Fonction et signalisation des astrocytes

Les astrocytes sont les cellules gliales les plus abondantes du système nerveux central et en constituent les principaux régulateurs homéostatiques. Ils maintiennent l'équilibre ionique et des neurotransmetteurs, soutiennent la barrière hémato-encéphalique, fournissent des substrats métaboliques aux neurones et modulent l'activité synaptique. En cas de lésion ou de maladie, ils subissent des modifications réactives – collectivement appelées astrogliose – qui peuvent à la fois protéger et endommager les tissus environnants.

Definition

Les astrocytes sont des cellules gliales en forme d'étoile du système nerveux central qui régulent l'environnement extracellulaire, soutiennent la barrière hémato-encéphalique et le métabolisme neuronal, modulent la transmission synaptique et adoptent des états réactifs (astrogliose réactive) en réponse à une lésion et à une inflammation.

Scope

Ce sujet aborde les fonctions homéostatiques et de signalisation des astrocytes, leurs contributions à l'interface vasculaire et à la synapse, ainsi que l'éventail des états réactifs qu'ils adoptent en réponse à une lésion et à une inflammation. Il traite les astrocytes comme un sujet cellulaire en neurosciences et en neuroimmunologie plutôt que comme une cible clinique.

Core questions

• Comment les astrocytes maintiennent-ils l'homéostasie ionique, des neurotransmetteurs et métabolique ?
• Comment les astrocytes interagissent-ils avec les neurones et les synapses ?
• Qu'est-ce qui déclenche l'astrogliose réactive et quelles en sont les conséquences ?
• Comment les astrocytes contribuent-ils à la barrière hémato-encéphalique et à l'unité neurovasculaire ?

Key concepts

• Astroglie
• Régulation du potassium et du glutamate
• Cycle glutamate-glutamine
• Synapse tripartite
• Pieds astrocytaires et interface vasculaire
• Astrogliose réactive
• États réactifs neurotoxiques et neuroprotecteurs
• Soutien métabolique des neurones

Mechanisms

Les astrocytes étendent des prolongements qui enveloppent les synapses et entrent en contact avec les vaisseaux sanguins par des pieds astrocytaires spécialisés. Ils absorbent l'excès de potassium extracellulaire et le neurotransmetteur glutamate, recyclant ce dernier via le cycle glutamate-glutamine, et ils fournissent aux neurones des substrats métaboliques. Leurs pieds astrocytaires contribuent à induire et à maintenir les propriétés de la barrière hémato-encéphalique dans les cellules endothéliales. Après une lésion ou une stimulation inflammatoire, les astrocytes deviennent réactifs, modifiant leur morphologie et leur expression génique ; cette astrogliose peut isoler les dommages et favoriser la réparation, mais certains états réactifs, induits en partie par des signaux provenant de microglies activées, peuvent être neurotoxiques.

Clinical relevance

Le dysfonctionnement des astrocytes et les états réactifs inadaptés sont impliqués dans la neurodégénérescence, la neuroinflammation et les réponses aux lésions du système nerveux central, faisant des astrocytes un axe de recherche mécanistique et thérapeutique de plus en plus important. Cette entrée est éducative, décrivant la biologie et les preuves plutôt que d'offrir des conseils diagnostiques ou thérapeutiques individuels.

History

Décrites au XIXe siècle par des histologistes qui les ont nommées pour leur forme étoilée, les astrocytes ont longtemps été considérés principalement comme un support structurel. Des travaux ultérieurs ont établi leurs rôles dans la régulation du potassium et du glutamate, le soutien métabolique et l'induction des propriétés de barrière. Le concept de synapse tripartite a mis en évidence leur rôle actif dans la neurotransmission, et des études plus récentes ont disséqué l'astrogliose réactive, y compris la découverte que les microglies activées peuvent induire des astrocytes réactifs neurotoxiques.

Debates

L'astrogliose réactive est-elle bénéfique ou nocive ?

Les astrocytes réactifs peuvent limiter la propagation des dommages et favoriser la réparation, cependant, certains états réactifs sont neurotoxiques ; l'effet net, qu'il soit bénéfique ou nocif, dépend du contexte, des signaux inducteurs et du cadre pathologique, et le domaine met en garde contre le fait de considérer la réactivité comme uniformément bonne ou mauvaise.

Key figures

• Michael Sofroniew
• Ben Barres
• Shane Liddelow
• N. Joan Abbott

Seminal works

• sofroniew-2010
• barres-2008
• liddelow-2017

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la « synapse tripartite » ?

C'est le concept selon lequel une synapse implique fonctionnellement non seulement les neurones présynaptiques et postsynaptiques, mais aussi un prolongement astrocytaire environnant, qui détecte et module la signalisation synaptique.

Tous les astrocytes réactifs sont-ils identiques ?

Non. L'astrogliose réactive englobe un éventail d'états avec des profils d'expression génique et des fonctions différents, certains favorisant la réparation et d'autres potentiellement neurotoxiques, selon les signaux inducteurs et le contexte.