Glutamate (neurotransmetteur): définition et fonctions

le glutamate médie la plupart des synapses excitatrices dans le système nerveux central (SNC). Il est le principal médiateur des informations sensorielles, motrices, cognitives et émotionnelles et est impliqué dans la formation des souvenirs et leur récupération, étant présent dans 80 à 90 % des synapses cérébrales.

Comme si tout cela n'avait que peu de mérite, il intervient aussi dans la neuroplasticité, les processus d'apprentissage et est le précurseur de GABA –Le principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC–. Que demander de plus à une molécule ?

Qu'est-ce que le glutamate ?

Peut-être est l'un des neurotransmetteurs du système nerveux les plus étudiés. Ces dernières années, son étude a augmenté en raison de sa relation avec diverses pathologies neurodégénératives (telles que maladie d'Alzheimer), ce qui en a fait une cible médicamenteuse puissante dans diverses maladies.

Il convient également de mentionner qu'étant donné la complexité de ses récepteurs, c'est l'un des neurotransmetteurs les plus compliqués à étudier.

Le processus de synthèse

Le processus de synthèse du glutamate commence dans le cycle de Krebs, ou cycle de l'acide tricarboxylique. Le cycle de Krebs est une voie métabolique ou, à notre connaissance, une succession de réactions chimiques afin de produire la respiration cellulaire dans les mitochondries. Un cycle métabolique peut être compris comme le mécanisme d'une horloge, dans lequel chaque engrenage remplit un fonction et la simple défaillance d'une pièce peut endommager ou non la montre heure. Les cycles en biochimie sont les mêmes. Une molécule, par des réactions enzymatiques continues –les rouages ​​de l'horloge–, change de forme et de composition pour donner naissance à une fonction cellulaire. Le principal précurseur du glutamate sera l'alpha-cétoglutarate, qui recevra un groupement amino par transamination pour devenir du glutamate.

Il convient également de mentionner un autre précurseur assez important: la glutamine. Lorsque la cellule libère du glutamate dans l'espace extracellulaire, les astrocytes - un type de cellule glial - récupérer ce glutamate qui, grâce à une enzyme appelée glutamine synthétase, deviendra glutamine. Alors, la glutamine est libérée par les astrocytes, qui est récupérée par les neurones pour être retransformée en glutamate. Et peut-être plus d'un posera la question suivante: Et s'ils doivent retourner la glutamine en glutamate dans le neurone, pourquoi l'astrocyte convertit-il le pauvre glutamate en glutamine? Eh bien, je ne sais pas non plus. Peut-être est-ce que les astrocytes et les neurones ne sont pas d'accord ou peut-être est-ce que le Neurosciences C'est si compliqué En tout cas, j'ai voulu faire un bilan des astrocytes car leur collaboration représente 40% des chiffre d'affaires glutamate, ce qui signifie que la majeure partie du glutamate est récupérée par ces cellules gliales.

Il existe d'autres précurseurs et d'autres voies par lesquels le glutamate libéré dans l'espace extracellulaire est récupéré. Par exemple, il existe des neurones qui contiennent un transporteur spécifique de glutamate –EAAT1 / 2– qui récupère directement le glutamate vers le neurone et permet de mettre fin au signal excitateur. Pour une étude plus approfondie de la synthèse et du métabolisme du glutamate, je recommande la lecture de la bibliographie.

Récepteurs du glutamate

Comme ils nous l'apprennent habituellement, chaque neurotransmetteur a ses récepteurs sur la cellule postsynaptique. Les récepteurs, situés sur la membrane cellulaire, sont des protéines auxquelles un neurotransmetteur, une hormone, se lie neuropeptide, etc., pour donner lieu à une série de changements dans le métabolisme cellulaire de la cellule dans laquelle il se trouve dans récepteur. Dans les neurones, nous plaçons généralement les récepteurs sur les cellules postsynaptiques, bien que cela ne doive pas vraiment être ainsi.

Ils nous apprennent aussi généralement en première année qu'il existe deux principaux types de récepteurs: les ionotropes et les métabotropes. Les ionotropes sont ceux dans lesquels lorsque leur ligand - la "clé" du récepteur - se lie, ils ouvrent des canaux qui permettent le passage des ions dans la cellule. Les métabotropiques, en revanche, lorsque le ligand se lie, provoquent des changements dans la cellule par l'intermédiaire de seconds messagers. Dans cette revue, je parlerai des principaux types de récepteurs ionotropes du glutamate, bien que je recommande d'étudier la littérature pour comprendre les récepteurs métabotropes. Voici les principaux récepteurs ionotropes :

• récepteur NMDA.
• Récepteur AMPA.
• Attrapeur Kainado.

Récepteurs NMDA et AMPA et leurs relations étroites

On pense que les deux types de récepteurs sont des macromolécules constituées de quatre domaines transmembranaires, c'est-à-dire qu'ils sont constitués de quatre sous-unités qui ils traversent la bicouche lipidique de la membrane cellulaire - et tous deux sont des récepteurs du glutamate qui ouvriront des canaux cationiques - des ions chargés positivement. Mais même ainsi, ils sont très différents.

L'une de leurs différences est le seuil auquel ils sont activés. Premièrement, les récepteurs AMPA sont beaucoup plus rapides à activer; tandis que les récepteurs NMDA ne peuvent pas être activés tant que le neurone n'a pas un potentiel membranaire d'environ -50mV - un neurone lorsqu'il est inactivé est généralement d'environ -70mV-. Deuxièmement, l'étape des cations sera différente dans chaque cas. Les récepteurs AMPA atteindront des potentiels membranaires beaucoup plus élevés que les récepteurs NMDA, qui collaboreront beaucoup plus modestement. En retour, les récepteurs NMDA réaliseront des activations beaucoup plus soutenues dans le temps que les récepteurs AMPA. Pourtant, ceux de l'AMPA s'activent rapidement et produisent des potentiels excitateurs plus forts, mais se désactivent rapidement. Et ceux du NMDA mettent du temps à s'activer, mais ils parviennent à maintenir les potentiels excitateurs qu'ils génèrent beaucoup plus longtemps.

