Je veux tout savoir

Acétylcholine

Pin
Send
Share
Send


Acétylcholine, souvent abrégé comme ACh, est une petite molécule organique qui est un dérivé de la choline et de l'acide acétique et qui joue un rôle important de neurotransmetteur. Les neurotransmetteurs sont des composés chimiques qui transmettent des informations à travers le vide (synapse) entre un neurone (cellule nerveuse) et une cellule adjacente (neurone, cellule musculaire, cellule glandulaire). Dans le cas de l'acétylcholine, il est actif à la fois aux synapses entre les neurones et à la stimulation des cellules musculaires à la jonction neuromusculaire. Il stimule également la sécrétion des glandes.

En tant que neurotranmetteur dans les synapses de neurone à neurone, l'acétylcholine est libérée par l'extrémité axonale d'un neurone, en réponse à une impulsion électrique, et traverse la synapse microscopique en quelques millisecondes jusqu'aux dendrites du neurone adjacent, où elle est reconnue par un site récepteur. Le neurotransmetteur stimule ensuite la poursuite de l'impulsion électrique dans le neurone adjacent.

En tant que neurotransmetteur dans les jonctions neurone-muscle, la stimulation électrique du neurone entraîne la libération d'acétycholine qui peut stimuler des muscles tels que le muscle squelettique, le muscle lisse et le tissu cardiaque. L'acétylcholine est à la fois utilisée dans la contraction du muscle squelettique et le ralentissement du rythme cardiaque.

La synthèse, le transport, le stockage et l’action de l’acétylcholine révèlent la coordination remarquable et complexe de la nature, impliquant la conversion d’impulsions électriques en transmetteurs chimiques, diverses réactions chimiques catalysées par des enzymes, des récepteurs de l’acétylcholine, des canaux ioniques de calcium et de sodium, les neurotransmetteurs après avoir agi, etc.

La découverte du mécanisme d'action de l'acétylcholine et le développement d'applications de ces connaissances reflètent la diversité des types de résultats pouvant résulter d'une découverte originale. La connaissance du rôle de l'acétylcholine dans les systèmes vivants a été appliquée au développement d'insecticides destinés à améliorer la vie humaine; il a également été appliqué dans le développement d'agents neurotoxiques, tels que le gaz sarin, basés sur l'inactivation d'une enzyme clé dans le processus.

L'acétylcholine a été le premier neurotransmetteur à être identifié.

Vue d'ensemble

La transmission de messages sur la jonction entre une cellule nerveuse et une autre cellule nécessite que les signaux électriques soient convertis en signaux chimiques. Le messager chimique est appelé neurotransmetteur.

L'acétylcholine est synthétisée dans les neurones en utilisant l'enzyme choline acétyltransférase. Il est stocké à la fin des neurones dans des vésicules à membrane (vésicules synaptiques), et libéré en réponse à une impulsion nerveuse traversant le neurone.

L'acétylcholine est un neurotransmetteur libéré par les neurones du système nerveux périphérique (SNP) et du système nerveux central (SNC) chez de nombreux organismes, y compris l'homme (Blakemore et Jennett, 2001). Le système nerveux périphérique (SNP) est la partie du système nerveux des vertébrés située à l'extérieur du cerveau et de la moelle épinière, qui comprend le système nerveux central (SNC). Le système nerveux périphérique est divisé en deux sous-systèmes, le système nerveux somatique et le système nerveux autonome. Le système nerveux autonome est la partie du système nerveux périphérique qui agit en grande partie indépendamment du contrôle conscient (involontairement) et se compose de nerfs situés dans le muscle cardiaque, le muscle lisse et les glandes exocrines et endocrines. Le système nerveux somatique est constitué de nerfs crâniens et spinaux qui innervent le tissu musculaire squelettique et sont davantage contrôlés volontairement (Anissimov 2006; Towle 1989).

Dans le système nerveux autonome, l'acétylcholine sert de neurotransmetteur au niveau des synapses nerf à nerf (pour les divisions sympathique et parasympathique) et est libérée aux extrémités des fibres nerveuses parasympathiques du muscle lisse (non volontaire), du coeur et des cellules glandulaires (Blakemore et Jennett 2001). Dans le dernier cas, cela provoque une contraction du muscle lisse (comme dans l'intestin), la sécrétion des glandes et un ralentissement du rythme cardiaque et de la force de contraction.

