Les vagues calciques entre cellules gliales: une voie alternative de transmission d’informations Intercellular calcium waves: how astrocytes communicate

La possibilité de suivre la signalisation calcique en temps réel, par des techniques d’imagerie associées à des sondes fluorescentes, a beaucoup contribué à la compréhension du rôle des astrocytes, la population de cellules gliales majoritaire du système nerveux central. En effet, la mesure des variations de la concentration du calcium intracellulaire démontre que les astrocytes, cellules non excitables, sont non seulement capables de recevoir et d’intégrer des informations provenant des neurones, mais également de communiquer entre eux et avec d’autre types cellulaires, en particulier les neurones ou les cellules endothéliales [1, 2]. Ainsi, l’augmentation de la concentration de calcium intracellulaire induite par la stimulation d’un astrocyte se propage dans plusieurs dizaines d’astrocytes voisins. Alors que les premières descriptions de ces « vagues calciques » intercellulaires avaient été faites in vitro à partir des cultures primaires d’astrocytes et des co-cultures de neurones et d’astrocytes, leur existence a été récemment démontrée dans des préparations de rétine intacte et sur des coupes de cerveau [3, 4]. La connaissance détaillée des mécanismes de déclenchement et de propagation de ces vagues calciques intercellulaires, ainsi que leur modélisation, constituent une étape indispensable à la compréhension du rôle de ce phénomène dans la physiopathologie du système nerveux central. Les vagues calciques intercellulaires ont été décrites dans une grande variété de types cellulaires issus de différents tissus (foie, coeur, épithéliums, système nerveux). Dans les astrocytes, les stimulations mécaniques ou électriques d’une seule cellule induisent des vagues calciques qui se propagent de manière concentrique sur plusieurs centaines de micromètres. En revanche, des applications focales de neurotransmetteurs déclenchent des vagues qui suivent des circuits préférentiels n’impliquant pas nécessairement la totalité des astrocytes [5]. Par ailleurs, dans des tranches d’hippocampe, la stimulation d’afférences neuronales est capable d’induire la propagation de vagues calciques dans les astrocytes [6]. Ces observations indiquent qu’un certain degré de spécificité dans la signalisation calcique intercellulaire intervient et qu’elle peut être déclenchée par l’activité des neurones. Dans toutes ces études, la vitesse de propagation des vagues est de l’ordre de 15 à 30 μm/s, ce qui en fait un mode de signalisation de cinétique « lente » comparé à la propagation d’un influx nerveux (> 1 m/s), mais du même ordre de grandeur que la propagation de signaux calciques intracellulaires le long des dendrites des neurones (60 à 90 μm/s) [7]. Il est désormais admis qu’en dépit du terme de « vagues calciques », il s’agit en fait de vagues d’inositol triphosphate (IP₃) provoquant de proche en proche, dans la même cellule ou dans deux cellules adjacentes, des augmentations de la concentration intracellulaire de calcium. En effet, le rayon de diffusion moyen de l’IP₃ dans le cytoplasme est supérieur à celui des ions calcium libres [8]. Les cellules gliales, et plus particulièrement les astrocytes, sont caractérisées par une forte expression des protéines des canaux intercellulaires qui constituent les jonctions communicantes (gap junctions), permettant la formation d’un réseau de type syncytial, dynamique et modulable [9]. La perméabilité à l’IP₃ de ces canaux jonctionnels et la réduction de l’étendue des vagues calciques en présence d’inhibiteurs de la communication jonctionnelle indiquent que ces jonctions communicantes sont impliquées dans la propagation des vagues calciques [5]. Cependant, un autre mécanisme de communication intercellulaire existe qui permet la propagation de vagues calciques entre les astrocytes même lorsqu’ils sont séparés par une zone dépourvue de cellules [9]. C’est l’ATP qui joue ce rôle de messager extracellulaire, comme l’atteste la visualisation en temps réel, par bioluminescence, de la libération de cette molécule dans l’espace extracellulaire [10]. Selon les préparations étudiées et les modes de déclenchement de l’augmentation de la concentration …