Généralité
Les neurotransmetteurs sont des messagers chimiques endogènes que les cellules du système nerveux (appelées neurones) utilisent pour communiquer entre elles ou pour stimuler les cellules musculaires ou glandulaires.
Les synapses chimiques sont des sites de contact fonctionnel entre deux neurones ou entre un neurone et un autre genre cellulaire.
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.
Les neurotransmetteurs les plus connus sont : la dopamine, l'acétylcholine, le glutamate, le GABA et la sérotonine.
Que sont les neurotransmetteurs ?
Les neurotransmetteurs sont des substances chimiques que les neurones - les cellules du système nerveux - utilisent 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 interneuronale (c'est-à-dire entre les 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.
NEUROTRANSMETTEURS ET SYNAPSES CHIMIQUES
Selon une définition plus spécialisée, les neurotransmetteurs sont les porteurs d'informations le long du système des synapses dites chimiques.
En neurobiologie, le terme synapse (ou jonction synaptique) désigne les sites de contact fonctionnel entre deux neurones ou entre un neurone et un autre genre cellulaire (par exemple, une cellule musculaire ou une cellule glandulaire).
La fonction d'une synapse est de transmettre des informations entre les cellules impliquées, pour produire une certaine réponse (par exemple, la contraction d'un muscle).
Le système nerveux humain comprend deux types de synapses :
- 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, placés en série :
- La borne pré-synaptique du neurone d'où provient l'information nerveuse. 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 protagonistes de la synapse. Il réside à l'extérieur des membranes cellulaires et a une "zone d'extension égale à environ 20-40 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 postsynaptique est appelée l'élément postsynaptique.
La synapse chimique qui relie un neurone à une cellule musculaire est également connue sous le nom de jonction neuromusculaire ou plaque terminale.
DECOUVERTE DES NEUROTTRANSMETTEURS
Figure : synapse chimique
Jusqu'au début du vingtième siècle, les scientifiques croyaient que la communication entre les neurones et entre les neurones et les autres cellules se faisait exclusivement par le biais de synapses électriques.
L'idée qu'il pourrait y avoir un autre mode de communication est née lorsque certains chercheurs ont découvert ce qu'on appelle l'espace synaptique.
Le pharmacologue allemand Otto Loewi a émis l'hypothèse que l'espace synaptique pourrait être utilisé par les neurones pour y libérer des messagers chimiques. C'était l'année 1921.
Par ses expériences sur la régulation nerveuse de l'activité cardiaque, Loewi est devenu le protagoniste de la découverte du premier neurotransmetteur connu : l'acétylcholine.
Placer
Dans les neurones présynaptiques, les neurotransmetteurs résident dans de petites vésicules intracellulaires.
Ces vésicules intercellulaires sont comparables à des sacs, délimités par une bicouche de phospholipides semblable, à plusieurs égards, à la bicouche phospholipidique de la membrane plasmique d'une cellule eucaryote saine générique.
Tant qu'ils restent à l'intérieur des vésicules intracellulaires, les neurotransmetteurs sont pour ainsi dire inertes et ne produisent aucune réponse.
Mécanisme d'action
Prémisse: pour comprendre le mécanisme d'action des neurotransmetteurs il est bon d'avoir en tête les synapses chimiques et leur composition, décrites précédemment.
Les neurotransmetteurs restent confinés à l'intérieur des vésicules intracellulaires, jusqu'à ce qu'arrive un signal d'origine nerveuse capable de stimuler la libération des vésicules du neurone conteneur.
La libération des vésicules a lieu près du terminal pré-synaptique du neurone conteneur et implique la libération de 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, située 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 appelées récepteurs membranaires.
Le contact entre les neurotransmetteurs et les récepteurs membranaires transforme le signal nerveux initial (celui qui a stimulé la libération des vésicules intracellulaires) en une réponse cellulaire très spécifique. Par exemple, la réponse cellulaire produite par l'interaction entre des neurotransmetteurs et la membrane post-synaptique d'une cellule musculaire peut consister en la contraction du tissu musculaire auquel appartient ladite cellule.
Au terme de cette image schématique du fonctionnement des neurotransmetteurs, il est important de signaler le dernier aspect suivant : la réponse cellulaire spécifique évoquée ci-dessus « dépend en effet du type de neurotransmetteur et du type de récepteurs présents sur la membrane post-synaptique.
QUEL EST LE POTENTIEL D'ACTION ?
En neurobiologie, le signal nerveux qui stimule la libération des vésicules intracellulaires est appelé potentiel d'action.
Par définition, le potentiel d'action est le phénomène qui se déroule dans un neurone générique et qui implique un changement rapide de charge électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la membrane cellulaire du neurone concerné.
À la lumière de cela, il ne faut pas s'étonner quand, parlant de signaux nerveux, les experts les comparent à des impulsions électriques : un signal nerveux est un événement de type électrique à tous égards.
CARACTÉRISTIQUES DE LA RÉPONSE CELLULAIRE
Selon le langage des neurobiologistes, la réponse cellulaire induite par les neurotransmetteurs, au niveau de la membrane post-synaptique, peut être soit excitatrice, soit inhibitrice.
Une réponse excitatrice est une réaction conçue pour favoriser la création d'une impulsion nerveuse dans l'élément post-synaptique.
