La
communication entre les différentes régions du cerveau se fait par
des synapses. Elles permettent à un influx nerveux, de passer d'un
neurone à un autre.
On
va s’intéresser maintenant à la synapse dopaminergique qui
véhicule le principal neurotransmetteur : la dopamine. Cette dernière participe à de nombreuses fonctions essentielles à l’organisme (motricité, attention, apprentissage). Mais dans notre cas, la dopamine joue un rôle au niveau de la récompense. En effet, elle participe à la mémorisation de stimuli associés à une récompense (ex: aliments/boissons sucrés).
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| Synapse dopaminergique |
La dopamine est stockée dans les vésicules synaptiques (corps cellulaires et dendrites). Lors de l’arrivée du potentiel d’action, il y a exocytose des vésicules. Elles sont libérées au niveau des terminaisons axoniques de dopamine dans la fente synaptique. Finalement la dopamine se fixe sur les récepteurs à dopamine.
- Constitution et fonctionnement
Dans
cette synapse on retrouve des récepteurs, appelés récepteurs
dopaminergiques. Comme leur nom l'indique, ces récepteurs
interagissent avec la dopamine.
Ils
sont constitués d'une protéine transmembranaire qui passe 7 fois
dans la membrane des neurones. Ils ont comme particularité d’être
tous liés à une protéine, appelée protéine G. Cette dernière
est trimérique, c'est-à-dire qu'elle est composée de 3 sous
unités: α, β et γ. La protéine G représente une grande famille de protéines qui sont capables de lier des nucléotides guanyniques (GDP, GTP).
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| Passage de la dopamine à travers un récepteur dopaminergique |
Son
rôle est d'activer le récepteur au niveau de la synapse pour
permettre ou non le passage du signal.
L'activation
du récepteur se fait en plusieurs étapes :
- Un ligand va se fixer sur le récepteur, dans ce cas-là c'est la dopamine. Cette dernière va enclencher un changement conformationnel du récepteur qui va se lier à la protéine G. ( 1 et 2 )
- La protéine G qui avait un GDP, va le perdre et ce dernier va être remplacé par du GTP. Les sous unités de la protéine G vont se dissocier, α d'un côté et β/γ de l'autre. ( 3 et 4 )
- La sous-unité α va ensuite activer un effecteur ( ici ce sera l'adénylate cyclase, qui sera définit plus tard) ( 5 )
- Après cela, la sous unité α, ayant des activités GTPasique va hydrolyser GTP pour donne GDP+Pi. Le groupement phosphate se détache et la protéine G et reprend son état initial. ( 6 )
- Reprise du cycle ( 1 )
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| Cycle de la protéine G |
- Récepteurs et caractéristiques
Après
avoir étudié le fonctionnement de ces récepteurs, il faut savoir
qu’ils sont classés en deux types :
- le type D1 ( ou D1-like) qui se compose des récepteurs dopaminergique D1 et D5 qui ont un effet excitateur sur le neurone, c'est à dire qui facilite la transmission synaptique, donc que le potentiel d'action se propage correctement. Ils augmentent aussi l'activité de la cellule cible.
- Le type D2 ( ou D2-like) composé des récepteurs D2, D3 et D4, qui ont un effet inverse. Ils diminuent l'excitabilité du neurone et la potentialisation s’effondre, et l'activité de la cellule cible est inhibée.
Ces récepteurs ont été séparés en deux groupes car ils possèdent des
caractéristiques qui diffèrent quelque peu.
- Premièrement, les récepteurs D1-like et D2-like ne se situent pas au même endroit au niveau de la fente synaptique. Les récepteurs D1-like se trouvent en position post synaptique c'est-à-dire qu'ils situent après la fente synaptique, sur la cellule nerveuse « receveuse » du signal. Dans le cas des D2-like, leur position est à la fois en post synaptique mais aussi en pré synaptique, c'est-à-dire avant la fente synaptique. En position pré-synaptique, ce type de récepteur va permettre la recapture de la dopamine qui vient d'être libérée.
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| Schéma d'un synapse dopaminergique |
- Ensuite, la zone de couplage à la protéine G dans la séquence protéique du récepteur n'est pas exactement la même pour un D1-like ou un D2-like. Cette petite différence a une conséquence sur le type de protéine G qui se lie au récepteur.
Le type D1, aura un protéine G appelées Gα. Son action va être de stimuler l'adénylate cyclase et donc la production de cAMP.Le type D2 aura un protéine G appelées Gi/o qui va inhiber l'activité de l'adénylate cyclase et donc diminuer la production de cAMP,L’inhibition ou la stimulation va permettre au signal, devenu chimique dans la fente synaptique, de se transporter jusqu'à la neurone suivante ou de ne pas se propager et de s’arrêter.
L'adénylate cyclase est,
une enzyme
membranaire qui produit de l'AMP cyclique ou Adénosine monophosphate cyclique ( cAMP). Ce dernier est un
messager intracellulaire qui transporte une information de
l'extérieur d'une cellule (ici la fente synaptique) à l'intérieur
( la cellule post synaptique). Il est appelé aussi "second messager" car il relaie l'action des premiers messagers qui sont Gs et Gi/o. Son rôle est donc de poursuivre la
transduction du signal et de moduler l'excitation neuronale.
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| Molécule de cAMP |
La production et l'accumulation de cAMP stimulent à son tour l'activité des protéines kinases A (PKA).
La fixation des cAMP sur la PKA va déclencher une phosphorylation qui va activer les facteurs de transcription. Cela se fait dans la région préfrontale du cerveau, celle de la plasticité cérébrale. Les facteurs de transcription vont transcrire un gène cible qui donnera une protéine responsable de la plasticité cérébrale. Ce qui montre le lien entre système de récompense et apprentissage.
Cette image résume les rôles de deux types de récepteurs et leurs conséquences sur le signal transmis.
Lexique :
Transduction :
Action
d'une cellule qui convertit un signal en un autre
Potentiel d'action : dépolarisation de la membrane plasmique des neurones, qui correspond a un influx nerveux
Exocytose : Fusion des membranes de la vésicule qui contient la dopamine avec la membrane plasmique post-synaptique
Sources :
http://www.drogues-dependance.fr/images/sinformer-2.gif
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