Les effets de l'hypoglycémie et du coma alcoolique sur la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique | Kamila Moslem

DISCUSSION

Le glucose est le principal substrat que le cerveau utilise pour générer de l’énergie, qui pénètre dans le cerveau par diffusion facilitée à travers la BHE . L’hypoglycémie due à la réduction du taux de glucose plasmatique en dessous de la normale entraîne des dysfonctionnements cérébraux . L’hypoglycémie est une affection relativement courante qui touche principalement les patients diabétiques traités par l’insuline ou d’autres médicaments hypoglycémiants et les patients atteints d’insulinome. Les effets hypoglycémiques sur le SNC comprennent divers symptômes tels que l’irritabilité et le manque de concentration, la perturbation des fonctions cognitives, les convulsions et la perte de conscience. Même un seul épisode hypoglycémique accompagné de convulsions et/ou de coma peut, s’il est prolongé et suffisamment grave, provoquer des altérations dégénératives permanentes du cortex cérébral . Ces symptômes d’hypoglycémie suggèrent la présence d’une augmentation de la pression intracrânienne et d’un œdème cérébral. Dans un coma hypoglycémique, les neurones et surtout les cellules endothéliales cérébrales qui composent la BHE peuvent être confrontés à une défaillance énergétique. Les cellules endothéliales des capillaires cérébraux diffèrent des autres par leur métabolisme relativement plus élevé . Les cellules endothéliales des capillaires cérébraux possèdent des mitochondries en grande quantité et contiennent comparativement 500 fois plus d’enzymes Na+-K+-ATPase que les cellules endothéliales ombilicales. L’hypoglycémie entraîne le dysfonctionnement des Na+-K+-ATPases actives dans les membranes des cellules endothéliales cérébrales en raison de la carence énergétique. En raison de ce dysfonctionnement, les ions potassium sortent et les ions comme le sodium et le calcium pénètrent dans les cellules endothéliales cérébrales et l’œdème cytotoxique se produit à la suite de ces changements. Ainsi, cela peut provoquer un gonflement des cellules endothéliales et les connexions serrées entre elles peuvent se détacher. L’œdème vasogénique, qui se produit en raison de la quantité élevée d’albumine due à l’augmentation de la perméabilité, peut être responsable du dysfonctionnement des neurones en cas d’hypoglycémie. Enfin, il ne peut être exclu que l’hypoglycémie ait des effets néfastes sur les mitochondries au niveau de l’axone, affectant la production d’énergie dans l’axone lui-même, dans les cellules de Schwann associées, dans les vaisseaux sanguins locaux et/ou dans la gaine périneurale . Sekimoto et al. ont démontré que l’hypoglycémie endommageait l’ultrastructure endothéliale des artères cérébrales. Hsu et Hedley-Whyte ont signalé que l’hypoglycémie sévère chez la souris provoquait une délétion dans les parois des vaisseaux cérébraux. Il a également été observé dans notre étude que le coma hypoglycémique augmentait significativement la perméabilité de la BHE dans les régions du cortex gauche, du cortex droit, du cervelet et du tronc cérébral du cerveau. De plus, l’absence de changement significatif de la pression artérielle chez les rats pendant le coma hypoglycémique suggère que la pression artérielle n’a aucun effet sur l’augmentation de la perméabilité de la BHE en cas d’hypoglycémie. On a constaté que l’extraction du glucose dans le cervelet est deux fois plus importante que dans les autres parties du cerveau, de sorte que le cervelet conserve mieux l’énergie cellulaire que le cortex cérébral en cas de coma hypoglycémique. Ainsi, on a rapporté que la BHE était moins endommagée dans le cervelet que dans les autres parties du cerveau. De même, nous avons constaté une moindre extravasation du bleu Evans-albumine dans le cervelet par rapport au cortex cérébral. L’alcool est une substance soluble dans l’eau et l’huile et peut facilement pénétrer les membranes lipidiques de toutes les cellules du corps. L’alcool peut donc pénétrer facilement la BHE. L’alcool peut affecter le flux sanguin du cerveau, le métabolisme du glucose cérébral, la synthèse et le catabolisme de divers neurotransmetteurs, ainsi que de nombreuses structures et fonctions, notamment les cellules endothéliales capillaires du système