Transport à la barrière hémato-encéphalique - Définition

Diffusion facilitée

Représentation schématique du transport facilité (les trois figures de droite). À gauche, en comparaison un transport par canal.

Représentation schématique d'une protéine canal dans la membrane cellulaire

Une forme spéciale de diffusion à travers la membrane des cellules endothéliales est la « diffusion facilitée » (en anglais facilitated diffusion). Des aliments vitaux comme le glucose et beaucoup d'acides aminés sont trop polaires et trop gros pour emprunter en quantité suffisante les voies de transport à travers la barrière hémato-encéphalique énumérées ci-dessus. Pour ces molécules, il y a dans la membrane cellulaire un système spécial : la traversée par transporteur membranaire. Par exemple le glucose traverse par la molécule du transporteur GLUT-1. La densité du GLUT-1 sur la membrane luminale, dirigée vers le sang, est de 4 fois celle sur la membrane abluminale. La traversée de la cellule par le glucose se fait donc uniquement par gradient de concentration et ne nécessite en soi aucune énergie.

À côté de celui du glucose, nécessaire en relativement grandes quantités dans le cerveau, il y a toute une série de systèmes de transport spécialisés. Beaucoup de ces transporteurs sont dans la famille des solute carriers (SLC). Parmi eux, on peut citer les transporteurs de monocarboxylate MCT-1 et MCT-2, qui transportent tout un ensemble d'acides organiques à chaîne courte : acide lactique, pyruvique, mévalonique, butyrique ou acétique. Le SLC7 transporte des acides aminés cationiques (arginine, lysine, ornithine). Chez la souris, prise comme organisme-type, on connaît déjà 307 gènes SLC. Parmi ceux-ci, plus de 200 sont exprimés dans les plexus choroïdes et d'autres régions du cerveau. À la barrière hémato-encéphalique, on n'en a trouvé que 36 de cette nature. Et seulement 70% des 36 protéines ainsi fabriquées participent au transport d'aliments, de vitamines, d'hormones et d'éléments en traces. À la barrière hémato-encéphalique, sont particulièrement exprimés les transporteurs pour :

• les hormones thyroïdiennes : SLC16a2 et SLCO1c1
• le sulfate : SLC13a4
• l'acide L-ascorbique (vitamine C) : SLC23a2
• les acides aminés : SLC 38a3
• le folate ou vitamine B9 : SLC19a1.

La vitamine C est transportée vers le cerveau par les transporteurs de glucose, sous sa forme oxydée.

Les protéines membranaires de transport peuvent fonctionner comme uniport (une molécule à la fois dans un seul sens), comme symport (deux molécules ou plus, dans le même sens) ou encore comme antiport (deux molécules ou plus en sens inverses).

Principaux transporteurs à la barrière hémato-encéphalique

Le jeu de la nombreuse famille SLC et des transporteurs ABC est un mécanisme remarquablement efficace de protection de la barrière hémato-encéphalique contre l’entrée des xénobiotiques dans le cerveau.