généralité
Les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques endogènes qui utilisent les cellules du système nerveux (appelées neurones) pour communiquer entre elles ou pour stimuler des cellules de type musculaire ou glandulaire.
Les synapses chimiques sont des sites de contact fonctionnel entre deux neurones ou entre un neurone et un autre genre de cellule.
Il existe différentes classes de neurotransmetteurs: la classe des acides aminés, la classe des monoamines, la classe des peptides, la classe des amines "traces", la classe des purines, la classe des gaz, etc.
Parmi les neurotransmetteurs les plus connus, on peut citer: la dopamine, l’acétylcholine, le glutamate, le GABA et la sérotonine.
Que sont les neurotransmetteurs?
Les neurotransmetteurs sont des substances chimiques que les neurones utilisent - c'est-à-dire les cellules du système nerveux - pour communiquer entre eux, pour agir sur les cellules musculaires ou pour stimuler une réponse des cellules glandulaires.
En d'autres termes, les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques endogènes, qui permettent la communication neuronale interne (c'est-à-dire entre neurones) et la communication entre les neurones et le reste du corps.
Le système nerveux humain utilise des neurotransmetteurs pour réguler ou diriger des mécanismes vitaux, tels que le rythme cardiaque, la respiration pulmonaire ou la digestion.
De plus, le sommeil nocturne, la concentration, l'humeur, etc. dépendent des neurotransmetteurs.
NEUROTRASMETTRES ET SYNAPSIE CHIMIQUE
Selon une définition plus spécialisée, les neurotransmetteurs sont les transporteurs d'information le long du système des synapses dites chimiques .
En neurobiologie, le terme synapse (ou jonction synaptique) indique les sites de contact fonctionnel entre deux neurones ou entre un neurone et un autre genre de cellule (par exemple une cellule musculaire ou une cellule glandulaire).
La fonction d'une synapse est de transmettre des informations entre les cellules impliquées, afin de produire une réponse spécifique (par exemple, la contraction d'un muscle).
Le système nerveux humain comprend deux types de synapses:
- Des synapses électriques, dans lesquelles la communication d'informations dépend d'un flux de courants électriques à travers les deux cellules impliquées, e
- Les synapses chimiques susmentionnées, dans lesquelles la communication d'informations dépend d'un flux de neurotransmetteurs à travers les deux cellules affectées.
Une synapse chimique classique se compose de trois composants fondamentaux, mis en série:
- Le terminal pré-synaptique du neurone d'où proviennent les informations nerveuses. Le neurone en question est également appelé neurone pré-synaptique ;
- L' espace synaptique, c'est-à-dire l'espace de séparation entre les deux cellules qui sont les protagonistes de la synapse. Il réside à l'extérieur des membranes cellulaires et a une zone d'extension d'environ 20 à 40 nanomètres;
- La membrane post-synaptique du neurone, de la cellule musculaire ou de la cellule glandulaire à laquelle l'information nerveuse doit parvenir. Qu'il s'agisse d'un neurone, d'une cellule musculaire ou d'une cellule glandulaire, l'unité cellulaire à laquelle appartient la membrane post-synaptique prend le nom d' élément post-synaptique .
La synapse chimique qui relie un neurone à une cellule musculaire est également appelée jonction neuromusculaire ou plaque motrice .
DÉCOUVERTE DE NEUROTRASMETTEURS
Figure: synapse chimique
Jusqu'au début du XXe siècle, les scientifiques croyaient que la communication entre neurones et entre neurones et autres cellules se faisait exclusivement par le biais de synapses électriques.
L'idée qu'il pourrait exister un autre moyen de communication est apparue lorsque des chercheurs ont découvert ce qu'on appelle l'espace synaptique.
Le pharmacologue allemand Otto Loewi a émis l’hypothèse que l’espace synaptique pourrait servir aux neurones à libérer des messagers chimiques. C'était l'année 1921.
Grâce à ses expériences sur la régulation nerveuse de l'activité cardiaque, Loewi est devenu le protagoniste de la découverte du premier neurotransmetteur connu: l' acétylcholine .
siège
Dans les neurones pré-synaptiques, les neurotransmetteurs résident dans de petites vésicules intracellulaires.
Ces vésicules intercellulaires sont comparables à des sacs, liés par une double couche de phospholipides similaires, à plusieurs égards, à la double couche phospholipidique de la membrane plasmique d'une cellule eucaryote saine générique.
Tant qu'ils restent dans les vésicules intracellulaires, les neurotransmetteurs sont pour ainsi dire inertes et ne produisent aucune réponse.
