1 Quelles sont les principales caractéristiques de la circulation cérébrale ?
600 km de vaisseaux, 20 m² de surface d’échange, 1 km de vaisseaux par cm³ de cortex cérébral et 15 % du débit cardiaque.
2Pourquoi la pénétration des médicaments dans le cerveau est-elle difficile malgré l’importance de la circulation cérébrale ?
La BHE limite fortement leur passage : les molécules de plus de 400 Da, comme les protéines et les anticorps monoclonaux, passent difficilement ; environ 98 % des petites molécules ne pénètrent pas dans le cerveau.
3Qu’est-ce que la barrière hémato-encéphalique (BHE) ?
Un système de perméabilité sélective qui protège le cerveau, notamment contre les infections, et limite le passage de nombreuses substances du sang vers le système nerveux central.
4Quand la BHE a-t-elle été mise en évidence et par qui ?
À la fin du XIXe siècle, notamment par Paul Ehrlich en 1885 grâce à l’étude de la diffusion de colorants vitaux.
5Dans quelles régions la BHE est-elle absente ou particulièrement limitée selon le cours ?
Dans l’hypophyse, la région ventrale de l’hypothalamus, l’area postrema du bulbe et la glande pinéale.
6Quelles situations peuvent provoquer une rupture ou une augmentation de la perméabilité de la BHE ?
Les traumatismes, l’hypertension artérielle et la perfusion de solutions hypertoniques, qui entraînent une contraction des cellules endothéliales.
7Quels éléments cellulaires constituent la BHE ?
Les cellules endothéliales cérébrales, les péricytes, les astrocytes et les terminaisons neuronales, organisés autour des capillaires cérébraux.
8Quel est le rôle des jonctions serrées de la BHE ?
Elles unissent les cellules endothéliales et empêchent le passage libre de substances entre elles ; les molécules doivent donc franchir les cellules ou emprunter un mécanisme de transport adapté.
9Quels sont les six grands mécanismes d’échange au niveau des cellules endothéliales de la BHE ?
Les jonctions serrées, la diffusion passive, la diffusion facilitée, l’expulsion par des transporteurs d’efflux actifs, l’endocytose et l’activité métabolique endothéliale.
10Quel est le rôle de l’activité métabolique des cellules endothéliales cérébrales ?
Elle contribue à limiter l’entrée de substances dans le cerveau en les transformant ou en les dégradant grâce à différentes enzymes et voies métaboliques.
11Comment les cellules endothéliales cérébrales se distinguent-elles du muscle strié squelettique concernant les mitochondries ?
Elles possèdent environ 5 à 6 fois plus de mitochondries par section de capillaire que le muscle strié squelettique.
12Quelles enzymes participent au métabolisme endothélial de la BHE ?
La γ-glutamyl-transpeptidase (γ-GTP), la phosphatase alcaline, la décarboxylase des acides aminés aromatiques et les cytochromes P450, notamment 2B1 et 2E1.
13Quelles propriétés favorisent le passage d’un médicament par diffusion passive à travers la BHE ?
Une faible surface moléculaire, une forme non chargée ou non ionisée et une forte lipophilie, généralement associée à un LogP élevé.
14Pourquoi la lipophilie favorise-t-elle la pénétration cérébrale ?
Le cerveau et les membranes cellulaires sont riches en lipides ; les molécules lipophiles peuvent plus facilement traverser les membranes des cellules endothéliales par diffusion passive.
15Pourquoi la lipophilie seule ne suffit-elle pas toujours à garantir une pénétration cérébrale satisfaisante ?
La pénétration dépend aussi d’autres propriétés moléculaires et des systèmes de transport, de l’efflux et du métabolisme de la BHE.
16Qu’est-ce que la diffusion facilitée à travers la BHE ?
Un transport de molécules à travers la membrane grâce à des transporteurs spécifiques, sans qu’elles aient nécessairement besoin de diffuser directement dans la membrane lipidique.
17Quelle famille de transporteurs assure notamment la diffusion facilitée à travers la BHE ?
La famille SLC, pour « solute carriers ».
18Quel est le rôle de GLUT1 et GLUT3 dans le transport à travers la BHE ?
Ils transportent le glucose.
19Quel est le rôle de LAT1 ?
Il transporte des acides aminés neutres et permet notamment le passage de la L-dopa et de la méthyldopa.
20Quel est le rôle de CAT1 ?
Il transporte des acides aminés cationiques.
21Quel est le rôle de MCT1 ?
