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Microglie

La microglie (microgliocytes ou cellules de Hortega)[1] est une population de cellules gliales — des macrophages que l'on retrouve dans le système nerveux central (cerveau, moelle épinière et rétine)[2] — et qui en forme la principale défense immunitaire active grâce à ses capacités phagocytaires.

Des cellules microgliales

Historique

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Les cellules de la microglie ont été décrites et caractérisées pour la première fois dans les années 1920 par del Río Hortega, un élève de Ramón y Cajal, et sont parfois nommées cellules de Hortega en l'honneur de ce chercheur. Elles ont une origine hématopoïétique contrairement aux cellules de la macroglie (astrocytes et oligodendrocytes) qui ont elles une origine neuroectodermique[3].

Histologie et physiologie

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Constituant de 5 à 25 % de toutes les cellules du système nerveux central (SNC), ces petites cellules mobiles, généralement à petit noyau dense et de forme étoilée, diffèrent des cellules macrogliales pour leur morphologie, leurs fonctions, et leur origine.

Elles appartiennent à la lignée des macrophages, cellules capables de phagocytose qui peuplent les différents tissus de l'organisme et sont issues de la moelle hématopoïétique. Leur cytoplasme peut être visualisé par des colorants argentiques.

Elles prolifèrent quand des lésions surviennent dans le SNC. Activées, elles deviennent alors des cellules présentatrices d'antigènes qui expriment à leur surface les CMHI et CMHII. Elles sécrètent en outre des cytokines, des protéines et des radicaux libres (par exemple des anions superoxyde) qui peuvent aggraver les lésions[4].

Toutefois, n'étant pas des présentatrices d'antigènes spécialisées, leur activité régulatrice permettant d'éviter l'inflammation n'est pas considérée comme remettant en cause le privilège immun[5].

Origine

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Elles sont issues du sac vitellin et prolifèrent activement in situ au cours du développement. Les autres cellules de la névroglie centrale dérivent quant à elles du neuroectoderme (épiblaste primitif). De plus, les microglies appartiennent au système des phagocytes mononucléés[2]. Les avancées technologiques récentes ont permis le rejet définitif du système phagocytaire mononucléaire affirmant que les macrophages résidents dérivés des et la reconnaissance des macrophages résidant dans les tissus en tant que populations uniques indépendantes de la différenciation monocytaire [6],[7],[8].

Microgliogénèse

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Pendant l'hématopoïèse primitive chez les souris, c'est-à-dire pendant les stades embryonnaires et fœtaux, à partir du jour 6,5 post-coïtum (pc), émergent, dans le sac vitellin, des cellules souches hématopoïétiques (CSH) qui donneront naissance à des cellules progénitrices de différentes lignées. Entre les jours 7,5 et 8,0 pc, apparaissent des cellules progénitrices érythromyéloïdes (KIT+, Ter119+ et RUNX1+). Au cours du jour 9,0 pc, ces cellules expriment le CD45, mais pas les marqueurs myéloïdes (stade A1), exprimant ensuite des marqueurs myéloïdes tels que les récepteurs de chimiokines CX3C1 (CX3CR1) et du facteur stimulant de colonies 1 (CSF1R), ainsi que la glycoprotéine F4/80 (stade A2).

De plus, elles expriment des métalloprotéinases (MMP-8 et MMP-9), suggérant qu'à partir de ce moment, elles commencent à migrer vers le mésenchyme neuronal. Pendant ce temps, elles continuent de mûrir et, vers le jour 14,0 pc, les cellules acquièrent une morphologie ramifiée. D'autre part, pendant l'hématopoïèse définitive, c'est-à-dire une fois que l'aorte-gonades-mésonephros (AGM) et le foie fœtal deviennent les principaux organes hématopoïétiques (pendant les jours 10,5 et 12,5 pc, respectivement), des phagocytes mononucléaires se forment et migrent vers le cerveau. Cependant, ceux-ci sont des macrophages distincts de la microglie et résident périvasculairement, dans le plexus choroïdes et les méninges[9].

Post-natalement, les monocytes formés dans la moelle osseuse des os longs, à partir de précurseurs leucocytaires, migrent vasculairement et colonisent les tissus.

Fonctions des microglies

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Les fonctions microgliales s'étendent bien au-delà de la défense immunitaire du parenchyme neural : de nombreuses fonctions leur ont été attribuées dans la régulation du développement et dans le fonctionnement du système nerveux et la santé mentale.

Les microglies, en tant que macrophages résidents du système nerveux central (SNC) ont longtemps été considérées comme de simples phagocytes chargés d'éliminer les débris — en les phagocytant — durant le développement du cerveau (en éliminant par exemples les débris cellulaires issus du remodelage des synapses par l'élagage synaptique), et lors de ses maladies. Elles participent ainsi à la plasticité neuronale, à la réponse aux infections du SNC et à la réparation tissulaire, ce qui en fait des acteurs essentiels de la physiologie et de la pathologie du cerveau[10]. Elles sont « responsables de l'élimination des microbes, des cellules mortes, des synapses redondantes, des agrégats de protéines et d'autres antigènes particulaires et solubles qui peuvent mettre en danger le SNC »[11] mais ce n'est pas leur seul rôle ; les apports conjoints de l'imagerie, de la génétique et des technologies unicellulaires ont montré que :

Les microglies assurent une surveillance continue du parenchyme cérébral et contribuent au maintien de l'homéostasie neuronale de multiples manières. « Les microglies du cerveau embryonnaire, postnatal et adulte présentent des morphologies et des signatures transcriptionnelles distinctes, reflétant des états fonctionnels adaptés à des environnements très différents »[11] :

