A force de fouiller le net, j'ai trouvé l'explication : pour des raisons de sécurité, l'accés est bloqué par XPCNativeWrapper. La solution est donc :

window.content.wrappedJSObject.MA_VARIABLE

Cette notion de sécurité existe lorsqu'il y a appel de code depuis une extension (c'est bien le cas de ma toolbar). Plus d'infos ici :

http://developer.mozilla.org/... (explication de la sécurité)

http://xulfr.org/forums/read.php?1,3877 (solution pour l'accès aux variables et méthodes !)

Si ça peut être utile à quelqu'un d'autre...