Le cerveau est précieux, et lévolution a fait de grands efforts pour le protéger des dommages. Le plus évident est notre crâne de 7 mm dépaisseur, mais le cerveau est également entouré de liquide protecteur (céphalo-rachidien – du cerveau et de la colonne vertébrale) et dune membrane protectrice appelée les méninges. Les deux fournissent une défense supplémentaire contre les blessures physiques. 
Un autre élément protecteur est la barrière hémato-encéphalique. Comme son nom l’indique, il s’agit d’une barrière entre les vaisseaux sanguins du cerveau (capillaires) et les cellules et autres composants qui composent le tissu cérébral. Alors que le crâne, les méninges et le liquide céphalo-rachidien protègent contre les dommages physiques, la barrière hémato-encéphalique fournit une défense contre les agents pathogènes pathogènes et les toxines qui peuvent être présents dans notre sang.
La barrière hémato-encéphalique a été découverte à la fin du 19e siècle, lorsque le médecin allemand Paul Ehrlich a injecté un colorant dans la circulation sanguine dune souris. À sa grande surprise, le colorant a infiltré tous les tissus sauf le cerveau et la moelle épinière. Bien que cela ait montré quil existait une barrière entre le cerveau et le sang, ce nest que dans les années 1960 que les chercheurs ont pu utiliser des microscopes suffisamment puissants pour déterminer la couche physique de la barrière hémato-encéphalique.
Nous connaissons maintenant la structure clé de la barrière hémato-encéphalique qui offre une barrière est la «jonction endothéliale serrée». Les cellules endothéliales tapissent lintérieur de tous les vaisseaux sanguins. Dans les capillaires qui forment la barrière hémato-encéphalique, les cellules endothéliales sont très proches les unes des autres, formant ce que lon appelle les jonctions serrées.
Lespace étroit permet uniquement aux petites molécules, aux molécules liposolubles et à certains gaz de passer librement à travers la paroi capillaire et dans le tissu cérébral. Certaines molécules plus grosses, comme le glucose, peuvent entrer par les protéines de transport, qui agissent comme des portes spéciales qui ne souvrent que pour des molécules particulières.
Autour des cellules endothéliales du vaisseau sanguin se trouvent dautres composants de la barrière hémato-encéphalique qui ne sont pas strictement impliqués dans larrêt les choses ge du sang au cerveau, mais qui communiquent avec les cellules qui forment la barrière pour changer la sélectivité de la barrière hémato-encéphalique.
Pourquoi en avons-nous besoin?
Le but de la barrière hémato-encéphalique est de protéger contre les toxines circulantes ou les agents pathogènes qui pourraient causer des infections cérébrales, tout en permettant en même temps aux nutriments vitaux datteindre le cerveau.
Son autre fonction est daider à maintenir des niveaux relativement constants de hormones, nutriments et eau dans le cerveau – des fluctuations qui pourraient perturber lenvironnement finement réglé.
Que se passe-t-il donc si la barrière hémato-encéphalique est endommagée ou en quelque sorte compromise?
Cela se produit par infection bactérienne, comme dans la méningococcie. Les bactéries méningococciques peuvent se lier à la paroi endothéliale, provoquant une légère ouverture des jonctions serrées. En conséquence, la barrière hémato-encéphalique devient plus poreuse, permettant aux bactéries et autres toxines dinfecter le tissu cérébral, ce qui peut entraîner une inflammation et parfois la mort.
On pense également que la fonction de la barrière hémato-encéphalique peut diminution dans dautres conditions. Dans la sclérose en plaques, par exemple, une barrière hémato-encéphalique défectueuse permet aux globules blancs de sinfiltrer dans le cerveau et dattaquer les fonctions qui envoient des messages dune cellule cérébrale (neurone) à une autre. Cela pose des problèmes avec la façon dont les neurones se signalent les uns aux autres.
Quand devons-nous y passer?
La barrière hémato-encéphalique est généralement très efficace pour empêcher les substances indésirables daccéder au cerveau, qui a un inconvénient. La grande majorité des traitements médicamenteux potentiels ne franchissent pas facilement la barrière, ce qui constitue un énorme obstacle au traitement des troubles mentaux et neurologiques.
Une façon possible de contourner le problème consiste à «tromper» la barrière hémato-encéphalique en autorisant passage du médicament. Il sagit de lapproche dite du cheval de Troie, dans laquelle le médicament est fusionné à une molécule qui peut passer la barrière hémato-encéphalique via une protéine de transport.
Une autre approche consiste à temporairement ouvrez la barrière hémato-encéphalique à laide dultrasons.
Chez une souris atteinte de la maladie dAlzheimer, nous avons montré que lutilisation dultrasons pour ouvrir la barrière hémato-encéphalique peut améliorer la cognition et réduire la quantité de plaque toxique qui saccumule dans le cerveau. Nous pensons que cela peut être en raison de la capacité des ultrasons, en combinaison avec des microbulles de gaz injectées, à ouvrir temporairement et en toute sécurité le barrière hémato-encéphalique pour laisser entrer les facteurs protecteurs véhiculés par le sang. Surtout, cette approche na pas endommagé le cerveau.
Dans une nouvelle étude, nous avons montré quen ouvrant temporairement la barrière hémato-encéphalique, les ultrasons permettaient davantage danticorps thérapeutique dans le cerveau, améliorant la pathologie et la cognition de type Alzheimer plus que lors de lutilisation des ultrasons ou de la anticorps médicamenteux en isolement.
Léchographie est donc un outil prometteur pour surmonter temporairement et en toute sécurité la barrière hémato-encéphalique normalement très utile, mais parfois problématique. Il peut être utilisé pour améliorer l’administration de médicaments au cerveau et, ce faisant, rendre les traitements de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies du cerveau plus rentables.