ACÉTYLCHOLINE: FONCTIONS, SYNTHÈSE, MÉCANISME D'ACTION - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

L' acétylcholine est le neurotransmetteur dans des systèmes spécifiques et la synapse ganglionnaire du système nerveux somatique du système nerveux autonome. C'est une substance chimique qui permet à un grand nombre de neurones de fonctionner et, en même temps, permet l'exécution de diverses activités cérébrales.

L'acétylcholine a été le premier neurotransmetteur isolé, conceptualisé et caractérisé par ce que de nombreux scientifiques disent être la substance «la plus ancienne» du cerveau. Il a été décrit pharmacologiquement par Henry Hallet Delt en 1914 et a ensuite été confirmé par Otto Loewi comme neurotransmetteur.

Structure moléculaire de l'acétylcholine

L'activité principale de l'acétylcholine relève du système cholinergique, responsable de la production et de la synthèse de l'acétylcholine. En ce qui concerne ses effets les plus importants, il met en évidence la contraction musculaire, le mouvement, les processus digestifs et neuroendocriniens et l'activation des processus cognitifs tels que l'attention et l'excitation.

Comment fonctionne l'acétylcholine?

Dans le cerveau des mammifères, les informations entre les neurones sont transmises par un produit chimique appelé neurotransmetteur. Cette substance est libérée au niveau de la synapse en réponse à un stimulus spécifique et lorsqu'elle est libérée, elle transmet certaines informations au neurone suivant.

Le neurotransmetteur sécrété agit sur des sites récepteurs spécialisés et hautement sélectifs, ainsi, comme il existe différents types de neurotransmetteurs, chacun d'eux agit dans certains systèmes.

Un neurone cholinergique peut produire de l'acétylcholine (mais pas d'autres types de neurotransmetteurs), de même, il peut produire des récepteurs spécifiques pour l'acétylcholine mais pas pour d'autres types de neurotransmetteurs.

L'échange d'informations réalisé par l'acétylcholine s'effectue dans des neurones et des systèmes spécifiques dits cholinergiques.

Pour que l'acétylcholine agisse, il faut un neurone émetteur pour produire cette substance et un neurone récepteur pour produire un récepteur cholinergique capable de transporter l'acétylcholine lorsqu'il est libéré par le premier neurone. Dans l'image suivante, vous pouvez voir comment l'acétylcholine est libérée dans les neurotransmetteurs musculaires:

Synthèse

Micrographie du noyau basalis de Meynert, qui produit de l'acétylcholine dans le système nerveux central. Source: Néphron

L'acétylcholine est synthétisée à partir de la choline, un nutriment essentiel généré par l'organisme. La choline s'accumule dans les neurones cholinergiques par réaction avec l'actyl CoA et sous l'influence enzymatique de la choline acétyltransférase.

Ces trois éléments se retrouvent dans les régions spécifiques du cerveau où l'acétylcholine sera produite, c'est pourquoi l'acétylcholine fabrique un neurotransmetteur appartenant à un système spécifique, le système cholinergique.

Lorsque nous retrouvons ces trois substances dans un neurone dont nous venons de parler, nous savons qu'il est constitué d'un neurone cholinergique et que ce neurone produira de l'acétylcholine par l'interaction de la choline et des éléments enzymatiques correspondants.

La synthèse de l'acétylcholine a lieu dans le neurone, plus précisément dans le noyau de la cellule. Une fois synthétisée, l'acétylcholine quitte le noyau du neurone et se déplace à travers l'axone et les dendrites, c'est-à-dire les parties du neurone qui sont responsables de la communication et de l'association avec d'autres neurones.

Libération

Molécules d'acétylcholine. Source: Créé avec l'ensemble de données et le programme gratuit Rasmol.

On sait déjà que la fonction de cette substance consiste à associer et communiquer des neurones spécifiques (cholinergiques) avec d'autres neurones spécifiques (cholinergiques). Pour effectuer ce processus, l'acétylcholine trouvée dans le neurone doit être libérée pour voyager vers le neurone receveur.

Pour que l'acétylcholine soit libérée, il faut la présence d'un stimulus qui motive sa sortie du neurone. Si un potentiel d'action réalisé par un autre neurone n'est pas présent, l'acétylcholine ne pourra pas sortir.

Pour que l'acétylcholine soit libérée, un potentiel d'action doit atteindre la terminaison nerveuse où se trouve le neurotransmetteur. Lorsque cela se produit, le même potentiel d'action génère un potentiel membranaire, ce qui motive l'activation des canaux calciques.

En raison du gradient électrochimique, un afflux d'ions calcium est généré, ce qui permet aux barrières membranaires de s'ouvrir et de libérer de l'acétylcholine.

Comme on peut le voir, la libération d'acétylcholine répond aux mécanismes chimiques du cerveau auxquels participent de nombreuses substances et différentes actions moléculaires.

Récepteurs

Structure du récepteur nicotinique. Source: Opossum58

Une fois libérée, l'acétylcholine reste dans le no man's land, c'est-à-dire qu'elle se trouve à l'extérieur des neurones et se trouve dans l'espace intersynaptique. Pour que la synapse se réalise et pour que l'acétylcholine remplisse sa mission de communication avec le neurone consécutif, la présence de substances appelées récepteurs est nécessaire.

