Contrôle neurologique

Neurotransmetteurs

Molécules de neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs  peuvent être classés, en gros, en deux catégories : les neurotransmetteurs "classiques" ou à petites molécules, et les neuropeptides, relativement plus volumineux. Dans la catégorie des neurotransmetteurs à petites molécules, les amines biogènes (dopamine, noradrénaline, sérotonine et histamine) sont souvent traitées comme un groupe distinct, à cause de leur similarité en termes de propriétés chimiques.

Sérotonine

Même si la proportion de sérotonine contenue dans le SNC représente moins de 2% de sa quantité totale dans l'organisme, elle joue un rôle très important dans toute une gamme de fonctions cérébrales. Elle est synthétisée à partir d'un acide aminé, le tryptophane.

Dans le cerveau , la sérotonine est localisée principalement dans les voies nerveuses partant des noyaux de raphé, un groupe de noyaux au centre de la formation réticulée dans le
mésencéphale , le pont  et le bulbe rachidien . Ces voies sérotoninergiques s'étendent partout dans le tronc cérébral , le cortex cérébral  et la moelle épinière . En plus du contrôle de l'humeur, la sérotonine est associée à une grande variété de fonctions, y compris la régulation du sommeil, la perception de la douleur, la température, la tension artérielle et l'activité hormonale.

A l'extérieur du cerveau, la sérotonine exerce plusieurs actions importantes, particulièrement dans les systèmes gastro-intestinal et cardio-vasculaire.

Noradrénaline

La noradrénaline est classée comme neurotransmetteur monoamine et les neurones  noradrénergiques se trouvent dans le locus coeruleus , le pont et la formation réticulée dans l'encéphale. Ces neurones envoient des prolongements jusqu'au cortex, l'hippocampe, le thalamus  et le mésencéphale. La libération de noradrénaline tend à accroître le niveau d'activité excitatrice dans l'encéphale et les voies noradrénergiques participeraient tout particulièrement au contrôle de fonctions telles que l'attention et l'éveil.

A l'extérieur du cerveau, la noradrénaline joue un rôle important dans le système nerveux autonome – celui qui coordonne la réponse "combat ou fuite". En conséquence, du point de vue de l'organisme en général, les altérations de l'activité noradrénergique peuvent avoir des répercussions sur toute une gamme de fonctions, parmi lesquelles la fréquence cardiaque, la tension artérielle et l'activité gastro-intestinale. Ceci explique le vaste profil d'effets secondaires associé aux médicaments qui affectent les neurotransmetteurs monoamines, parmi lesquels figurent les antidépresseurs tricycliques.

Plus de détails sur la noradrénaline et la sérotonine

Dopamine

La dopamine, elle aussi, est classée parmi les neurotransmetteurs monoamines; elle est concentrée dans des masses de neurones très spécifiques portant le nom collectif de noyaux gris centraux . Les neurones dopaminergiques sont largement distribués partout dans l'encéphale et concentrés dans trois systèmes (voies) dopaminergiques importants : la voie nigro-striée, la voie mésocorticolimbique et la voie tubéro-infundibulaire. Une diminution de la concentration de la dopamine cérébrale est un facteur contribuant à la maladie de parkinson , tandis qu'une augmentation de la concentration de la dopamine joue un rôle dans le développement de la schizophrénie.

Acétylcholine

L'acétylcholine "agit" ou "est transmise" par le biais de voies cholinergiques concentrées principalement dans certaines régions particulières du tronc cérébral, que l'on croit impliquées dans les fonctions cognitives, surtout dans la mémoire. De graves lésions de ces voies seraient à l'origine de la maladie d’Alzheimer.

A l'extérieur du cerveau, l'acétylcholine est le principal neurotransmetteur dans le système nerveux parasympathique – qui contrôle des fonctions comme la fréquence cardiaque, la digestion, la salivation et la fonction vésicale. Les médicaments qui affectent l'activité cholinergique produisent des changements dans ces fonctions de l'organisme. Certains antidépresseurs agissent par le blocage des récepteurs cholinergiques; cette action anticholinergique est une cause importante d'effets secondaires comme la sécheresse de la bouche.

