Académie royale de Médecine de Belgique

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Résumé Georges Franck, correspondant

(Séance du samedi 27 février 1982)   

INTERRELATIONS FONCTIONNELLES ET MÉTABOLIQUES ENTRE LES NEURONES ET LES CELLULES GLIALES DU SYSTÈME NERVEUX CENTRAL

par Georges FRANCK, Correspondant, et coll.      

Le concept d’unité fonctionnelle neurono-gliale s’est progressivement développé au cours de ces dernières années grâce au perfectionnement des techniques biochimiques, électrophysiologiques et anatomiques. Si certaines de ces relations privilégiées entre les neurones et les cellules gliales sont bien connues actuellement, par exemple celles s’établissant entre les neurones et les oligodendrocytes au cours de la myélinisation, d’autres par contre restent plus hypothétiques et encore soumises à des nombreuses controverses. C’est le cas, entre autres, des relations existant entre les neurones et les cellules astrocytaires.

Depuis les travaux fondamentaux de Kuffler et de ses collaborateurs sur les cellules gliales du ganglion nerveux de la sangsue, puis d’Orkand au niveau du nerf optique d’un amphibien, le necturus, les propriétés électriques des membranes de ces cellules ont pu être précisées : absence d’activité électrique spontanée, potentiel de repos élevé, perméabilité sélective au K, couplage électrique de ces cellules par l’intermédiaire de « gap junctions » réalisant un véritable « syncytion électrique ». Se basant sur ces particularités (perméabilité élevée au K, « syncytion électrique »), Orkand, Kuffler et Nicholls (1966) ont suggéré que ces cellules pouvaient jouer un rôle fondamental dans la régulation des concentrations en K+ des liquides extra-cellulaires (« spatial buffering ») et dès lors dans le contrôle de l’excitabilité des neurones.

Par ailleurs, l’on sait depuis la mise au point d’électrodes spécifiques au K, que la concentration en K+ des liquides interstitiels peut fluctuer de façon importante au cours de l’activité neuronale (de 3 à 12, voire 20 mM). De plus, si l’existence de mécanismes de régulation de ces concentrations extracellulaires en K+ paraît actuellement bien démontrée, l’unanimité n’est pas encore faite quant aux structures cellulaires responsables de cette régulation (capillaires, neurones, astrocytes) et quant aux mécanismes, actifs et/ou passifs, intervenant dans ce phénomène.

Le propos de cette lecture est de discuter les arguments en faveur d’un transport actifs des ions K+ à l’intérieur des cellules astrocytaires, en échange d’ions Na+, par l’intermédiaire de la (Na+ - K+)-ATPase  des cellules gliales. Ces résultats ont été obtenus à partir de travaux expérimentaux réalisés sur différents matériels : étude des variations ioniques au niveau de tranches de cortex cérébral de rats adultes et jeunes à différents stades de leur maturation cérébrale, tranches incubées en présence de concentrations croissantes en K+ dans les milieux d’incubation, analyse de l’influence de l’ion K+ sur les activités de la (Na+ - K+)-ATPase au niveau des structures gliales et neuronales isolées par centrifugation différentielle à partir de cerveaux de lapins jeunes et adultes, étude électrophysiologie de la pompe au sodium des astrocytes cultivés in vitro et analyse des effets de la concentration en potassium des liquides extracellulaires sur l’accumulation du radio-potassium au niveau de ces astrocytes.

Ce rôle fondamental des cellules astrocytaires dans la régulation des ions K+ ne paraît constituer qu’une des multiples facettes de ces relations neurono-gliales. En effet le K+ libéré par les neurones pourrait jouer un rôle additionnel, celui de « signal » permettant la communication entre les neurones et la glie. L’on commence à connaître les modifications métaboliques induites par le K+ au niveau des cellules gliales. Ces dernières seraient également susceptibles de jouer un rôle capital dans le métabolisme de certains neurotransmetteurs tels que le glutamate et le GABA.

Toutes ces expériences en plein essor actuel, montrent de façon indiscutable que les neurones et les cellules gliales présentent des interactions métaboliques et fonctionnelles dont nous ne commençons qu’à entrevoir l’importance.