Les cellules endothéliales des capillaires cérébraux forment la barrière hémato-encéphalique. Elles sont reliées par des jonctions serrées étendues et sont polarisées en domaines de membrane plasmique luminaux (faisant face au sang) et abluminaux (faisant face au cerveau). La distribution polaire des protéines de transport permet une régulation active du liquide extracellulaire du cerveau. Des expériences sur des vésicules membranaires isolées de cellules endothéliales capillaires de cerveau bovin ont démontré la disposition polaire des transporteurs d’acides aminés et de glucose, et l’utilité de ces dispositions a été proposée. Par exemple, les transporteurs passifs de la glutamine et du glutamate n’ont été trouvés que dans la membrane luminale des cellules de la barrière hémato-encéphalique, tandis que les transporteurs actifs secondaires dépendants du Na se trouvent sur la membrane abluminale. Cette organisation pourrait favoriser l’élimination nette des acides aminés riches en azote du cerveau, et expliquer le faible niveau de pénétration du glutamate dans le système nerveux central. En outre, la présence d’un cycle gamma-glutamyle au niveau de la membrane luminale et de transporteurs d’acides aminés Na-dépendants au niveau de la membrane abluminale peut servir à moduler le mouvement des acides aminés du sang vers le cerveau. Les transporteurs passifs facilitent le transport des acides aminés dans le cerveau. Cependant, l’activation du cycle gamma-glutamyle par une augmentation des acides aminés plasmatiques devrait générer de l’oxoproline au sein de la barrière hémato-encéphalique. L’oxoproline stimule les transporteurs d’acides aminés actifs secondaires (systèmes A et B(o)+) au niveau de la membrane abluminale, réduisant ainsi l’afflux net d’acides aminés vers le cerveau. Enfin, des transporteurs passifs de glucose sont présents à la fois dans les membranes luminale et abluminale de la barrière hémato-encéphalique. Il est intéressant de noter qu’un transporteur de glucose Na-dépendant de haute affinité a été décrit uniquement dans la membrane abluminale. Cela soulève la question de savoir si l’entrée du glucose peut être régulée dans une certaine mesure. Des études d’immunoblotting suggèrent que plus d’un type de transporteur passif de glucose existe dans la barrière hémato-encéphalique, chacun ayant une distribution asymétrique. En conclusion, il est maintenant clair que la barrière hémato-encéphalique participe à la régulation active du liquide extracellulaire du cerveau, et que les diverses fonctions de chaque domaine de la membrane plasmique contribuent à ces fonctions de régulation.