Anatomie

Que veut dire Microglies?

Les cellules de microglie sont un type de cellule gliale qui s’occupe de la première et principale défense immunitaire active dans le système nerveux central (SNC). La microglie représente 20% de la population totale de cellules gliales dans le cerveau. Contrairement aux astrocytes, les cellules individuelles de la microglie sont réparties, dans le cerveau et la moelle épinière, dans de grandes régions qui ne se chevauchent pas. La microglie se déplace constamment et analyse le SNC à la recherche de neurones, de plaques et d’agents infectieux endommagés. Le cerveau et la moelle épinière sont considérés comme des organes « immunisés » en ce sens qu’ils sont séparés du reste du corps par une série de cellules endothéliales appelées barrière hémato-encéphalique. Cette barrière empêche la plupart des infections d’atteindre les tissus nerveux vulnérables. Lorsque des agents infectieux sont introduits directement dans le cerveau ou sont capables de traverser la barrière hémato-encéphalique, il appartient aux cellules microgliales de réagir rapidement pour augmenter l’inflammation et détruire les agents infectieux avant qu’ils n’endommagent les tissus. En raison du manque d’anticorps (ils sont trop larges pour traverser la barrière), la microglie doit être capable de reconnaître les corps étrangers, de les phagocyter et d’agir comme des cellules APC, c’est-à-dire des cellules qui présentent des antigènes aux lymphocytes T en les activant. Étant donné que ce processus doit nécessairement avoir lieu rapidement, pour éviter des dommages potentiellement mortels, les microglies sont extrêmement sensibles aux plus petits changements pathologiques qui se produisent dans le SNC. Ils atteignent cette sensibilité en partie en possédant des canaux potassiques uniques qui répondent à la plus petite variation de la concentration de potassium extracellulaire.

Origine

Les cellules microgliales diffèrent des cellules souches hématopoïétiques présentes dans la moelle osseuse, en particulier des cellules progénitrices myéloïdes. Au cours du développement embryonnaire, un groupe de ces cellules migre de la moelle osseuse nouvellement formée vers le cerveau, où les cellules se déposent et se différencient. Les cellules myéloïdes peuvent également se différencier en cellules dendritiques et macrophages dans le système périphérique. Comme les macrophages dans le reste du corps, les microglies utilisent principalement les mécanismes de phagocytose et de cytotoxicité pour détruire les matières étrangères. La microglie et les macrophages contribuent tous deux aux mécanismes pro-inflammatoires et d’entretien de l’homéostasie interne par la sécrétion de cytokines et d’autres molécules de signal. Ce sont également des cellules APC mais les macrophages sont considérés comme des cellules APC « professionnelles » car elles sont toujours prêtes et capables de réaliser cette activité, tandis que les cellules microgliales sont considérées comme « non professionnelles » car elles doivent être préalablement « activées ». Dans leur forme non activée, les microglies ne contiennent pas les protéines du MHC-I, MHC-II, les cytokines IFN-γ, les antigènes CD45 et de nombreux autres récepteurs membranaires normalement présents sur les macrophages et nécessaires pour présenter le antigène lymphocytaire, pour la cytotoxicité et la phagocytose. Les microglies sont différentes des macrophages également parce qu’elles sont beaucoup plus régulées spatialement et temporellement afin de maintenir une réponse immunitaire précise. Une autre différence entre la microglie et d’autres cellules qui diffèrent des progéniteurs myéloïdes est le temps de renouvellement. Les macrophages et les cellules dendritiques s’usent constamment et sont donc remplacés par des cellules myéloïdes, qui diffèrent par le type cellulaire nécessaire. En raison de la barrière hémato-encéphalique, il serait assez difficile pour le sang de remplacer fréquemment les cellules microgliales. Par conséquent, au lieu d’un renouvellement constant, les microglies maintiennent leur statu quo lorsqu’elles sont à l’état de repos, une fois activées, elles prolifèrent rapidement. Certaines études sur des êtres chimériques ont cependant montré qu’en cas d’infections très graves, la barrière hémato-encéphalique s’affaiblit et la microglie peut être remplacée par des cellules progénitrices myéloïdes et des macrophages.

