Astrocyte

Les astrocytes peuvent être visualisés à l'aide du marqueur GFAP.

Les astrocytes sont des cellules gliales du système nerveux central. Elles ont généralement une forme étoilée, d'où provient leur étymologie : Astro - étoile et cyte - cellule. Elles assurent une diversité de fonctions importantes, centrée sur le support et la protection des neurones, avec lesquels elles sont en étroite relation. Elles participent au maintien de la barrière hémato-encéphalique, assurent l'approvisionnement en nutriments du système nerveux, maintiennent la balance ionique du milieu extracellulaire et jouent un rôle dans la réparation et la cicatrisation du cerveau ou de la moelle épinière après une lésion.

Les recherches récentes révèlent la complexité et l'importance de cette population cellulaire. Les astrocytes sont capables d'assurer une certaines forme de communication, reposant sur des vagues intracellulaires de Ca²⁺, et peuvent également libérer certains neurotransmetteurs (appelés gliotransmetteurs). Cette forme de communication, que l'on croyait spécifique aux neurones, leur confèrerait un rôle beaucoup plus actif dans le fonctionnement du cerveau. Il a également été montré que certaines sous-populations d'astrocytes ont des propriétés de cellules souches neurales et sont à la source du mécanisme de neurogenèse.

Description

Le corps cellulaire contient un noyau et un cytoplasme peu abondant. Les prolongements cytoplasmiques sont quant à eux très importants, parcourant tout le neuropile. Ils forment aussi la glia limitans, film protecteur au contact des méninges, formé par les prolongements astrocytaires et isolant ainsi le système nerveux central. On retrouve dans leur structure des filaments intermédiaires d'un diamètre de 7 nm, nommés gliofilaments, composés principalement de la protéine GFAP (Glial Fibrilary Acidic Protein).

En microscopie optique, il faut des colorations spéciales, métalliques à base d'argent pour pouvoir voir ces prolongements. Ils sont par ailleurs visualisables par immunohistochimie en utilisant des anticorps spécifiques, notamment celui détectant le GFAP. En microscopie électronique, on peut distinguer les organites classiques (mitochondrie, appareil de Golgi, reticulum endoplasmique). Les astrocyte ont également la particularité de présenter des grains de glycogène, forme sous laquelle ils stockent l'énergie apporté par les sucres.

Classification

Astrocyte étoilé: Karin Pierre, Institut de Physiologie, UNIL, Lausanne: Alliance Européenne Dana pour le Cerveau (EDAB)

Astrocytes et neurones, cerveau de souris

L'astrocyte est une cellule du cerveau en forme d'étoile^[1]

Classification fonctionnelle

Les astrocytes de type I sont en contact avec les capillaires sanguins grâce à leurs pieds astrocytaires. Ils jouent un rôle actif dans le métabolisme et l'alimentation en lactate des neurones, via la glycolyse du glucose provenant des capillaires sanguins. La sécrétion de glutamate par le neurone favorise cette capture du glucose, ce qui permet de lier l'activité du neurone (le glutamate) à une demande accrue en énergie (le glucose).

Les astrocytes de type II, entourent le neurone et la fente synaptique. Le taux de couverture peut varier de 1 à 100% suivant le type de neurone. On suppose qu'ils jouent un rôle dans la propagation du signal nerveux en agissant sur la dispersion des neurotransmetteurs. De plus, les astrocytes agissent sur la recapture des différents neurotransmetteurs, influant ainsi sur l'intensité d'un signal et sa durée. Le glutamate est, par exemple, recapturer par un cotransport avec le sodium^[2].

Classification morphologique

On peut également classer les astrocytes en fonction de leur morphologie. On distingue ainsi les astrocytes protoplasmiques (très ramifiés) qui présentent des prolongements courts et une présence moyenne de gliofilaments et sont présents majoritairement dans la substance grise. D'autre part, les astrocytes fibreux (moins ramifiés) ont des prolongements longs et beaucoup de gliofilaments. Ils sont majoritairement retrouvés dans la substance blanche. Enfin, Il existe une multitude d'astrocytes spécifiques de certaines structures, comme les astrocytes du cervelet, ou de certaines fonctions, comme les astrocytes neurogéniques.

Fonctions

Réseau neural simple avec deux cellules gliales – astrocyte et oligodendrocyte.

Les astrocytes assurent un grand nombre de fonctions vitales au fonctionnement et à la survie des neurones.