Pour mieux le comprendre, imaginons que nous sommes des soldats et que nos armes représentent les différents récepteurs. Imaginons que l'espace extracellulaire soit une tranchée. Nous avons deux types d'armes: le revolver et les grenades. Les grenades sont simples et rapides à utiliser: vous retirez l'anneau, le jetez et attendez qu'il explose. Ils ont beaucoup de potentiel destructeur, mais une fois que nous les avons tous jetés, c'est fini. Le revolver est une arme qui prend du temps à charger car il faut retirer le tambour et mettre les balles une à une. Mais une fois que nous l'avons chargé, nous avons six coups avec lesquels nous pouvons survivre pendant un certain temps, bien qu'avec beaucoup moins de potentiel qu'une grenade. Nos revolvers cérébraux sont des récepteurs NMDA et nos grenades sont des récepteurs AMPA.

Les excès de glutamate et leurs dangers

Ils disent qu'en excès rien n'est bon et dans le cas du glutamate c'est accompli. Ensuite nous citerons quelques pathologies et problèmes neurologiques auxquels un excès de glutamate est lié.

1. Les analogues du glutamate peuvent provoquer une exotoxicité

Médicaments analogues au glutamate - c'est-à-dire qu'ils remplissent la même fonction que le glutamate - comme le NMDA - auquel le récepteur NMDA doit son nom - peut provoquer des effets neurodégénératifs à fortes doses dans les régions cérébrales les plus vulnérables comme le noyau arqué de l'hypothalamus. Les mécanismes impliqués dans cette neurodégénérescence sont divers et font intervenir différents types de récepteurs du glutamate.

2. Certaines neurotoxines que nous pouvons ingérer dans notre alimentation provoquent la mort neuronale par excès de glutamate

Différents poisons de certains animaux et plantes exercent leurs effets par les voies nerveuses du glutamate. Un exemple est le poison des graines de Cycas Circinalis, une plante vénéneuse que l'on peut trouver sur l'île Pacifique de Guam. Ce poison a causé une forte prévalence de Sclérose latérale amyotrophique sur cette île où ses habitants l'ingèrent quotidiennement, la croyant bénigne.

3. Le glutamate contribue à la mort neuronale ischémique

Le glutamate est le principal neurotransmetteur dans les troubles cérébraux aigus tels que la crise cardiaque, arrêt cardiaque, hypoxie pré/périnatale. Dans ces événements où il y a un manque d'oxygène dans le tissu cérébral, les neurones restent dans un état de dépolarisation permanente; en raison de différents processus biochimiques. Cela conduit à la libération permanente de glutamate des cellules, avec une activation prolongée ultérieure des récepteurs du glutamate. Le récepteur NMDA est particulièrement perméable au calcium par rapport à d'autres récepteurs ionotropes, et un excès de calcium conduit à la mort neuronale. Par conséquent, l'hyperactivité des récepteurs glutamatergiques conduit à la mort neuronale en raison de l'augmentation du calcium intraneuronal.

4. Épilepsie

La relation entre le glutamate et l'épilepsie est bien documentée. L'activité épileptique est considérée comme étant particulièrement liée aux récepteurs AMPA, bien qu'à mesure que l'épilepsie progresse, les récepteurs NMDA deviennent importants.

Le glutamate est-il bon? Le glutamate est-il mauvais ?

Habituellement, quand on lit ce type de texte, on finit par humaniser les molécules en leur apposant des étiquettes comme « bonnes » ou « mauvaises » - cela a un nom et s'appelle anthropomorphisme, très à la mode à l'époque médiévale. La réalité est bien loin de ces jugements simplistes.

Dans une société dans laquelle nous avons généré un concept de "santé", il est facile pour certains des mécanismes de la nature de nous déranger. Le problème est que la nature ne comprend pas la "santé". Nous avons créé cela à travers la médecine, les industries pharmaceutiques et la psychologie. C'est un concept social, et comme tous les concepts sociaux il est soumis à l'évolution des sociétés, qu'elles soient humaines ou scientifiques. Les progrès montrent que le glutamate est associé à un certain nombre de pathologies comme Alzheimer ou Schizophrénie. Ce n'est pas un mauvais œil de l'évolution pour l'être humain, c'est plutôt une inadéquation biochimique d'un concept que la nature ne comprend toujours pas: la société humaine au 21ème siècle.

Et comme toujours, pourquoi étudier ça? Dans ce cas, je pense que la réponse est très claire. En raison du rôle que joue le glutamate dans diverses pathologies neurodégénératives, il en résulte une cible pharmacologique importante - mais également complexe -. Quelques exemples de ces maladies, bien que nous n'en ayons pas parlé dans cette revue car je considère qu'une entrée pourrait être écrite exclusivement à ce sujet, sont la maladie d'Alzheimer et Schizophrénie. Subjectivement, je trouve la recherche de nouveaux médicaments pour la schizophrénie pour deux raisons principales: la prévalence de cette maladie et le coût des soins porte; et les effets indésirables des antipsychotiques actuels, qui, dans de nombreux cas, entravent l'adhésion au traitement.

Texte corrigé et édité par Frédéric Muniente Peix

Références bibliographiques:

Livres:

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Des articles:

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