Mécanisme d'action
Avant-propos: pour comprendre le mécanisme d’action des neurotransmetteurs, il est bon de garder à l’esprit les synapses chimiques et leur composition, décrites ci-dessus.
Les neurotransmetteurs restent confinés dans les vésicules intracellulaires jusqu'à ce qu'un signal d'origine nerveuse arrive capable de stimuler la libération des vésicules elles-mêmes par le neurone conteneur.
La libération des vésicules a lieu près du terminal pré-synaptique du neurone conteneur et implique la libération des neurotransmetteurs dans l'espace synaptique.
Dans l'espace synaptique, les neurotransmetteurs sont libres d'interagir avec la membrane post-synaptique de la cellule nerveuse, musculaire ou glandulaire, placée à proximité immédiate et faisant partie de la synapse chimique.
L'interaction entre les neurotransmetteurs et la membrane post-synaptique est possible grâce à la présence, sur cette dernière, de protéines particulières, proprement dites récepteurs membranaires .
Un contact entre neurotransmetteurs et récepteurs membranaires modifie le signal nerveux initial (celui qui stimule la libération de vésicules intracellulaires) dans une réponse cellulaire spécifique. Par exemple, la réponse cellulaire produite par l'interaction entre les neurotransmetteurs et la membrane post-synaptique d'une cellule musculaire peut consister en la contraction du tissu musculaire auquel appartient la cellule susmentionnée.
À la fin de cette représentation schématique du fonctionnement des neurotransmetteurs, il est important de signaler le dernier aspect suivant: la réponse cellulaire spécifique dont nous avons parlé dépend du type de neurotransmetteur et du type de récepteurs présents sur la membrane post-synaptique.
QUEL EST LE POTENTIEL DE L'ACTION?
En neurobiologie, le signal nerveux qui stimule la libération de vésicules intracellulaires est appelé potentiel d'action .
Par définition, le potentiel d'action est ce phénomène qui se produit dans un neurone générique et qui fournit un changement rapide de charge électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane cellulaire du neurone impliqué.
À la lumière de cela, il ne devrait pas être surprenant que, en parlant de signaux nerveux, les experts les comparent à des impulsions électriques: un signal nerveux est un événement électrique à tous les égards.
CARACTERISTIQUES DE LA REPONSE CELLULAIRE
Selon le langage des neurobiologistes, la réponse cellulaire induite par les neurotransmetteurs, au niveau de la membrane post-synaptique, peut être excitatrice ou inhibitrice .
Une réponse excitatrice est une réaction conçue pour favoriser la création d'une impulsion nerveuse dans l'élément post-synaptique.
Une réponse inhibitrice, en revanche, est une réaction conçue pour inhiber la création d’une impulsion nerveuse dans l’élément post-synaptique.
classification
Les neurotransmetteurs humains connus sont très nombreux et leur liste est appelée à s'allonger, puisque les neurobiologistes en découvrent régulièrement de nouveaux.
Le grand nombre de neurotransmetteurs reconnus a rendu indispensable la classification de ces molécules chimiques, ce qui facilite leur consultation.
Il existe différents critères de classification; la plus courante est celle qui distingue les neurotransmetteurs en fonction de la classe de molécules à laquelle ils appartiennent .
Les principales classes de molécules auxquelles appartiennent les neurotransmetteurs humains sont:
- La classe des acides aminés ou des dérivés d’ acides aminés . Cette classe comprend: le glutamate (ou acide glutamique), l'aspartate (ou acide aspartique), l'acide gamma-aminobutyrique (plus connu sous le nom de GABA) et la glycine.
- La classe de peptides . Sont inclus dans cette classe: somatostatine, opioïdes, substance P, certaines sécrétines (sécrétine, glucagon, etc.), certaines tachykinines (neurokinine A, neurokinine B, etc.), certaines gastrines, la galanine, la neurotensine et les soi-disant transcripts régulés par la cocaïne et amphétamine.
- La classe monoamine . Chute dans cette classe: dopamine, noradrénaline, épinéphrine, histamine, sérotonine et mélatonine.
- La classe des soi-disant " traces d'amine ". Ceux-ci comprennent: la tyramine, la tri-iodothyronine, la 2-phényléthylamine (ou 2-phényléthylamine), l'octopamine et la tryptamine (ou triptamine).
- La classe des purines . Ils entrent dans cette classe: l'adénosine triphosphate et l'adénosine.
- La classe des gaz . Cette classe comprend: l'oxyde nitrique (NO), le monoxyde de carbone (CO) et le sulfure d'hydrogène (H2S).
- Autre Tous les neurotransmetteurs qui ne peuvent être inclus dans aucune des classes précédentes, tels que l' acétylcholine ou l' anandamide susmentionnés , entrent dans la catégorie "autre".
