones, astrocytes et cellules endothéliales dans le maintien de l'intégrité de la barrière hémato-encéphalique. En comprenant ces mécanismes et en améliorant les méthodes de livraison de médicaments, les chercheurs espèrent faciliter le développement de traitements efficaces pour les troubles neurologiques.

#Directions Futures

À l'avenir, les chercheurs prévoient d'affiner encore le modèle de BHE en co-culture triple et d'explorer d'autres facteurs qui influencent son intégrité. En améliorant ce modèle, ils espèrent améliorer les processus de test de médicaments et développer de meilleures thérapies pour les maladies cérébrales. La collaboration entre chercheurs, pharmacologues et cliniciens sera essentielle pour combler le fossé entre les résultats de laboratoire et les applications cliniques, au bénéfice des patients souffrant de diverses conditions neurologiques.