La barrière hémato-encéphalique (BBB) fait référence à la vascularisation spécialisée qui fournit au cerveau des nutriments dans le sang tout en régulant strictement le mouvement des ions, des molécules, des agents pathogènes, et d’autres substances. Elle est composée de cellules endothéliales étroitement liées d’un côté et de projections d’astrocytes de l’autre. Ensemble, elles fournissent une barrière semi-perméable qui protège le cerveau et pose des défis uniques à l’apport de thérapies.
La BBB est composée d’une variété de constituants cellulaires, y compris les cellules endothéliales et les astrocytes. Ces cellules partagent une membrane basale commune et régulent ensemble le passage des constituants entre la circulation et le fluide interstitiel entourant le cerveau.
Le premier type de constituant cellulaire, les cellules endothéliales spécialisées, composent les parois des capillaires cérébraux. Elles sont reliées par des jonctions intercellulaires extrêmement serrées et complexes. Ces jonctions créent une barrière physique sélective, empêchant la simple diffusion de la plupart des substances, y compris les molécules de taille moyenne à grande telles que le glucose et l’insuline.
Un second type de cellule, les astrocytes, sont un type de cellule gliale du système nerveux central qui influence la fonction de cellules endothéliales, le flux sanguin et l’équilibre des ions dans le cerveau par l’interaction et l’association étroite avec la vascularisation cérébrale. Ils fournissent un lien direct entre la vascularisation et les neurones : ils rallongent les prolongements — appelés pieds astrocytaires — qui s’enroulent autour des vaisseaux sanguins d’une extrémité tout en entrant en contact intime avec des neurones aux synapses à l’autre extrémité.
La faculté d’une substance à traverser la BBB et l’efficacité avec laquelle cet échange se produit dépend des propriétés chimiques et moléculaires de chaque molécule ou ion. En général, les petits constituants liposolubles, tels que l’oxygène et le dioxyde de carbone, subissent une diffusion rapide et simple à travers la couche endothéliale. En revanche, les constituants plus grands ou solubles dans l’eau nécessitent souvent un processus plus sélectif qui peut impliquer un transport passif ou actif par une cellule endothéliale. L’échange de ces substances se produit généralement plus lentement ou peut ne pas se produire du tout, selon l’abondance relative et l’efficacité des récepteurs spécifiques aux molécules et des protéines de transport à la surface des cellules endothéliales, entre autres facteurs.
La protection neuronale facilitée par la BBB est essentielle à la bonne santé et à la fonction du cerveau. La dysrégulation de la BBB peut entraîner des maladies neurologiques graves, y compris la sclérose en plaques, l’infection et l’ischémie en raison d’un approvisionnement insuffisant en sang. Inversement, l’activité de la BBB peut être préjudiciable au traitement de certaines maladies neurologiques en empêchant ou en réduisant considérablement le passage de médicaments pharmaceutiques neuroactifs dans le système nerveux central. Pour cette raison, les médicaments avec des cibles neurologiques doivent être conçus d’une manière qui facilite le passage à travers la BBB.
