Neurotransmetteurs et substances psychoactives 1

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Neurotransmetteurs et substances psychoactives 1

Décryptage

Un dossier pour comprendre la transmission des informations dans le cerveau et l’impact des drogues sur ce mécanisme. Mais d’abord comment ça marche ? Voici les bases expliquées en image dans ce 1er chapitre : les règles du jeu.

Publié le: 
25/06/2020
Transmission de l’information

Stimuli

Tous les stimuli, toutes les informations que nous percevons de l’extérieur par les organes des sens (la vision, l’ouïe, l’odorat, l’audition, le toucher) sont transformés par les cellules en signal électrique de très faible voltage, dénommé potentiel d’action. 

transmission au cerveau

Ces signaux cheminent jusqu’au cerveau où ils seront traités (=interprétés). 

traitement

Il en résultera une réaction qui peut être musculaire (retirer sa main d’une source chaude) ou émotive (se mettre à pleurer, éclater de rire……..).
 

Cartographie

Le neurone

Les cellules spécialisées dans le transfert et le traitement de ces informations sont les neurones. Un neurone est constitué d’un corps cellulaire comportant de nombreuses ramifications (= les dendrites) chargées de lui apporter les informations, et d’un long prolongement fibreux (= axone) qui transmet l’information vers d’autres neurones. 

Le cerveau

Le cerveau est composé d’environ cent milliards de neurones organisés en réseaux qui relient ses différentes régions. 

Propagation du signal

Propagation du signal le long de l'axone

Le potentiel d'action se propage tout le long de l'axone. Beaucoup d’axones sont entourés par une gaine de myéline (= substance composée essentiellement de lipides) qui a pour fonction principale d’accélérer la vitesse de propagation de l’influx nerveux. Celle-ci passe de moins d’un mètre par seconde en l’absence de myéline à près de 100 mètres par seconde en sa présence…

Synapses

Les neurones entrent en contact avec les autres par des jonctions appelées synapses et chaque neurone peut comprendre jusqu’à 10 000 synapses ! 
Il existe deux types de synapses.
Synapse électrique 
Synapse électrique

Ce type de synapse est rare dans le système nerveux central. Elles se caractérisent par un accolement direct des membranes cellulaires ; les signaux électriques sont alors directement transmis d'une cellule à l'autre sans intermédiaire.
Synapse chimique
Synapse chimique

Ce sont les plus nombreuses. Les deux neurones contigus sont séparés par un espace appelé fente synaptique dont la taille est de quelques dizaines de nanomètres (un nanomètre= un milliardième de mètre ou 10-9m). Comme le courant électrique ne peut pas sauter à travers la fente synaptique, l’information est transmise d’un neurone à l’autre en utilisant des messagers chimiques, les neurotransmetteurs. 

Stockage des neurotransmetteurs dans les vésiculesCeux-ci sont synthétisés soit à l’extrémité de l’axone soit dans le corps de la cellule et transportés le long de l’axone. Arrivés à sa terminaison, ils sont en général stockés dans des vésicules. Le signal électrique provoque la fusion des vésicules avec la membrane de la terminaison axonale. Les vésicules libèrent ainsi le neurotransmetteur dans la fente synaptique depuis le neurone en amont (= pré-synaptique); le neurotransmetteur traverse la fente et se lie à un récepteur spécifique (= qui ne reconnaît que ce neurotransmetteur) sur le neurone en aval (= post-synaptique). Chaque neurone compte environ 10000 récepteurs.

NeurotransmetteursIl existe près d’une centaine de neurotransmetteurs différents ; les principaux sont le glutamate et le GABA (acide gamma-amino-hydroxy-butyrique). De nombreux autres complètent ou modulent leurs effets dans le cerveau : la dopamine, la sérotonine, la noradrénaline, l’acétylcholine, les endorphines, les endocannabinoïdes etc… Selon leurs récepteurs, les neurotransmetteurs ont des propriétés soit excitatrices soit inhibitrices. Ils peuvent aussi déclencher de nombreuses réactions chimiques à l’intérieur des cellules.
Après avoir agi sur le récepteur post-synaptique, certains neurotransmetteurs peuvent être re-capturés par le neurone-présynaptique comme la dopamine, la sérotonine, la noradrénaline ou le GABA.