Dans le système nerveux somatique, l'acétylcholine agit entre les nerfs moteurs et les fibres (cellules) du muscle squelettique à toutes les jonctions neuromusculaires (Blakemore et Jennett, 2001). La membrane cellulaire de la fibre musculaire est proche du point de libération du nerf au niveau de la plaque terminale du moteur. La synapse entre le nerf et la cellule musculaire est si petite que l'acétylcholine agit presque immédiatement, déclenchant une série d'événements chimiques et physiques à l'origine de la contraction du muscle (Blakemore et Jennett, 2001). L'action de l'acétylcholine est également rapidement interrompue, en environ 10 millisecondes, en grande partie à cause d'une enzyme (la cholinestérase) qui décompose le transmetteur (Blakemore et Jennett, 2001).

Dans le système nerveux central, l'acétylcholine joue un rôle important dans la transmission des synapses nerf à nerf dans le cerveau.

Chimie et processus global

L’acétylcholine est un ester de l’acide acétique et de la choline, de formule chimique CH3COOCH2CH2N+(CH3)3. Cette structure est reflétée dans le nom systématique, 2-acétoxy-N, N, N-triméthyléthanaminium.

L'acétylcholine (ACh) a été identifiée pour la première fois en 1914 par Henry Hallett Dale pour ses actions sur le tissu cardiaque. Il a été confirmé en tant que neurotransmetteur par Otto Loewi, qui lui a initialement donné le nom de vagusstoff car il avait été libéré du nerf vague. Tous deux ont reçu le prix Nobel de physiologie ou de médecine de 1936 pour leurs travaux.

L'acétylcholine est fabriquée dans un neurone et transportée vers le terminal axonal, où elle est emballée dans des centaines de milliers de petits sacs liés à la membrane, appelés vésicules. Lorsqu'un potentiel d'action se rend à la synapse, la dépolarisation rapide provoque l'ouverture des canaux ioniques du calcium. Le calcium, normalement faible dans la cellule, entre maintenant dans la terminaison nerveuse. Le calcium stimule ensuite le transport de centaines de vésicules vers la membrane synaptique; les vésicules et la membrane cellulaire fusionnent, ce qui conduit à la libération des neurotransmetteurs emballés, un mécanisme appelé exocytose.

Le neurotransmetteur diffuse ensuite à travers la fente synaptique pour se lier aux récepteurs des cellules adjacentes.

Des travaux ultérieurs ont montré que lorsque l’acétylcholine se lie aux récepteurs de l’acétylcholine sur les fibres du muscle squelettique, elle ouvre les canaux sodiques du ligand dans la membrane. Les ions sodium entrent ensuite dans la cellule musculaire, stimulant ainsi la contraction musculaire. L'acétylcholine, tout en induisant une contraction des muscles squelettiques, induit plutôt une contraction réduite des fibres du muscle cardiaque. Cette distinction est attribuée aux différences de structure des récepteurs entre les fibres squelettiques et cardiaques. L'acétylcholine est également utilisée dans le cerveau, où elle a tendance à provoquer des actions excitatrices. Les glandes qui reçoivent les impulsions de la partie parasympathique du système nerveux autonome sont également stimulées de la même manière.

Synthèse et dégradation

L'acétylcholine est synthétisée dans certains neurones par l'enzyme choline acétyltransférase des composés choline et acétyl-CoA. Les composés organiques mercuriels ont une grande affinité pour les groupes sulfhydryle, ce qui provoque un dysfonctionnement de l'enzyme choline acétyl transférase. Cette inhibition peut entraîner un déficit en acétylcholine et des conséquences sur la fonction motrice.

Normalement, l’enzyme acétylcholinestérase convertit l’acétylcholine en métabolites inactifs, la choline et l’acétate. Cette enzyme est abondante dans la fente synaptique et son rôle dans l'élimination rapide de l'acétylcholine libre de la synapse est essentielle au bon fonctionnement musculaire. C'est une enzyme rapide qui peut hydrolyser rapidement l'acétylcholine. 10 000 molécules d'acétylcholine peuvent être hydrolysées en une seconde par une molécule de cette enzyme.