Les récepteurs sont des substances chimiques dont la fonction principale est de transduire les signaux émis par le neurotransmetteur. Ce processus est effectué de manière sélective, de sorte que tous les récepteurs ne répondent pas à l'acétylcholine.

Par exemple, les récepteurs d'un autre neurotransmetteur comme la sérotonine, ne capteront pas les signaux de l'acétylcholine, donc pour que cela fonctionne, il doit être couplé à une série de récepteurs spécifiques.

En général, les récepteurs qui répondent à l'acétylcholine sont appelés récepteurs cholinergiques. On retrouve 4 types principaux de récepteurs cholinergiques: les récepteurs des agonistes muscariniques, les récepteurs des agonistes nicotiniques, les récepteurs des antagonistes muscariniques et les récepteurs des antagonistes nicotiniques.

Fonctions de l'acétylcholine

Traitement de l'acétylcholine à une synapse. Source: Smedlib, d'après le travail original de Pancrat

L'acétylcholine a de nombreuses fonctions tant au niveau physique qu'au niveau psychologique ou cérébral. Ce neurotransmetteur est responsable de la réalisation d'activités de base telles que le mouvement ou la digestion et, en même temps, il participe à des processus cérébraux plus complexes tels que la cognition ou la mémoire.

Ci-dessous, nous passons en revue les principales fonctions de cet important neurotransmetteur.

Fonctions du moteur

C'est probablement l'activité la plus importante de l'acétylcholine. Ce neurotransmetteur est responsable de la production de contraction musculaire, du contrôle du potentiel de repos du muscle intestinal, de l'augmentation de la production de pointes et de la modulation de la pression artérielle.

Il agit de manière douce comme vasodilatateur dans les vaisseaux sanguins et contient un certain facteur relaxant.

Fonctions neuroendocrines

Un autre rôle clé de l'acétylcholine est d'augmenter la sécrétion de vasopressine en stimulant le lobe postérieur de l'hypophyse.

La vasopressine est une hormone peptidique qui contrôle la réabsorption des molécules d'eau, donc sa production est vitale pour le développement et le fonctionnement neuroendocriniens.

De même, l'acétylcholine diminue la sécrétion de prolactine dans l'hypophyse postérieure.

Fonctions parasympathiques

L'acétylcholine joue un rôle important dans la prise alimentaire et dans le fonctionnement du système digestif.

Ce neurotransmetteur est responsable de l'augmentation du flux sanguin dans le tractus gastro-intestinal, augmente le tonus musculaire gastro-intestinal, augmente les sécrétions endocriniennes gastro-intestinales et diminue la fréquence cardiaque.

Fonctions sensorielles

Les neurones cholinergiques font partie du grand système ascendant, ils participent donc également aux processus sensoriels. Ce système commence dans le tronc cérébral et innerve de grandes zones du cortex cérébral où se trouve l'acétylcholine.

Les principales fonctions sensorielles associées à ce neurotransmetteur résident dans le maintien de la conscience, la transmission d'informations visuelles et la perception de la douleur.

Fonctions cognitives

Il a été démontré que l'acétylcholine joue un rôle essentiel dans la formation de la mémoire, la capacité de concentration et le développement de l'attention et du raisonnement logique.

Ce neurotransmetteur offre des avantages protecteurs et pourrait limiter l'apparition d'un déclin cognitif. En fait, il a été démontré que l'acétylcholine est la principale substance affectée dans la maladie d'Alzheimer.

Maladies liées

Voie de l'acétylcholine dans le système nerveux central. Source: BruceBlaus

L'acétylcholine participe à diverses fonctions cérébrales, de sorte que le déficit de ces substances peut se traduire par la détérioration de certaines des activités discutées ci-dessus.

Cliniquement, l'acétylcholine a été associée à deux maladies principales, la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.

La maladie d'Alzheimer

En ce qui concerne la maladie d'Alzheimer, on a découvert en 1976 que dans différentes régions du cerveau des patients atteints de cette maladie, il y avait des taux d'enzyme choline acétyltransférase jusqu'à 90% inférieurs à la normale.

Cette enzyme est vitale pour la production d'acétylcholine, c'est pourquoi il a été postulé que la maladie d'Alzheimer pourrait être causée par une carence en cette substance cérébrale.

À l'heure actuelle, ce facteur constitue le principal indice qui pointe vers la cause de la maladie d'Alzheimer et englobe une grande partie de l'attention et de la recherche scientifiques menées à la fois sur la maladie et sur le développement de traitements possibles.

La maladie de Parkinson

En ce qui concerne la maladie de Parkinson, l'association entre la cause de la maladie et l'acétylcholine est moins claire. La maladie de Parkinson est une maladie qui affecte principalement le mouvement, c'est pourquoi l'acétylcholine pourrait jouer un rôle important dans sa genèse.

La cause de la maladie est aujourd'hui inconnue et, de plus, un autre neurotransmetteur tel que la dopamine semble jouer un rôle plus important et la plupart des médicaments pour cette pathologie se concentrent sur la fonction de ce neurotransmetteur.

Cependant, la relation étroite entre la dopamine et l'acétylcholine suggère que cette dernière est également un neurotransmetteur important dans la maladie.

Références

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