Récepteurs de neurotransmetteurs

Les neurotransmetteurs exercent leur action en se liant à des récepteurs spécifiques situés sur la membrane des neurones postsynaptiques. Un neurotransmetteur peut soit "exciter" ou "inhiber" son neurone voisin (respectivement, intensifier ou supprimer son activité). En règle générale, l'activité d'un neurone dépend de l'équilibre entre le nombre de processus excitateurs et inhibiteurs qui l'affectent, et ceux-ci peuvent intervenir simultanément. La plupart des récepteurs des neurotranmetteurs peuvent être classés en deux catégories : les récepteurs contrôlés par les ligands et les récepteurs couplés à la protéine G.
La stimulation d'un récepteur  contrôlé par les ligands a pour effet d'ouvrir un canal dans le récepteur et de permettre l'afflux d'ions chlorure et potassium dans la cellule. Les charges positives ou négatives entrant dans la cellule exercent un effet soit excitateur soit inhibiteur du neurone. On compte parmi les ligands de ces récepteurs des neurotransmetteurs excitateurs, tels que le glutamate et, à un degré moindre, l'aspartate. La fixation de ces ligands au récepteur produit un potentiel postsynaptique excitateur (PPSE). Au contraire, la fixation des ligands des neurotransmetteurs inhibiteurs, comme le GABA et la glycine, produit un potentiel postsynaptique inhibiteur (PPSI). Les récepteurs contrôlés par les ligands sont également appelés ionotropes ou rapides.
Les récepteurs couplés à la protéine G sont indirectement liés aux canaux ioniques, via un deuxième système de messagers utilisant les protéines G et l'adénylcyclase. Ces récepteurs ne sont ni excitateurs ni inhibiteurs à proprement parler et ils modulent l'action des neurotransmetteurs excitateurs et inhibiteurs classiques comme le glutamate et la glycine. Ils ont un effet plutôt inhibiteur s'ils sont couplés à la protéine Gi dans la membrane cellulaire, et un effet plutôt excitateur s'ils sont liés à la protéine Gs. Les récepteurs couplés à la protéine G sont appelés récepteurs métabotropiques ou lents et parmi eux figurent les récepteurs pour GABA-B, le glutamate, la dopamine (D1 et D2), 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1D, 5-HT2A,
5-HT2C.

Récepteurs de la sérotonine

Récepteurs de la noradrénaline

Récepteurs de la dopaminе

Récepteurs de l'acétylcholine

Co-transmission

Une seule terminaison nerveuse peut libérer plusieurs neurotransmetteurs différents, notamment les neuropeptides et les neurotransmetteurs à petites molécules. En plus de leur rôle comme neurotransmetteurs, les neuropeptides jouent parfois un rôle de co-transmetteurs.
Comme co-transmetteurs, ils peuvent activer des récepteurs présynaptiques ou postsynaptiques spécifiques pour altérer la réceptivité de la membrane à l'action des neurotransmetteurs "classiques", tels que la noradrénaline et la sérotonine.

La sérotonine, la noradrénaline et la dopamine participent au contrôle de plusieurs de nos états psychiques, parfois seuls et parfois en combinaison entre eux (illustré dans le diagramme ci-dessous). Ces neurotransmetteurs, entre autres, jouent probablement un rôle clé dans les fondements pathologiques des maladies mentales et des affections cérébrales. Ceci est démontré dans une grande partie par le fait que la plupart des médicaments efficaces contre la dépression semblent agir en modifiant soit le métabolisme de la sérotonine ou de la noradrénaline, soit la sensibilité des récepteurs à ces neurotransmetteurs.

La compréhension des nombreux neurotransmetteurs, leurs récepteurs, leurs sites et interactions fut au centre de la mise au point de nombreaux médicaments contrer les troubles mentaux. Les connaissances accumulées de cette façon ont conduit à l'élaboration de produits efficaces dans le traitement de nombreuses affections cérébrales, parmi lesquelles l'épilepsie, la schizophrénie, la maladie de Parkinson, la dépression, les troubles anxieux et la migraine .

Recaptage et dégradation des monoamines

Après leur libération par la membrane présynaptique, la sérotonine et la noradrénaline sont évacuées de la synapse par un mécanisme appelé "recaptage", qui arrête l'effet du neurotransmetteur. En outre, les monoamines "usées" sont dégradées dans la synapse par des enzymes comme la monoamine-oxydase.