nerveux central. Chez les alcooliques, on observe également de nombreux dysfonctionnements physiologiques en plus des changements structurels dans le cerveau. Cependant, les effets de l’administration aiguë d’alcool sur la perméabilité de la BHE sont controversés, certaines études suggérant que l’alcool n’a aucun effet sur la perméabilité de la BHE, tandis que d’autres indiquent que l’alcool a augmenté la perméabilité de la BHE par rapport à divers traceurs. Rossner et al. ont démontré que l’éthanol à 10 % (1-3 g/kg i.v.) augmente la perméabilité de la BHE au bleu Evans à court terme. De même, Eriksson et al. ont administré de l’éthanol à 20 % (2 g/kg i.p.) et ont observé une augmentation de la perméabilité de la BHE chez les rats. Cependant, Hillbom et Tervo n’ont observé aucune augmentation de la perméabilité de la BHE après l’administration de 10 % d’éthanol (5 g/kg i.p.) à des rats. Les effets de l’éthanol sur la perméabilité de la BHE ont également été étudiés en utilisant le traceur 14C-sucrose chez le rat. Ils ont constaté que la perméabilité de la BHE n’augmentait pas après l’administration aiguë de 10 % d’éthanol à raison de 4 g/kg par voie i.p. Gulati et al, en utilisant du sodium fluorescent comme traceur, ont injecté de l’alcool éthylique à 30 %, 60 % et 90 % à raison de 0,568 mg/kg par voie i.v. et ont ainsi constaté que la perméabilité de la BHE augmentait de manière significative. Ils ont suggéré une corrélation entre la concentration d’alcool et la perméabilité de la BHE, et l’alcool éthylique à 90% a augmenté la perméabilité plus que les concentrations de 30% et 60%. Cependant, aucun changement dans la perméabilité de la BHE chez les rats n’a également été rapporté après l’administration de 20 % d’éthanol à raison de 3 g/kg i.p. . Dans la présente étude, l’éthanol administré à la dose de coma (4 g/kg) a légèrement augmenté la perméabilité de la BHE chez seulement quatre animaux. Cette divergence peut être attribuée au sexe des animaux, à la concentration et au mode d’administration de l’alcool et à la différence entre les traceurs utilisés pour l’étude de la perméabilité de la BHE. Le mécanisme d’effet de l’alcool sur la perméabilité de la BHE aurait pu être clarifié. Contrairement à nos résultats, Haorah et al. ont montré que l’alcool entraînait une déformation de l’intégrité de la BHE en provoquant l’augmentation des types d’oxygène réactif, l’activation de la kinase de la chaîne légère de la myosine et l’augmentation de la phosphorilation de la chaîne légère de la myosine et des protéines de connexion serrée en utilisant une culture de cellules endothéliales microvasculaires cérébrales humaines monocouches primaires. L’alcool est une cause fréquente de coma dans toutes les tranches d’âge. Le coma alcoolique peut être associé à des traumatismes crâniens, à une hypothermie et à la présence d’autres médicaments avec lesquels son action peut s’additionner. Dans la plupart des cas, le coma provoqué par l’alcool se résout relativement rapidement, sauf en cas d’insuffisance hépatique. Effets de l’excès d’alcool sur la santé à court ou à long terme Les récepteurs NMDA commencent à ne plus répondre, ralentissant les zones du cerveau dont ils sont responsables. L’activité que l’alcool induit dans le système de l’acide gamma-aminobutyrique contribue à cet effet. Le système GABA est connu pour inhiber l’activité neuronale dans le cerveau. Le GABA pourrait également être responsable des troubles de la mémoire. Les effets de l’alcool sur la perméabilité de la BHE doivent être mieux élucidés. Comme les lésions de la BHE peuvent entraîner une neuroinflammation et une perte neuronale, il peut être important d’établir comment la BHE est affectée par le coma alcoolique. Dans cette étude, nous avons montré que le coma hypoglycémique augmente significativement la perméabilité de la BHE alors que le coma alcoolique provoque un catabolisme insignifiant de la BHE. Le niveau de glucose dans le sang n’a pas été affecté dans le coma alcoolique. Par conséquent, le niveau d’énergie semble être suffisant pour maintenir l’intégrité structurelle de la BHE. Cependant, dans le coma hypoglycémique, le niveau de glucose sanguin était très bas pour fournir l’énergie essentielle à l’intégrité de la BHE.

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