Les deux types de récepteurs

Les récepteurs-canaux

Récepteur canal
Ils sont constitués de plusieurs protéines traversant la membrane cellulaire (= transmembranaires) et formant un canal permettant le passage d’ions. A l’état basal, le canal est fermé. L'ouverture des canaux suite à la fixation du neurotransmetteur permet à un ion spécifique de rentrer dans le neurone post-synaptique. L’entrée d’ions chargés positivement (ion sodium Na+) provoquera une dépolarisation (changement du potentiel électrique de part et d’autre de la membrane) et la genèse d’un potentiel d’action. Le neurotransmetteur qui active un tel récepteur est excitateur, c’est le cas du glutamate. A l’inverse l’entrée d’ions chargés négativement (ion chlorure Cl-) à travers d’autres types de récepteurs, comme le récepteur du GABA, entraînera une hyperpolarisation et l’absence de signal électrique: le site est inhibiteur.

Les récepteurs couplés aux protéines G
Récepteur couplé aux protéines GCes récepteurs sont très variés et sont aussi formés de protéines membranaires mais ne contiennent pas de canaux permettant le passage d’ions ; à l’intérieur de la cellule, le récepteur est couplé à une protéine, dite protéine G. L’activation du récepteur par la fixation du neurotransmetteur active à son tour la protéine G qui soit va agir secondairement sur un canal ionique soit déclencher la formation de petites molécules à l’intérieur de la cellule qui sont appelées « seconds messagers ». Celles-ci déclenchent des réactions chimiques impliquant de nombreuses protéines intracellulaires. Ces réactions sont responsables de modifications des propriétés de la cellule, parfois très prolongées. On parle de cascades de « signalisation intracellulaire ».

Chaque neurone est caractérisé par le neurotransmetteur qu’il exprime, toujours le même, il peut être excitateur ou inhibiteur.

En général toutes les synapses formées par ce neurone ont la même propriété, excitatrice ou inhibitrice.

La signalisation intracellulaire

La signalisation intracellulaire désigne l’ensemble des réactions chimiques à l’intérieur d’une cellule à la réception d’un signal venant de l’extérieur, comme un neurotransmetteur. En effet la neurotransmission ne consiste pas seulement à provoquer ou empêcher l’apparition d’un potentiel d’action dans le neurone post-synaptique. En agissant sur les récepteurs couplés aux protéines G le neurotransmetteur va déclencher dans le neurone post-synaptique une cascade de réactions impliquant de nombreuses molécules. 
La stimulation des récepteurs couplés aux protéines G va notamment déclencher la production de petites molécules appelées seconds messagers puis l’activation de nombreuses réactions chimiques et la modification des propriétés du neurone. Autant l’activation initiale est très rapide, quelques millisecondes, autant les réactions déclenchées par les seconds messagers peuvent être plus lentes et durer beaucoup plus longtemps. Ces modifications durables peuvent notamment porter sur l’efficacité des synapses et sont à la base des phénomènes d’apprentissage et de mémoire.
NeurotransmissionCertains récepteurs-canaux particuliers laissent entrer dans le neurone l’ion calcium (Ca2+) qui se comporte comme un second messager et active de nombreuses réactions chimiques. Cet ion joue un rôle essentiel au niveau présynaptique dans les terminaisons axonales en provoquant la libération du neurotransmetteur. Au niveau post-synaptique c’est lui qui déclenche généralement les cascades de signalisation qui modifient l’efficacité de la synapse et permettent l’apprentissage et la mémoire.

Réaction

Lexique neurotransmission

Auteur(s): 
Jean-Antoine

Girault

MD, PhD, Directeur de recherches Inserm

Jean-Antoine Girault, MD, PhD, Directeur de recherches Inserm, Institut du Fer à Moulin, UMR-S1270 INSERM et Sorbonne Université

Bertrand

Nalpas

MD, PhD, Directeur de recherche émérite - Inserm

MD, PhD
Directeur de recherche émérite
Département Information Scientifique et Communication de l'Inserm

Mathilde

Luxey

Illustratrice scientifique, ancienne étudiante à l’École Estienne

Mathilde Luxey est directrice artistique, graphiste et illustratrice scientifique.

C'est une ancienne étudiante du DSAA Design d’Illustration Scientifique de l’École Estienne.

Son site : https://www.mathildeluxey.fr/

 
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