Les effets dévastateurs des agents neurotoxiques contenant des organophosphorés (par exemple, le gaz Sarin) sont dus à leur inactivation irréversible de cette enzyme. Les composants actifs se combinent avec un résidu (constituant) de l’acide aminé sérine dans le site actif de l’acétylcholinestérase et inhibent l’enzyme. L'accumulation d'acétylcholine qui en résulte provoque une stimulation continue des muscles, des glandes et du système nerveux central; les victimes meurent généralement d'asphyxie, car elles ne peuvent pas contracter leur diaphragme. D'autres organophosphorés et certains carbamates sont des insecticides efficaces car ils inhibent l'acétylcholinastérase chez les insectes. D'autre part, une pénurie d'acétylcholine dans le cerveau ayant été associée à la maladie d'Alzheimer, certains médicaments inhibant l'acétylcholinestérase sont utilisés dans le traitement de cette maladie.

Sites de sortie

  • L'acétylcholine est libérée dans le système nerveux autonome:
    • neurones parasympathiques pré et post-ganglionnaires
    • neurones sympathiques préganglionnaires (et aussi neurones sudomoteurs postganglionnaires, c'est-à-dire ceux qui contrôlent la transpiration)

La botuline agit en supprimant la libération d'acétylcholine. Le venin d'une araignée veuve noire a l'effet inverse.

  • Toutes les fibres autonomes préganglionnaires, y compris:
    • Toutes les fibres sympathiques préganglionnaires
    • Toutes les fibres parasympathiques préganglionnaires
    • Fibres sympathiques préganglionnaires à la moelle surrénale, le ganglion sympathique modifié. Lors d'une stimulation par l'acétylcholine, il libère de l'adrénaline et de la noradrénaline.
  • Toutes les fibres parasympathiques postganglionnaires
  • Quelques fibres sympathiques postganglionnaires
    • Fibres sécrétoires des glandes sudoripares
    • Fibres vasodilatatrices des vaisseaux sanguins des muscles squelettiques

Récepteurs de l'acétylcholine et pharmacologie

Il existe deux classes principales de récepteurs de l’acétylcholine (AChR) dans les membranes des cellules: les récepteurs de l’acétylcholine nicotinique (nAChR) et les récepteurs de l’acétylcholine muscarinique (mAChR). Ils sont nommés pour les ligands utilisés pour découvrir les récepteurs. La nicotine imite l’action de l’acétylcholine au niveau des récepteurs nicotiniques et de la muscarine (un alcaloïde du champignon Amanita Muscaria) imite l’acétylcholine au niveau des récepteurs muscariniques (Blakemore et Jennett, 2001). Les muscles squelettiques possèdent des récepteurs nicotiniques, tandis que les répétiteurs muscariniques se trouvent dans les muscles lisses, les glandes et le cœur.

Les AChR nicotiniques sont des récepteurs ionotropes perméables aux ions sodium, potassium et chlorure. Ils sont stimulés par la nicotine et l'acétylcholine et bloqués par le curare. La plupart des AChR périphériques sont nicotiniques, comme ceux sur le cœur et les vaisseaux sanguins ou à la jonction neuromusculaire. On les trouve également en large distribution dans le cerveau, mais en nombre relativement faible.

Les récepteurs muscariniques sont métabotropes et affectent les neurones sur une période plus longue. Ils sont stimulés par la muscarine et l'acétylcholine et bloqués par l'atropine. Les récepteurs muscariniques se trouvent à la fois dans le système nerveux central et le système nerveux périphérique, dans le cœur, les poumons, le tractus gastro-intestinal supérieur et les glandes sudoripares.

Extraits de la plante Amanita Muscaria inclus ce composé, et son action sur les AChR muscariniques augmentant la taille des élèves a été utilisée pour attirer de nombreuses cultures européennes dans le passé. De nos jours, l'acétylcholine est parfois utilisée pendant la chirurgie de la cataracte pour provoquer une constriction rapide de la pupille. Elle doit être administrée par voie intraoculaire car la cholinestérase cornéenne métabolise l’ACh administrée par voie topique avant que celle-ci ne puisse se diffuser dans les yeux. Il est vendu sous le nom commercial Miochol-E (CIBA Vision). Des médicaments similaires sont utilisés pour induire la mydriase (dilatation de la pupille) lors de la réanimation cardiopulmonaire et de nombreuses autres situations.