Une réponse inhibitrice, d'autre part, est une réaction conçue pour inhiber la création d'une impulsion nerveuse dans l'élément post-synaptique.
Classification
Il existe de nombreux neurotransmetteurs humains connus et leur liste ne manquera pas de s'allonger à mesure que les neurobiologistes en découvrent régulièrement de nouveaux.
Le grand nombre de neurotransmetteurs reconnus a rendu indispensable la classification de ces molécules chimiques, afin de simplifier 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 (mieux connu sous le nom de GABA) et la glycine.
- La classe des peptides. Cette classe comprend : la somatostatine, les opioïdes, la substance P, certaines sécrétines (sécrétine, glucagon, etc.), certaines tachykinines (neurokinine A, neurokinine B, etc.), certaines gastrines, galanine, neurotensine et les transcrits dits régulés par la cocaïne et amphétamine.
- La classe des monoamines. Cette classe comprend : la dopamine, la noradrénaline, l'épinéphrine, l'histamine, la sérotonine et la mélatonine.
- La classe des soi-disant « traces d'amines ». Sont inclus dans cette classe : la tyramine, la tri-iodothyronamine, la 2-phényléthylamine (ou 2-phényléthylamine), l'octopamine et la tryptamine (ou tryptamine).
- La classe des purines. Cette classe comprend : l'adénosine triphosphate et l'adénosine.
- La classe de 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, relèvent de la rubrique "autres".
Exemples les plus connus
Certains neurotransmetteurs sont décidément plus connus que d'autres, à la fois parce qu'ils sont connus et étudiés depuis plus longtemps, et parce qu'ils remplissent des fonctions d'un intérêt biologique considérable.
Parmi les neurotransmetteurs les plus connus méritent une mention :
- Glutamate. C'est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central : selon ce que disent les neurobiologistes, plus de 90 % des synapses dites excitatrices en font usage.
Parallèlement à sa fonction excitatrice, le glutamate est également impliqué dans les processus d'apprentissage (apprentissage entendu comme un processus de stockage de données dans le cerveau) et de 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. - GABA. C'est le principal neurotransmetteur inhibiteur du système nerveux central : selon les dernières études de biologie, environ 90 % des synapses dites inhibitrices en feraient usage.
En raison de ses propriétés inhibitrices, le GABA est l'une des principales cibles des médicaments sédatifs et tranquillisants. - L'acétylcholine C'est un neurotransmetteur ayant une fonction excitatrice sur les muscles : dans les jonctions neuromusculaires, en effet, sa présence met en mouvement les mécanismes qui contractent les cellules des tissus musculaires impliqués.
En plus d'agir au niveau musculaire, l'acétylcholine influence également le fonctionnement des organes contrôlés par le système nerveux autonome, son influence sur le système nerveux autonome peut être à la fois excitatrice et inhibitrice. - Dopamine. Appartenant à la famille des catécholamines, c'est un neurotransmetteur qui remplit de nombreuses fonctions, tant au niveau du système nerveux central qu'au niveau du système nerveux périphérique.
Au niveau du système nerveux central, la dopamine participe : au contrôle du mouvement, à la sécrétion de l'hormone prolactine, au contrôle de la motricité, aux mécanismes de récompense et de plaisir, au contrôle des capacités d'attention, au mécanisme du sommeil, au 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 du sodium, facteur favorisant la motilité intestinale, facteur diminuant l'activité lymphocytaire et, enfin, facteur diminuant la sécrétion d'insuline. - Sérotonine. C'est un neurotransmetteur présent principalement dans l'intestin et, bien que dans une moindre mesure que dans les cellules de l'intestin, dans les neurones du système nerveux central.
D'après les effets inhibiteurs, la sérotonine semble réguler l'appétit, le sommeil, les processus 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. .
D'un point de vue pathologique, il semble avoir un rôle dans le développement de la dépression et des maladies apparentées. Ceci explique l'existence sur le marché d'inhibiteurs dits sélectifs de la recapture de la sérotonine, médicaments antidépresseurs utilisés pour le traitement de formes plus ou moins sévères de dépression. - L'histamine C'est un neurotransmetteur ayant un siège prédominant dans le système nerveux central, précisément au niveau de l'hypothalamus et des mastocytes présents dans le cerveau et la moelle épinière.
- Norépinéphrine et épinéphrine La norépinéphrine est concentrée avant tout dans le système nerveux central et a pour tâche de mobiliser le cerveau et le corps pour l'action (elle a donc un effet excitateur). Par exemple, dans le cerveau, il favorise les processus d'éveil, de vigilance, de concentration et de mémoire ; dans le reste du corps, il augmente la fréquence cardiaque et la pression artérielle, stimule la libération de glucose à partir 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 des intestins.
L'épinéphrine est présente, en grande partie, dans les cellules des glandes surrénales et, en faible quantité, dans le système nerveux central.
Ce neurotransmetteur a des effets excitateurs et participe à des processus tels que : l'augmentation du sang vers les muscles squelettiques, l'augmentation du rythme cardiaque et la dilatation des pupilles.
La norépinéphrine et l'épinéphrine sont des neurotransmetteurs dérivés de la tyrosine.