Elles contribuent au soutien trophique, c'est à dire à l'alimentation des neurones, via la libération de facteurs de croissance nerveuse[12] ;

Elles conttibuent à induire réguler la neuro-inflammation cérébrale, en produisant certaines cytokines pro-inflammatoires, et en interagissant étroitement avec les astrocytes, notamment via les voies IL‑1α, TNF-α et C1q ; une sous‑population d'astrocytes réactifs (nommée A1) est induite par des microglies neuro‑inflammatoires activées, qui sécrètent conjointement IL‑1α, TNF et C1q. Les astrocytes A1 perdent leurs fonctions de soutien — survie neuronale, croissance axonale, synaptogenèse, phagocytose — et acquièrent des propriétés Neurotoxiques responsables de la mort de neurones et doligodendrocytes, un phénomène dont la suppression protège les neurones axotomisés in vivo (c'est à dire dont l'axone a été sectionné expérimentalement ou accidentellement). Ces astrocytes A1 sont abondants dans plusieurs maladies neurodégénératives] humaines, dont maladie d'Alzheimer, maladie de Huntington, maladie de Parkinson, sclérose latérale amyotrophique et sclérose en plaques, suggérant qu'ils contribuent directement à la dégénérescence cellulaire et qu'ils sont aussi une cible thérapeutique potentielle[13]. Les microglies peuvent ainsi induire ou moduler un large spectre de réponses cellulaires dans le cerveau, et être impliquée dans le processus de neurodégénérescence[11] ;

Des travaux récents[11] ont mis en évidence une forte hétérogénéité cellulaire des microglies, caractérisée par des états transcriptionnels distincts selon le contexte développemental, pathologique ou environnemental[14].

Les microglies parenchymateuses, en particulier, assurent des rôles fondamentaux durant le développement et dans le tissu adulte, dont la perturbation peut contribuer à des pathologies neurodégénératives ou neuropsychiatriques. Malgré les questions qui subsistent, la biologie des macrophages cérébraux constitue un champ en expansion rapide à l'interface de l'immunologie et des neurosciences, et leurs fonctions émergent comme des cibles thérapeutiques potentielles pour de nombreux troubles du SNC [14].

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Notes et références

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  1. ↑ (en) Ennio Pannese, Neurocytology: Fine Structure of Neurons, Nerve Processes, and Neuroglial Cells, Springer, (ISBN 9783319068565), p. 225.
  2. 1 2 (en) Francoise Alliot, Isabelle Godin et Bernard Pessac, « Microglia derive from progenitors, originating from the yolk sac, and which proliferate in the brain », Developmental Brain Research, vol. 117, no 2,‎ , p. 145–152 (ISSN 0165-3806, DOI 10.1016/s0165-3806(99)00113-3, lire en ligne, consulté le ).
  3. ↑ Cooney Blades, « Microglia In Neurological Diseases », sur Station Zilla, .
  4. ↑ « Microglia In Neurological Diseases »
  5. ↑ Louise Bye, Neil Modi, Miles Stanford Anatomy ;Ocular physiology ;Biochemistry and genetics ;Pathology ;Microbiology ;Immunology ;Growth and senescence ;Optics ;Therapeutics ;Lasers and instrument technology ;Basic biostatistical and epidemiological terms Oxford Specialty Training: Basic Science, 2013 lire en ligne
  6. ↑ (en) Christian Schulz, Elisa Gomez Perdiguero, Laurent Chorro et Heather Szabo-Rogers, « A Lineage of Myeloid Cells Independent of Myb and Hematopoietic Stem Cells », Science, vol. 336, no 6077,‎ , p. 86–90 (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, DOI 10.1126/science.1219179, lire en ligne, consulté le )
  7. ↑ (en) Daigo Hashimoto, Andrew Chow, Clara Noizat et Pearline Teo, « Tissue-Resident Macrophages Self-Maintain Locally throughout Adult Life with Minimal Contribution from Circulating Monocytes », Immunity, vol. 38, no 4,‎ , p. 792–804 (PMID 23601688, PMCID PMC3853406, DOI 10.1016/j.immuni.2013.04.004, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ (en) Michael H. Sieweke et Judith E. Allen, « Beyond Stem Cells: Self-Renewal of Differentiated Macrophages », Science, vol. 342, no 6161,‎ (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, DOI 10.1126/science.1242974, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ « Insights on nervous system biology and anatomy »
  10. ↑ (en) Marco Prinz, Steffen Jung et Josef Priller, « Microglia Biology: One Century of Evolving Concepts », Cell, vol. 179, no 2,‎ , p. 292–311 (DOI 10.1016/j.cell.2019.08.053, lire en ligne, consulté le ).
  11. 1 2 3 4 Colonna M., Butovsky O., Microglia Function in the CNS, Annu Rev Immunol, 2018.
  12. ↑ Prinz M., Jung S., Priller J., Microglia Biology: A Review, Science, 2019.
  13. ↑ (en) Shane A. Liddelow, Kevin A. Guttenplan, Laura E. Clarke et Frederick C. Bennett, « Neurotoxic reactive astrocytes are induced by activated microglia », Nature, vol. 541, no 7638,‎ , p. 481–487 (ISSN 0028-0836 et 1476-4687, PMID 28099414, PMCID 5404890, DOI 10.1038/nature21029).
  14. 1 2 Li Q et Barres B.A (2022) Microglia and macrophages in brain homeostasis and disease, Nat Rev Immunol |https://www.researchgate.net/profile/Tristan-Qingyun-Li-2/publication/321167616_Microglia_and_macrophages_in_brain_homeostasis_and_disease/links/5b9acfeb45851574f7c5f812/Microglia-and-macrophages-in-brain-homeostasis-and-disease.pdf.

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