Exemples les plus connus
Certains neurotransmetteurs sont nettement plus célèbres que d'autres, à la fois parce qu'ils sont connus et étudiés depuis longtemps et qu'ils remplissent des fonctions d'intérêt biologique considérable.
Parmi les neurotransmetteurs les plus célèbres méritent une citation:
- Glutamate . C'est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central: selon les neurobiologistes, plus de 90% des synapses dites excitatrices l'utilisent.Outre sa fonction excitatrice, le glutamate est également impliqué dans les processus d'apprentissage (apprentissage en tant que processus de stockage de données dans le cerveau) et dans la mémoire.
Selon certaines études scientifiques, il serait impliqué dans des maladies telles que la maladie d'Alzheimer, la maladie de Huntington, la sclérose latérale amyotrophique (mieux connue sous le nom de SLA) et la maladie de Parkinson.
- Le GABA . C'est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central: selon les dernières études de biologie, environ 90% des synapses dites inhibitrices l'utilisent.
En raison de ses propriétés inhibitrices, le GABA est l’une des principales cibles des médicaments sédatifs et tranquillisants.
- Acétylcholine . C'est un neurotransmetteur ayant une fonction excitatrice sur les muscles: dans les jonctions neuromusculaires, sa présence met en mouvement les mécanismes qui contractent les cellules des tissus musculaires impliqués.
En plus d’agir sur le muscle, l’acétylcholine influence également le fonctionnement des organes contrôlés par le système nerveux autonome. Son influence au niveau du système nerveux autonome peut être à la fois excitatrice et inhibitrice.
- Dopamine . Appartenant à la famille des catécholamines, il s’agit d’un neurotransmetteur qui remplit de nombreuses fonctions, tant au niveau du système nerveux central que du système nerveux périphérique.
Au niveau du système nerveux central, la dopamine participe: au contrôle du mouvement, à la sécrétion d'hormone, à la prolactine, au contrôle de la motricité, aux mécanismes de récompense et de plaisir, au contrôle de la capacité d'attention, au mécanisme du sommeil, au le contrôle du comportement, le contrôle de certaines fonctions cognitives, le contrôle de l'humeur et, enfin, les mécanismes sous-jacents à l'apprentissage.
Au niveau du système nerveux périphérique, en revanche, il agit comme: vasodilatateur, stimulant de l'excrétion de sodium, facteur favorisant la motilité intestinale, facteur réduisant l'activité lymphocytaire et, finalement, facteur réduisant la sécrétion d'insuline.
- Sérotonine . C'est un neurotransmetteur présent principalement au niveau intestinal et, bien que dans une moindre mesure par rapport aux cellules de l'intestin, dans les neurones du système nerveux central.
Parmi les effets inhibiteurs, la sérotonine semblerait réguler les processus d'appétit, de sommeil, de mémoire et d'apprentissage, la température corporelle, l'humeur, certains aspects du comportement, la contraction musculaire, certaines fonctions du système cardiovasculaire et certaines fonctions du système endocrinien. .
Sur le plan pathologique, il semble jouer un rôle dans le développement de la dépression et des maladies associées. Ceci explique l'existence sur le marché de prétendus inhibiteurs sélectifs de la recapture de la sérotonine, des antidépresseurs utilisés pour traiter les formes dépressives plus ou moins graves.
- L'histamine . C'est un neurotransmetteur principalement localisé dans le système nerveux central, en particulier au niveau de l'hypothalamus et des mastocytes présents dans le cerveau et dans la moelle épinière.
- Norépinéphrine et épinéphrine . La norépinéphrine se concentre principalement au niveau du système nerveux central et a pour tâche de mobiliser le cerveau et le corps en vue d'une action (elle a donc un effet excitateur). Par exemple, au niveau cérébral, il favorise les processus d'excitation, de vigilance, de concentration et de mémoire; dans le reste du corps, il augmente le rythme cardiaque et la pression artérielle, stimule la libération de glucose des points de stockage, augmente le flux sanguin vers les muscles squelettiques, réduit le flux sanguin vers le système gastro-intestinal et favorise la vidange de la vessie et de l'intestin.
L'épinéphrine est présente dans une large mesure dans les cellules des glandes surrénales et, en petite quantité, au niveau du système nerveux central.
Ce neurotransmetteur a des effets excitateurs et participe à des processus tels que: augmentation du sang dans les muscles squelettiques, augmentation de la fréquence cardiaque et dilatation de la pupille.
La norépinéphrine et l'épinéphrine sont des neurotransmetteurs dérivés de la tyrosine.