Il transporte des monocarboxylates, notamment l’acide γ-hydroxybutyrique (GHB).
22Quel est le rôle de CNT2 ?
Il participe au transport des nucléosides ; le cours cite notamment la zidovudine parmi les molécules associées à ces systèmes de transport.
23Quel est le rôle des transporteurs d’efflux de la BHE ?
Ils expulsent activement certaines substances des cellules endothéliales vers le sang et limitent ainsi leur accumulation dans le cerveau.
24Quels sont les principaux transporteurs d’efflux mentionnés dans le cours ?
La P-glycoprotéine (P-gp), la BCRP et les MRP.
25Qu’est-ce que la P-glycoprotéine (P-gp) ?
Un transporteur d’efflux actif codé par le gène ABCB1, également appelé MDR1, qui contribue notamment à limiter l’entrée de nombreuses molécules dans le cerveau.
26Où retrouve-t-on la P-gp et dans quel sens transporte-t-elle les molécules au niveau de la BHE ?
Elle est notamment présente dans l’intestin, le rein et le cerveau ; au niveau de la BHE, elle expulse des substances vers la lumière vasculaire, donc vers le sang.
27Quelles molécules sont particulièrement concernées par la P-gp ?
De nombreuses molécules, notamment hydrophobes, dont certains anticancéreux, la digoxine, la ciclosporine, le lopéramide, la fexofénadine et la morphine.
28Qu’est-ce que la BCRP et quel gène la code ?
La Breast Cancer Resistance Protein est un transporteur d’efflux codé par le gène ABCG2.
29Dans quels tissus retrouve-t-on la BCRP selon le cours ?
Notamment dans le foie, le placenta, le cerveau, les testicules et le sein.
30Quelle proportion des ARNm des transporteurs cérébraux est attribuée à la P-gp et à la BCRP dans le cours ?
Environ 12 % pour la P-gp et 85 % pour la BCRP, soit environ 97 % pour les deux ensemble.
31Qu’est-ce qui peut modifier l’activité ou l’expression de la P-gp ?
Les substrats, les inhibiteurs, les inducteurs, les mécanismes de régulation impliquant des récepteurs nucléaires et les variations pharmacogénétiques.
32Quels sont des exemples d’inhibiteurs de la P-gp cités dans le cours ?
Le vérapamil, certains macrolides comme l’érythromycine et la clarithromycine, le kétoconazole et la fluoxétine.
33Quels sont des exemples d’inducteurs de la P-gp cités dans le cours ?
La rifampicine et le millepertuis.
34Pourquoi l’inhibition de la P-gp peut-elle augmenter la pénétration cérébrale d’un médicament ?
Parce qu’elle réduit son expulsion active vers le sang et peut donc augmenter sa concentration dans le cerveau.
35Quel est l’effet potentiel de l’inhibition de la P-gp sur la morphine et l’héroïne ?
Elle peut augmenter leur capture cérébrale et modifier leurs effets fonctionnels, notamment l’effet antalgique observé dans les études animales.
36Que montre l’étude de la P-gp avec le topotécan chez la souris ?
L’importance de la P-gp et de la BCRP dans la limitation de la pénétration cérébrale du topotécan, notamment lorsqu’on compare leur inhibition à leur suppression génétique.
37Comment le vieillissement peut-il modifier le rôle de la P-gp au niveau de la BHE selon le cours ?
Chez le sujet âgé, l’étude présentée suggère une réduction de l’expression fonctionnelle de la P-gp, révélée par une sensibilité accrue à son inhibition, ce qui peut augmenter le risque d’interactions médicamenteuses.
38Qu’est-ce que la pharmacorésistance dans l’épilepsie pédiatrique selon la définition du cours ?
La persistance d’au moins une crise par mois malgré deux traitements antiépileptiques adaptés au produit, à la dose et au schéma posologique.
39Quelle proportion des patients épileptiques traités présente une pharmacorésistance selon le cours ?
Environ 30 %.
40Quelle est la probabilité de réponse au premier traitement antiépileptique et après plus de trois échecs selon le cours ?
Environ 70 % pour le premier traitement et 5 % après plus de trois échecs.
41Comment le cours caractérise-t-il l’apparition de la pharmacorésistance dans l’épilepsie ?
Comme un processus neurobiologique adaptatif et lent, pouvant notamment impliquer des modifications des transporteurs de la BHE.
42Quel lien existe-t-il entre les traitements antiépileptiques chroniques et la P-gp dans l’hippocampe ?