Historique

La capacité de distinguer et caractériser les différentes cellules neurales a été rendu possible en 1880 grâce à la coloration de Nissl, conçue par Franz Nissl. Franz Nissl et F. Robertson ont été les premiers à décrire des cellules de microglie lors de leurs expériences histologiques. Au cours des années suivantes, les techniques de coloration cellulaire ont montré des similitudes entre la microglie et les macrophages. L’activation de la microglie et la formation d’apophyse ont été découvertes par Babes en étudiant un cas de rage en 1897. Babes a noté que la microglie pouvait être trouvée dans le cerveau pendant de nombreuses infections virales mais était incapable de saisir la signification des apophyses. Pio del Rio-Hortega, un étudiant de Santiago Ramón y Cajal, a inventé le terme « microglial » vers 1920. Rio-Hortega a continué à décrire les réponses microgliales aux lésions cérébrales et en 1927, il a décrit les « fontaines microgliales » présentes dans le corps callosités et autres zones de substance blanche périnatale en 1932. Après de nombreuses années de recherche, Rio-Hortega est devenu universellement considéré comme le «père de la microglie». Pendant longtemps, nos connaissances sur la microglie se sont améliorées très lentement. Plus tard, en 1988, Hickey et Kimura ont démontré que les cellules microgliales périvasculaires dérivent de la moelle osseuse et expriment des niveaux élevés de protéines MHC-II typiques des cellules APC. Ces résultats ont confirmé l’hypothèse de Rio-Hortega selon laquelle les cellules microgliales jouaient un rôle similaire à celui des macrophages, traitant de la phagocytose et présentant l’antigène aux lymphocytes.

Types de microglies

Les microglies sont des cellules extrêmement plastiques, et leur structure peut varier considérablement en fonction de leur emplacement et de l’activité qu’elles exercent. Cette caractéristique est nécessaire pour remplir la grande variété de fonctions immunologiques auxquelles elles sont affectées, ainsi que pour maintenir l’homéostasie dans le SNC. Si les microglies n’étaient pas aussi dynamiques, elles devraient être constamment remplacées sous forme de macrophages et ne seraient pas facilement disponibles pour la défense immunitaire du SNC sans provoquer de déséquilibres immunologiques.

Amoeboid

Ce type de cellule microgliale se trouve principalement dans la aérienne de substance blanche périnatale dans le corps calleux, connue sous le nom de «fontaines de microglie». Cette forme permet à la microglie de se déplacer librement dans le tissu nerveux et donc de remplir la fonction de «piégeurs». Les microglies amiboïdes sont en effet capables d’engloutir les débris, mais elles ne peuvent pas présenter d’antigènes aux lymphocytes T et ne provoquent pas de réactions inflammatoires telles que la microglie activée. Les cellules de microglie amiboïde sont répandues, en particulier pendant le développement neuronal et en cas de reconnexion des circuits cérébraux suite à un traumatisme, c’est-à-dire lorsqu’il y a de grandes quantités de débris extracellulaires et de cellules apoptotiques à retirer.

Activé non phagocytaire

Cette forme est en fait une étape intermédiaire dans laquelle ils trouvent les microglies qui passent de la forme ramifiée à la forme activée et phagocytaire. La microglie peut être activée par un grand nombre de facteurs, notamment: les agonistes des récepteurs du glutamate, les cytokines pro-inflammatoires, les facteurs de nécrose, les changements de la concentration de potassium extracellulaire (indiquant une rupture cellulaire). Une fois activées, les cellules subissent divers changements morphologiques tels que l’épaississement et la rétraction des branches, l’exposition aux protéines MHC I / II, l’expression des immunomolécules, la sécrétion de facteurs cytotoxiques, la sécrétion de molécules de recrutement, la sécrétion de molécules pro-inflammatoires (provoquant une cascade pro-inflammatoire). De plus, les microglies prolifèrent rapidement afin d’augmenter le nombre de cellules pouvant intervenir. Les microglies activées non phagocytaires apparaissent généralement sous forme de «buissons», de «bâtonnets» ou de petites microglies amiboïdes selon le point de transformation entre ramifié et phagocytaire dans lequel elles se trouvent.