La myasthénie grave, caractérisée par une faiblesse musculaire et une fatigue, survient lorsque le corps produit de manière inappropriée des anticorps contre les récepteurs de l’acétylcholine et empêche ainsi une transmission correcte du signal de l’acétylcholine. Au fil du temps, la plaque d'extrémité du moteur est détruite. Les médicaments qui inhibent de manière compétitive l'acétylcholinestérase (par exemple, la néostigmine ou la physostigmine) sont efficaces pour traiter ce trouble. Ils laissent plus de temps à l'acétylcholine libérée de manière endogène pour interagir avec son récepteur respectif avant d'être inactivée par l'acétylcholinestérase dans la jonction gap.

Bloquer, empêcher ou imiter l'action de l'acétylcholine a de nombreuses utilisations en médecine. Les inhibiteurs de la cholinestérase, un exemple d'inhibiteurs d'enzymes, augmentent l'action de l'acétylcholine en retardant sa dégradation; certains ont été utilisés comme agents neurotoxiques (gaz neurotoxiques Sarin et VX) ou comme pesticides (organophosphorés et les carbamates). Cliniquement, ils sont utilisés pour inverser l'action des relaxants musculaires, pour traiter la myasthénie grave et dans la maladie d'Alzheimer (rivastigmine, qui augmente l'activité cholinergique du cerveau).

Agonistes du récepteur de l'ACh

Action directe

  • Acétylcholine
  • Bethanechol
  • Carbachol
  • Cevimeline
  • Pilocarpine
  • Suberylcholine

Action indirecte (réversible)

Inhiber de manière réversible l'enzyme acétylcholinestérase (qui décompose l'acétylcholine), augmentant ainsi les niveaux d'acétylcholine.

  • Ambenomium
  • Donépézil
  • Edrophonium
  • Galantamine
  • Néostigmine
  • La physostigmine
  • Pyridostigmine
  • Rivastigmine
  • Tacrine
  • Insecticides au carbamate (Aldicarbe)

Jeu indirect (irréversible)

Inhiber de manière semi-permanente l'enzyme acétylcholinestérase.

  • Échothiophate
  • L'isoflurophate
  • Insecticides organophosphorés (malathion, parathion, méthyl azinphos, chlorpyrifos, entre autres)

Réactivation de l'acétylcholine estérase

  • Pralidoxime

Antagonistes du récepteur de l'ACh

Agents antimuscariniques

  • Atropine
  • Ipratropium
  • Scopolamine
  • Tiotropium

Bloqueurs ganglionnaires

  • La mécamylamine
  • Hexaméthonium
  • Nicotine (à fortes doses)
  • Trimethaphan

Bloqueurs neuromusculaires

  • Atracurium
  • Cisatracurium
  • Doxacurium
  • Métocurine
  • Mivacurium
  • Pancuronium
  • Rocuronium
  • Succinylcholine
  • Tubovurarine
  • Vecuronium

Non classé

  • La surugatoxine
  • Les organophosphates bloquent la dégradation de l'acétylcholine. Le tétrachlorvinphos et d'autres organophosphorés agissent en bloquant l'acétylcholinestérase, une enzyme qui décompose l'acétylcholine.

Les références

  • Anissimov, M. 2007. Comment fonctionne le système nerveux?. Société Conjecture: Wise Geek. Récupéré le 13 mai 2007.
  • Blakemore, C. et S. Jennett. 2001. Le compagnon Oxford au corps. New York: Presse d'Université d'Oxford. ISBN 019852403X
  • Brenner, G.M. et C.W. Stevens. 2006. Pharmacologie, 2e édition. Philadelphie: W.B. Société Saunders (Elsevier). ISBN 1416029842
  • Association des pharmaciens du Canada. 2000. Compendium des produits et spécialités pharmaceutiques, 25 e éd. Toronto: Webcom. ISBN 0919115764
  • Carlson, N.R. 2001. Physiologie du comportement, 7ème éd. Needham Heights, MA: Allyn et Bacon. ISBN 0205308406
  • Gershon, M. D. 1998. Le second cerveau. New York: HarperCollins. ISBN 0060182520
  • Hasselmo, M. E. 1995. Neuromodulation et fonction corticale: Modélisation de la base physiologique du comportement. Comportement Brain Res. 67: 1-27. Récupéré le 23 juin 2007.
  • Towle, A. 1989. Biologie moderne. Austin, Texas: Holt, Rinehart et Winston. ISBN 0030139198
  • Yu, A.J. et P. Dayan. 2005. Incertitude, neuromodulation et attention. Neurone 46: 681-692. Récupéré le 23 juin 2007.

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 3 novembre 2019.

  • Acétylcholine La chimie expliquée.

Pin
Send
Share
Send