Les traitements chroniques étudiés chez le rat sont associés à une augmentation de l’expression de la P-gp dans les cellules endothéliales de la BHE de l’hippocampe.
43Comment une crise épileptique peut-elle contribuer à la pharmacorésistance via la P-gp ?
La crise peut favoriser des mécanismes impliquant le glutamate et le récepteur NMDA, ainsi que l’induction de COX-2 et de la P-gp, ce qui peut réduire la pénétration cérébrale de certains antiépileptiques.
44Quelles pistes pharmacologiques sont évoquées dans le cours pour lutter contre les mécanismes impliqués dans la pharmacorésistance ?
Les antagonistes NMDA, les AINS sélectifs de COX-2 comme le célécoxib et les inhibiteurs de la P-gp comme le vérapamil ou le clacridar.
45Quel est le principe de l’ouverture de la BHE par le mannitol ?
Une solution hyperosmolaire de mannitol augmente l’osmolarité sanguine et fait sortir l’eau des cellules endothéliales, entraînant leur rétraction et une augmentation transitoire de la perméabilité de la BHE.
46Quelle concentration de mannitol est indiquée dans le cours pour obtenir une solution hyperosmolaire ?
Une solution de concentration supérieure à 10 %.
47Quel est le principe de la sonication assistée par microbulles pour augmenter la pénétration cérébrale ?
Des ultrasons focalisés provoquent la cavitation de microbulles de produit de contraste, ce qui permet d’augmenter localement et temporairement la perméabilité de la BHE afin de faciliter le transfert de médicaments ou de matériel génétique.
48Quels sont les trois éléments indispensables au transfert cérébral par ultrasons et microbulles ?
Les microbulles, les ultrasons qui induisent leur cavitation et le produit à transférer ; ils doivent être présents au même endroit et au même moment.
49Quels mécanismes peuvent contribuer au transfert cérébral lors de la sonication ?
La transcytose, la rupture membranaire, le relâchement des liaisons intercellulaires et, à des puissances élevées, les lésions des cellules endothéliales.
50Combien de temps le relâchement des liaisons intercellulaires peut-il durer après sonication selon le cours ?
Environ 10 minutes à 5 heures.
51Comment les ultrasons focalisés peuvent-ils être guidés pour cibler une région cérébrale ?
Par imagerie par résonance magnétique (IRM), qui permet d’identifier la région à soniquer et de focaliser les ultrasons par voie transcrânienne.
52Quel type de matériel a été transféré dans le cerveau de souris dans l’étude présentée sur les ultrasons focalisés ?
Des plasmides d’ADN, notamment certains codant pour la protéine fluorescente GFP et éventuellement pour le BDNF.
53Quel est le principe général de la thérapie photodynamique (PDT) présentée dans le cours ?
Un photosensibilisateur s’accumule dans les cellules tumorales, puis est activé par une lumière de longueur d’onde appropriée, entraînant la production de radicaux libres d’oxygène qui contribuent à détruire les cellules tumorales.
54Quel agent est cité comme précurseur du photosensibilisateur utilisé dans la PDT du glioblastome ?
L’acide 5-aminolévulinique (5-ALA), qui permet l’accumulation de protoporphyrine IX (PpIX) dans les cellules tumorales.
55Quelle plage de longueurs d’onde est indiquée pour l’activation de la PpIX dans le cours ?
Entre 400 et 640 nm.
56Comment la thérapie photodynamique peut-elle augmenter la perméabilité de la BHE ?
L’activation lumineuse peut provoquer une ouverture de la BHE dépendante de l’intensité lumineuse ; le cours indique une ouverture à 2 heures, avec une reconstitution à environ 90 % en 72 heures.
57Qu’est-ce que l’internalisation photochimique (PCI) ?
Une méthode utilisant un photosensibilisateur et un agent transporté par endocytose ; l’activation photochimique entraîne une perturbation membranaire permettant la libération intracytoplasmique du produit.
58Quel mécanisme d’ouverture de la BHE est présenté pour la PCI ?
La libération intracytoplasmique d’un agent provoque une perforation ou une perturbation des membranes des cellules endothéliales, favorisant la perméabilisation de la BHE.
59Combien de temps la perméabilisation par PCI est-elle indiquée comme pouvant durer dans le cours ?
Environ cinq jours.
60Dans quel contexte expérimental la PCI a-t-elle été étudiée pour faciliter un traitement anticancéreux cérébral ?
Chez le rat, pour faciliter le traitement de tumeurs cérébrales par la bléomycine, avec une efficacité rapportée dans ce modèle expérimental.