Microglie activée phagocytaire plus efficace dans la mise en œuvre d’une réponse immunitaire. Ces cellules ont principalement une forme amiboïde et sont de grande taille, bien que des variations aient été observées. En plus d’exprimer des protéines pour présenter des antigènes, pour la cytotoxicité et pour médier des inflammations telles que la microglie non phagocytaire activée, ils sont également capables de phagocyter des matières étrangères et d’exposer les immunomolécules résultantes pour l’activation des lymphocytes T. Les microglies phagocytaires sont ils se déplacent à l’endroit où l’injure a été détectée, incorporent l’agent en question et sécrètent des facteurs pro-inflammatoires pour que d’autres cellules prolifèrent et interviennent. Ces microglies interagissent également avec les astrocytes et les neurones afin de restaurer rapidement l’homéostasie sans endommager le tissu nerveux sain.

Ces cellules sont le résultat final de la phagocytose de matériel infectieux par la microglie . Après avoir incorporé une certaine quantité de matière, la microglie phagocytaire ne peut pas continuer son activité et la masse cellulaire résultante est appelée corpuscule granulaire. En observant des tissus spécialement colorés, les scientifiques peuvent voir les zones qui ont été guéries de l’infection.

Microglie périvasculaire

Contrairement à d’autres types de microglie, l’identifiant « périvasculaire » fait référence à l’emplacement de la cellule plutôt qu’à la sa forme ou sa fonction. En fait, les microglies périvasculaires se trouvent principalement à l’intérieur de la lame basale d’un vaisseau sanguin. Les fonctions qu’elles remplissent sont celles de la microglie normale, mais contrairement à cette dernière, les microglies périvasculaires sont régulièrement remplacées par des cellules progénitrices myéloïdes de la moelle osseuse et expriment des antigènes MHC-II quelles que soient les conditions du milieu environnant. De plus, la microglie périvasculaire réagit fortement aux antigènes de différenciation des macrophages. Les expériences de Ritter sur la rhinopathie ischémique ont montré que ces microglies sont essentielles pour réparer les parois des vaisseaux sanguins. La microglie périvasculaire favorise la prolifération des cellules endothéliales permettant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins et la réparation de ceux endommagés. Au cours de ces processus, les cellules myéloïdes se différencient beaucoup plus rapidement dans la microglie.

Microglie juxtavasculaire

Comme la périvasculaire, les microglies juxtavasculaires se distinguent principalement par leur position: elles sont extérieurement en contact avec la lame basale du vaisseau sanguin . Encore une fois, comme périvasculaire exprime les protéines du MHC-II même à de faibles niveaux d’activité des cytokines inflammatoires, mais contrairement à elles, les microglies juxtavasculaires ne subissent pas un renouvellement rapide et régulier.

Fonctions normales de la microglie

Cellules microglial effectue un nombre impressionnant de tâches dans le SNC. Ils sont principalement liés à la réponse immunitaire et au maintien de l’homéostasie.

Phagocytose

Le rôle principal de la microglie, la phagocytose, est d’ingérer divers matériaux. Ce sont généralement des débris cellulaires, des lipides ou des cellules en apoptose à l’état inactivé, ou des virus, des bactéries ou d’autres matières étrangères à l’état activé. Une fois que la cellule microgliale est « pleine », l’activité de phagocytose s’arrête et le microglial devient une cellule composée granulaire.

Cytotoxicité

En plus de pouvoir détruire les agents pathogènes par phagocytose, la microglie peut également libérer une variété de substances cytotoxiques. Les cellules microgliales sécrètent in vitro de grandes quantités d’eau et de monoxyde d’azote, produits de la combustion respiratoire. Ces deux substances peuvent endommager directement les cellules et conduire à des cellules neuronales. Les protéases sécrétées par la microglie catabolisent des protéines spécifiques causant des dommages cellulaires directs, tandis que les cytokines telles que l’interleukine 1 favorisent la démyélinisation des axones neuronaux. Enfin, la microglie peut endommager les neurones par des processus médiés par les récepteurs NMDA en sécrétant du glutamate et de l’aspartate. La sécrétion cytotoxique vise à détruire les neurones, virus et bactéries infectés, mais elle peut également causer de nombreux dommages collatéraux aux neurones. En conséquence, la réponse inflammatoire chronique peut entraîner des lésions neurales à grande échelle, car les cellules microgliales détériorent le cerveau dans le but d’éliminer l’infection.