La densité de ces cellules dans le cerveau leur permet de former un réseau tridimensionnel qui assure le maintien des structures cérébrales. Au niveau de la synapse, les astrocytes interviennent dans le recyclage des neurotransmetteur et produisent également certains nombres de co-agonistes modulant l’efficacité de la synapse. Ils jouent donc un rôle actif dans la communication neuronal. Leur implication a amené à poser le modèle de la synapse tri-partite, composé d'un espace pré-synaptique, d'un espace post-synaptique et d'un espace astrocytaire.

En complément de ce prolongement synaptique, les astrocytes présentent un prolongement en contact avec la surface des capillaires qui irriguent le cerveau. Ces pieds vasculaires recouvrent complètement la surface des capillaires et participent à la barrière hémato-encéphalique, limitant les échanges entre le domaine vasculaire et le domaine neuronal. C'est au travers de ces prolongements que les astrocytes captent les nutriments essentiels aux fonctionnements du cerveau, premier consommateur énergétique du corps humain. Ils présentent notamment un mécanisme de glycolyse qui leur permet de fournir le lactate, le sucre nécessaire aux neurones. Les astrocytes marginaux, dont les prolongements sont au contact des méninges et du liquide céphalo-rachidien, ont également un rôle de filtre.

Les astrocytes présentent plusieurs états d'activité. Lors d'une lésion ou d'une infection par exemple, ils sont activés et participent à la cicatrisation ou à la réaction immunitaire. C'est le mécanisme d'astrogliose.

Pathologies

La densité des astrocytes dans le système nerveux central et leur implication dans de nombreuses fonctions vitales cellules peuvent être impliquées dans de nombreux processus pathologiques.

Les changements s'opérant dans la structure et la physiologie des astrocytes sont souvent regroupés sous le terme d'activation ou réaction astrocytaire. C'est un ensemble de modifications du phénotype de ces cellules regroupant une modification de la synthèse et de la distribution de protéines du cytosquelette, la libération de molécules apparentées à celles impliquées dans l'inflammation ainsi qu'une perturbation de la capacité de ces cellules à réguler la composition extracellulaire (recapture de neurotransmetteurs, ions...etc...). Cette activation est un processus physiologique de défense et de cicatrisation. Néanmoins, elle présente de nombreux défauts qui sont susceptibles de favoriser l'apparition ou l'aggravation de pathologies aiguës ou chroniques comme la sclérose en plaques. Notamment lors de l'astrogliose suite à une lésion, les astrocytes comblent rapidemment le vide laisser par la liaison mais y forme une cicatrice qui empêchent les axones de repousser et de rejoindre leur cible. Ce problème, souvent rencontré lors de paralysie suite à de atteinte de la moelle épinière est un des axes majeurs de la recherche médicale en neurosciences. Celle-ci cherche comment forcer le système nerveux à créer une cicatrice perméable aux axones tout en maintenant la structure et les défenses actives. Les greffes de cellules gliales modifiées ou provenant d'autres parties du corps (cellules de Schwann, cellules engainantes olfactives, etc.) sont une des pistes actuelles prépondérantes.

Comme la majorité des types cellulaires, les astrocytes peuvent être à l'origine de tumeurs telles que l'astrocytome bénin, et l'astrocytome anaplasique qui se classent parmi les tumeurs cérébrales.

Voir aussi

Articles connexes

• Adeno associated virus
• Cerveau
• Neurones
• Neurosciences

Liens externes

• Science & vie, Nov-2005, "Nous avons un deuxième cerveau",13 pages
• Le rôle des astrocytes dans la communication intra-cérébrale
• A Theory of Cortical Neuron-Astrocyte Interaction en anglais
• Images des Astrocytes
• A volume of astrocyte from CA1 stratum radiatum Images d'astrocytes
• Astrocytes de rat
• La cellule nerveuse : Neuronnes et astrocytes
• La cellule nerveuse en images
• Les cellules gliales

Bibliographie

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Sources

Cours de Biologie Cellulaire, de la faculté de médecine Joseph Fourier I de Grenoble.

Notes et références

1. ↑ Alliance Européenne Dana pour le Cerveau (EDAB)
2. ↑ MC Raff et al., Glial cell diversification in the rat optic nerve, Science 17 mars 1989, Vol. 243 no. 4897 pp. 1450-1455 DOI:10.1126/science.2648568