APC

Comme mentionné précédemment, les microglies résidentes non activées ont une faible capacité à présenter l’antigène aux lymphocytes, en raison de leur manque de protéines MHC-I. Après l’activation, cependant, les microglies exposent rapidement les protéines MHC-I et deviennent des présentateurs d’antigènes efficaces. Dans certains cas, la microglie peut être activée par l’INF-γ, mais elles ne fonctionnent pas aussi efficacement. Lors de l’inflammation, les lymphocytes T traversent la barrière hémato-encéphalique grâce à des marqueurs membranaires spécialisés et se lient directement aux microglies, afin de recevoir les antigènes. Une fois les antigènes reçus, les lymphocytes T remplissent une variété de tâches, y compris le recrutement pro-inflammatoire, la formation d’immunomémoires, la sécrétion de matériel cytotoxique et les attaques directes sur la membrane plasmique des cellules étrangères.

Promotion de la réparation

Après l’inflammation, la microglie entreprend une série d’actions pour favoriser la repousse du tissu nerveux, notamment: le décapage des synapses , la sécrétion de cytokines anti-inflammatoires, le rappel des neurones et des astrocytes dans la zone endommagée et la formation du composé granulaire. Sans cellules de microglie, la repousse et la redistribution des tissus seraient considérablement plus lentes dans le SNC et presque impossibles dans les systèmes vasculaires entourant le cerveau et les yeux.

Une grande partie des tâches de la microglie dans le cerveau comprend le maintien de l’homéostasie dans le régions non infectées et favorisent l’inflammation dans les tissus infectés ou endommagés. Pour rendre cela possible, les microglies utilisent une série extrêmement complexe de molécules de signaux qui, une fois libérées dans l’environnement extracellulaire, permettent aux microglies de communiquer entre elles, avec les astrocytes, les neurones, les lymphocytes T et les progéniteurs myéloïde. Comme nous l’avons déjà mentionné, INF-γ peut être utilisé pour activer les cellules microgliales. De plus, si elles sont activées de cette manière, les microglies libèrent à leur tour une plus grande quantité d’INF-y dans l’espace extracellulaire. De cette façon, d’autres microglies sont activées et une cascade d’activation induite par les cytokines commence, capable d’activer rapidement toutes les microglies proches. Le TNF-α produit par la microglie provoque l’apoptose du tissu nerveux et augmente l’inflammation. L’IL-8 favorise la croissance et la différenciation des lymphocytes B, ce qui leur permet d’aider la microglie à combattre l’infection. L’IL-1, d’autre part, inhibe l’IL-10 et le TGF-β, qui régulent à la baisse la présentation de l’antigène et les signaux pro-inflammatoires. Des neurones et lymphocytes T supplémentaires sont rappelés sur place grâce à la production, par la microglie, de molécules chimiotactiques telles que MDC, IL-8 et MIP-3β. Enfin, la PGE2 et d’autres prostanoïdes aident à prévenir l’inflammation chronique en inhibant la réponse pro-inflammatoire des microglies et en régulant à la baisse la réponse des lymphocytes Th1.

Pathologies

L’une des pathologies qui affectent la microglie est la sclérose en plaques, une pathologie dans laquelle la gaine de myéline est détruite par un mécanisme inconnu aux conséquences neurologiques graves et les résidus de myéline sont engloutis et dégradés par les cellules microgliales par l’activité des enzymes lysosomales et un processus de phagocytose médiée par les récepteurs.

De plus, le complexe de démence du SIDA est provoqué par une infection du système nerveux central par le virus VIH-1. Des preuves expérimentales indiquent que les cellules microgliales multi-noyaux sont infectées par le VIH-1. Un certain nombre de cytokines, telles que l’interleukine-1 (IL-1) et le facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) activent et augmentent la réplication du VIH-1 dans les cellules microgliales.

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